人类与微生物

1、人類與微生物 1Tang Chin Hung 5A (34)Reference web:細菌和病毒/ 2Introduction1有一種東西，你看不見，卻充斥在我們的空氣中、棉被裡、身體內、食物上.。這種東西，有時候會幫助你逃過一劫，有時候卻要了你的命。這東西就是微生物。多年來我們用藥劑、化學物品來控制它們，到頭來卻發現是它們控制了我們，我們仰賴它們而存活。沒有了微生物，我們什麼都不是。3introduction2微生物是地球上最古老的生命形式，種類龐多，基因多樣化，是各種生物的元祖。它們不但解釋了人類是如何演化到現在這模樣，也掌握我們未來生存的關鍵，甚至是減少環境污染、飢餓和疾病的唯一治本之

2、道。 4微生物分類細 菌 細菌是微生物世界中數量和種類最多的族群。細菌被稱為原核生物因為它們缺乏細胞核和胞器。有細菌，如霍亂弧菌、沙門氏桿菌、金黃葡萄球菌等，一但進入人體將會使我們生病，但有些寄生我們腸道的細菌如雙叉乳桿菌或一些乳酸菌，卻能幫助我們維持身體的健康。抗生素，一種由放線菌產生的神奇物質，可以幫助我們對抗細菌，減少疾病的死亡率，而人類現在的壽命遠超過十九世紀所能想像的，都是拜抗生素所賜。除了醫學上的用途，微生物在環境中扮演著分解者的角色，它們能循環生物圈中被固定的養份，使養份可以在不同生物中流動。同時，它也幫助我們分解環境中的毒性物質，使被污染的環境能再度被我們利用；但它們也會產生一

3、些溫室效應的氣體，環境造成破壞。在食品上細菌也被用來產生一些乳製品，如乳酪、優酪乳等。 5真 菌真菌是真核生物，可能有一個細胞核或多個細胞核，談到真菌，我們會想到的大概是市場買的美味的菇類或是麵包上的黴菌。這些真菌和生物界的原素循環亦扮演著重要的角色，特別是纖維素或木質素的分解，在醫學上，第一種抗生素盤尼西林是由真菌產生，但有一些真菌卻會產生毒素使人致死；也有的真菌感染雖然不會致死，但卻會使人非常不舒服，如香港腳。除了與人的健康有關外，真菌與我們日常的食物生產有關，如醬油和味增。6原 生 蟲原生蟲是單細胞的真核生物。當初虎克用最原始的顯微鏡所觀察的就是這些小蟲子，也才有近代微生物的研究，在食物

4、鏈中，原生蟲扮演的是一級消費者，並支持著食物鏈上層的生物，在環境中，它們可以靠鞭毛，纖毛或偽足來移動。在廢水處理廠中，原生蟲扮演了減少細菌數量的重要角色。它們也幫助反芻動物分解胃內食物。但有些原生蟲如 Giardia lamblia 造成下痢，使人病痛不欲生。 7藻 類 藻類有著固定的細胞壁，而且因為它們有葉綠素，因此它們也被認為是類似植物的生物。在食物鏈中，它們是第一級的生產者，沒有它們，我們將面臨嚴重的食物短缺。另一方面，它們也是造成水的腥味或優養化的原因。有一些藻類像甲藻更會產生劇毒，對身體造成嚴重的後果。8病 毒 病毒是目前發現最小的微生物們只能活在活的生物體中。雖然它們是如此的微小，

5、一但它進入宿主的細胞，就會造成莫大的傷害。不管動物或植物都難逃病毒的攻擊，比如說一般的感冒、泡疹和肝炎都是病毒所造成的疾病。在過去二十年，最嚴重的病AIDS是由稱為HIV的病毒所造成的。儘管它們對生物有很大的害處，由於它們可以將遺傳物質插入宿主，病毒現在廣為用來進行遺傳工程的實驗，隨著科技的不斷發展，微生物在生物學的研究上漸漸成為一個主要的學科。可以預見的是它在二十一世紀對於增進人類的福祉是非常重要的。 9醫學 由十九世紀中葉迄廿世紀初葉，是微生物學萌芽、蓬勃發展的時期；因為在那段期間許多致病的病原微生物被發現並證實了。病原微生物無所不在之後由於免疫學的發展，許多原先頗為棘手的傳染病如白喉、百

6、日咳、破傷風、小兒麻痺、麻疹、德國麻疹、腮腺炎、天花，也因疫苗的出現及普遍使用而逐漸不致成為致死的疾病；甚至被根除了，天花就是一個代表性的例子。10醫學 2人類與微生物的關係十分微妙。從出生到死亡，大家都得時時刻刻面對病毒、細菌、黴菌、寄生蟲等。這些在我們的皮膚、黏膜、呼吸道、消化道都會形成菌落（叢）。平常我們的免疫力正常時，大家相安無事，彼此和平共存，但在某些特殊的情況下，這些菌落就會露出猙獰的面目，開始侵襲人體，於是就產生了感染。但是聰明的人類絕不甘於受到這些病原微生物的侵襲；因此，一九三年代起，磺胺劑、盤尼西林等等抗生物質就不斷地被發掘，人類在初期確實嚐到勝利的甜果。但是由於這些病原微生

7、物突變的速度實在太快，而新的抗生物質的研發又需投注大量的人力、物力，有時甚至趕不上病原微生物突變的速度，結果是醫療的費用日漸龐大，甚至經常嚐到敗績。11細菌和病毒12細菌的特徵幾乎所有的細菌都有一個半堅硬的細胞壁，除了古細菌之外，細菌具有由太聚糖（peptidoglycan，一種由短的多牲類將彼此橫向相連的多醣類polysaccharide分子）所構成的堅韌網狀細胞壁。此外，在細胞壁的外層表面有許多蛋白質，醣蛋白，或是此二者皆有。在某些種類，它會緊附細胞壁，形成一黏性被囊（莢膜，glycocalyx）在其他種類，這些分子只是鬆鬆的附在細胞壁上而形成一黏液層（slime layer）。由於具有被

8、囊或黏液層，細菌能附著於包括岩石，植物和牙齒等各種不同表面。細胞壁表面有多根菌毛，亦有幫助附著的功用，除此之外這些纖維狀的附屬物在細菌進行接合作用（conjugation）時可幫助彼此的相接。大部分可運動的細菌有一條或更多的細菌鞭毛（bacterial flagella）連於細菌壁和質膜上。細胞壁決定了一個細菌特有的形狀，有球菌，桿菌，螺旋菌。球菌和桿菌這兩種（螺旋菌則不常見）可能會成雙成群地黏在一起，或是在細胞分裂後而子細胞未能完全分開時而形成鏈狀。13細菌的分類 傳統上，細菌特徵之認定是建立在其整個的型態、生長方式、對周遭環境的忍受力（包括pH值和溫度）以及細胞壁的特性上。譬如說，革蘭氏陰

9、性及陽性，指不同型的細菌保持一種深紫色染料的不同狀況（由Hans Christian Gram所設計發明）。革蘭氏陽性細胞即使當以有機溶劑沖洗時仍可保持其顏色；而陰性細胞卻很容易失去其顏色。這種染色特性決定於其細胞壁的構成和成份。 病毒14 細菌照 病毒15病毒的特徵 1我們將病毒定義為具有兩種特性的非細胞性感染原。第一個特性，病毒的中央是由核酸所構成的核心，周圍則包被著一層保護的蛋白質外套。有時在外套的外面包有一脂質的套膜，但僅止於構造複雜者才有。其次，病毒只有在其遺傳物質進入一特定寄主細胞內，並破壞此細胞本身的生物合成機制以便產生一些物質來組成新病毒時，才會進行複製。當在寄主體外時，病毒只

10、不過是一條染色體罷了。 病毒中的遺傳物質為DNA或RNA（但並非兩者皆有），而且依據不同種類的病毒，可能形成單股的分子。圍繞在核酸外的，則是稱作衣殼（capsid）的外套。在桿形的衣殼中，蛋白質的次單位成螺旋狀捲繞著核酸中心。菸草鑲嵌病毒的2220個相同的蛋白質次單位便是以此方式排列。在其他的衣殼中，蛋白質的次單位形成一種幾何狀的構造，以便纖維和其他的組織可能附著於此。 16病毒的特徵 2 有些病毒，一殼被由細胞質的雙層脂質所衍生的褶囊所封。能引起AIDS的人類免役缺乏症病毒（human immune deficiency virus）即擁有此一褶囊。當要離開一被感染的寄主細胞時，此雙層脂質的

11、部份便會包圍住一新的病毒粒子。而當病得的褶囊與欲感染的細胞質膜融合或是藉著胞飲作用（pinocytosis）將病毒送入細胞質中時，一個新的寄主細胞就被感染了。17病毒照病毒之最: 1.病毒是最小的生物。 2.最小的病毒是口蹄疫病毒，只有10纳米。18乳酸菌與人體之健康 諾貝爾講得主的蘇俄科學家Elie Metchnikoff(1907)提出保加利亞人(Bulgarian)的長壽與飲用酸乳有關，其認為酸乳中微生物(乳酸菌)能抑制腸道中腐敗菌生長，減少有毒物質的生成，人體健康得以保持。而後Rettger等人在嗜酸性乳酸桿菌(Lactobacillus acidophilus)的研究及其臨床應用，使

12、得人們對於醱酵乳產生極大的興趣，認為醱酵乳對於便秘，腸胃炎等胃腸性疾病有改善或者是有暫時性環解作用。19互動MC1.青霉素過往可以很有效地殺滅細菌，但它的殺菌能力愈來愈差，這是因為A. 抗藥性菌株演化出來了。B. 現在製造青霉素的方法有別於以前。C. 人體對青霉素的敏感性下降了。 D. 濫服青霉素影響人體的免疫系統。2. 以下哪項食物保存方法無需加熱? A. 巴斯德消毒法 B. 罐裝法C. 鹽漬法 D. 煙薰法 203. 科學家發現的第一個抗生素是由以下哪類生物分泌? A. 病毒B. 細菌C. 酵母菌D. 黴菌4. 避免食用生雞蛋的理由是 (1) 生雞蛋較難消化 。 (2) 生雞蛋味道不佳。

13、(3) 生雞蛋可能含有病原體。A. 只有(1) 和 (2) B. 只有(1) 和 (3) C. 只有(2) 和 (3) D. (1), (2) 和 (3)215. 以下哪些物質可以在生態系統中循環再用?(1) 碳水化合物(2) 水(3) 硝酸鹽A. 只有(1) 和 (2) B. 只有(1) 和 (3) C. 只有(2) 和 (3) D. (1), (2) 和 (3) 6. 以下哪項食物處理方法不能殺死存於食物中的病原體?A.用冰箱保存肉類B. 用蒸氣烹調鮮魚 C. 用醋浸漬水果D. 把二氧化硫加入果汁227. 保存水果中的維生素C的最佳方法是 A. 脫水法。B. 罐裝法。 C. 冷藏法。D.

14、巴斯德消毒法 (只加熱至60oC) 。8. 以下哪些生物的營養方式屬腐生營養? (1)引起食物腐敗的細菌(2) 長在橙皮上的黴菌(3)導致傷風的病毒 A. 只有(1) 和 (2) B. 只有(1) 和 (3) C. 只有(2) 和 (3) D. (1), (2) 和 (3) 239. 水果可在4oC 環境下保存一段時間，因為這溫度 (1) 會抑制微生物的生長。(2) 使水果內的蛋白質變性。(3) 使水果內的失去活性。 A. 只有(1) 和 (2) B. 只有(1) 和 (3) C. 只有(2) 和 (3) D. (1), (2) 和 (3) 10. 以下哪項不正確描述抗生素? A. 抗生素是由

15、微生物製造。 B. 抗生素可抑制微生物的生長。 C. 抗生素可與病原體的抗原結合。 D. 抗生素不會殺死人類細胞。 2411. 以下哪些過程可以增加泥土的氮化物含量? (1) 長年累月種植玉米 (2)埋藏動物屍體在泥土中(3)大雷雨A. 只有(1) 和 (2) B. 只有(1) 和 (3) C. 只有(2) 和 (3) D. (1), (2) 和 (3) 12. 下面的數目塔顯示一食物鏈內3個不同食性層次中的生物相對數目。 以下哪個食物鏈可由上圖代表?A. 草 g 羊 g 絛蟲B. 草g 草蜢g 螳螂C. 藻類 g 蝦 g 蟹 D. 樹 g 毛蟲g 鳥2513. 以下哪些動物同是次級和三級消費

16、者? A. 小鳥和鷹 B. 螳螂和蛇 C. 草蜢和老鼠 D. 螳螂和鷹 14. 小鳥和螳螂的關係是 A. 競爭和互利共生。B. 競爭和捕食。C. 捕食和片利共生。 D. 片利共生和互利共生。2615.水牛從草地上走過，會驚起昆蟲，白鷺因而很容易便捕獲昆蟲。白鷺和水牛的關係是 A. 捕食。B. 寄生。C. 競爭。D. 片利共生。16. 以下哪項需繼續提供，水草和蝸牛才能共同生存一段日子? A. 光B. 水C. 氧氣D. 硝酸鹽2717. 這個生態系統必定有：(1) 固氮菌(2) 腐敗菌(3) 硝化菌A. 只有(1) 和 (2) B. 只有(1) 和 (3) C. 只有(2) 和 (3) D. (1), (2) 和 (3) 18. 每年六、七兩月，