什麼是微生物生理學？

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引言

那些肉眼無法觀察，需要藉助顯微鏡才能看到的生物被稱為微生物。微生物包括細菌、真菌、病毒和寄生蟲。對這些微生物及其行為的研究被稱為微生物學。

微生物生理學可以定義為微生物的內部和外部結構、它們的功能、它們之間的相互作用以及它們對周圍環境的反應。研究微生物生理學很重要，因為它與微生物的工業應用和科學研究有關。微生物生理學涉及對需氧和厭氧微生物的研究。

微生物生理學涵蓋的主題

要學習微生物生理學，就必須研究微生物進行的各種過程。這些過程如下：

• 微生物的結構

• 生長和繁殖

• 微生物的代謝

微生物的結構

根據細胞核是否被核膜包裹，微生物可以分為原核生物或真核生物。每種微生物都有不同的形狀和大小，但大多數微生物的共同點是存在某些細胞器。但所有類別僅基於結構而彼此不同。

細菌

它們是原核細胞。細胞的基本成分包括細胞壁、核糖體、質膜、莢膜、擬核、內含體、鞭毛和菌毛。

細菌的莢膜由糖萼組成，有助於提供針對人體免疫系統的免疫力。正是細胞壁決定了細菌的形狀。擬核是散佈在細胞核中的細菌DNA。鞭毛有助於運動，菌毛有助於細胞附著在表面。

真菌

它們由真核細胞組成，也就是說它們具有帶有核膜的明確定義的細胞核。它們的細胞壁由幾丁質構成，並賦予細胞形狀。

原生動物

它們在許多方面與真菌相似，但不同之處在於它們沒有細胞壁，而是具有稱為表膜的細胞膜，為它們提供保護。

病毒

它們是最不同且最難研究的微生物。它們含有包裹病毒遺傳物質的衣殼。它們被稱為生物與非生物之間的橋樑，因為它們在宿主體外是非生物的，但在宿主體內是生物的。它們藉助刺突蛋白結合到各種表面。

生長和繁殖

• 在微生物的情況下，生長可以定義為細胞數量的增加，而不是大小的增加。單個親本細胞可能會產生許多細胞，從而導致菌落的形成。微生物的生長是由於繁殖。

• 微生物繁殖的方式有很多，其中包括二元裂變、多重裂變、出芽等。

• 可以使用生長曲線評估微生物的生長和繁殖，該曲線包括滯後期、指數增長期、穩定期和死亡期。

• 影響微生物生長和繁殖的因素包括營養物質的可用性、培養基的pH值、氧氣、水分、溫度和培養基的滲透勢等。

微生物的代謝

• 代謝是指複雜物質的分解以及新產品的合成。

• 在微生物中，代謝是指它們獲取營養物質和能量的方式。

• 為了產生能量，微生物需要食物，獲取食物以產生能量的過程稱為營養。在微生物中，三種主要的營養型別是自養型（不依賴其他生物）、異養型（依賴其他生物）和腐生型（依賴死亡的腐爛有機物）。

這些是微生物透過呼吸作用產生能量獲取營養的常見方式。

一些生物體中可以看到厭氧呼吸，這會導致酒精的產生，這個過程被稱為發酵。

還原力如NADH、NADPH、FADH等是透過自養型和異養型營養獲得的。

微生物生理學的重要性

• 研究微生物的行為對於它們的工業應用很重要。幾種微生物被用於烘焙、飲料和酒精工業。研究微生物有助於使用它們進行下游加工。

• 對微生物進行基因組水平的研究使得研究致病微生物以及開發針對它們的藥物和疫苗成為可能。

• 基因工程微生物已被用於最佳化工業發酵過程。這個過程被稱為代謝工程。

• 微生物生理學幫助我們研究細菌耐藥性發展機制以及克服這種機制的方法。

• 最近在冠狀病毒爆發期間，對病毒全基因組的測序幫助科學家開發了其疫苗和藥物，用於治療冠狀病毒感染者。

結論

微生物生理學的應用為醫學和微生物研究領域打開了新的大門。深入瞭解微生物及其在特定環境中的行為將導致對微生物在定量水平上的相互作用有更深入的瞭解。這反過來將對微生物代謝途徑的工程產生更大的影響。