教科版小學(xué)科學(xué)六年級下冊第一單元細(xì)菌的用途和危害

用途與危害細(xì)菌對環(huán)境，人類和動物既有用處又有危害。一些細(xì)菌成為病原體，導(dǎo)致了破傷風(fēng)、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結(jié)核。在植物中，細(xì)菌導(dǎo)致葉斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接觸、空氣傳播、食物、水和帶菌微生物。病原體可以用抗菌素處理，抗菌素分為殺菌型和抑菌型。細(xì)菌通常與酵母菌及其他種類的真菌一起用于酦酵食物，例如在醋的傳統(tǒng)制造過程中，就是利用空氣中的醋酸菌（Acetobacter）使酒轉(zhuǎn)變成醋。其他利用細(xì)菌制造的食品還有奶酪、泡菜、醬油、醋、酒、優(yōu)格等。細(xì)菌也能夠分泌多種抗生素，例如鏈霉素即是由鏈霉菌（Steptomyces）所分泌的。細(xì)菌能降解多種有機(jī)化合物的能力也常被用來清除污染，稱做生物復(fù)育（bioremediation）。舉例來說，科學(xué)家利用嗜甲烷菌（methanotroph）來分解美國佐治亞州的三氯乙烯和四氯乙烯污染。細(xì)菌也對人類活動有很大的影響。例如奶酪及優(yōu)格的制作、部分抗生素的制造、廢水的處理等，都與細(xì)菌有關(guān)。在生物科技領(lǐng)域中，細(xì)菌有也著廣泛的運(yùn)用。細(xì)菌發(fā)電生物學(xué)家預(yù)言，21世紀(jì)將是細(xì)菌發(fā)電造福人類的時代。說起細(xì)菌發(fā)電，可以追溯到1910年，英國植物學(xué)家利用鉑作為電極放進(jìn)大腸桿菌的培養(yǎng)液里，成功地制造出世界上第一個細(xì)菌電池。1984年，美國科學(xué)家設(shè)計出一種太空飛船使用的細(xì)菌電池，其電極的活性物質(zhì)是宇航員的尿液和活細(xì)菌。不過，那時的細(xì)菌電池放電效率較低。到了20世紀(jì)80年代末，細(xì)菌發(fā)電才有了重大突破，英國化學(xué)家讓細(xì)菌在電池組里分解分子，以釋放電子向陽極運(yùn)動產(chǎn)生電能。其方法是，在糖液中添加某些諸如染料之類的芳香族化合物作為稀釋液，來提高生物系統(tǒng)輸送電子的能力。在細(xì)菌發(fā)電期間，還要往電池里不斷地充氣，用以攪拌細(xì)菌培養(yǎng)液和氧化物質(zhì)的混合物。據(jù)計算，利用這種細(xì)菌電池，每100克糖可獲得1352930庫侖的電能，其效率可達(dá)40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用的電池的效率，而且還有10%的潛力可挖掘。只要不斷地往電池里添入糖就可獲得2安培電流，且能持續(xù)數(shù)月之久。利用細(xì)菌發(fā)電原理，還可以建立細(xì)菌發(fā)電站。在10米見方的立方體盛器里充滿細(xì)菌培養(yǎng)液，就可建立一個1000千瓦的細(xì)菌發(fā)電站，每小時的耗糖量為200千克，發(fā)電成本是高了一些，但這是一種不會污染環(huán)境的"綠色"電站，更何況技術(shù)發(fā)展后，完全可以用諸如鋸末、秸稈、落葉等廢棄的有機(jī)物的水解物來代替糖液，因此，細(xì)菌發(fā)電的前景十分誘人。各發(fā)達(dá)國家如八仙過海，各顯神通：美國設(shè)計出一種綜合細(xì)菌電池，是由電池里的單細(xì)胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖，然后再讓細(xì)菌利用這些糖來發(fā)電；日本將兩種細(xì)菌放入電池的特制糖漿中，讓一種細(xì)菌吞食糖漿產(chǎn)生醋酸和有機(jī)酸，而讓另一種細(xì)菌將這些酸類轉(zhuǎn)化成氫氣，由氫氣進(jìn)入磷酸燃料電池發(fā)電；英國則發(fā)明出一種以甲醇為電池液，以醇脫氫酶鉑金為電極的細(xì)菌電池。而且，各種不同的細(xì)菌電池相繼問世。例如有一種綜合細(xì)菌電池，先由電池里的單細(xì)胞藻類利用日光將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成糖，然后再讓細(xì)菌利用這些糖來發(fā)電。還有一種細(xì)菌電池則是將兩種細(xì)菌放入電池的特制糖漿中，讓一種細(xì)菌吞食糖漿產(chǎn)生醋酸和有機(jī)酸，再讓另一種細(xì)菌將這些酸類轉(zhuǎn)化成氫氣，利用氫氣進(jìn)入磷酸燃料電池發(fā)電。人們還驚奇地發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌還具有捕捉太陽能并把它直接轉(zhuǎn)化成電能的"特異功能"。美國科學(xué)家在死海和大鹽湖里找到一種嗜鹽桿菌，它們含有一種紫色素，在把所接受的大約10%的陽光轉(zhuǎn)化成化學(xué)物質(zhì)時，即可產(chǎn)生電荷?？茖W(xué)家們利用它們制造出一個小型實(shí)驗性太陽能細(xì)菌電池，結(jié)果證明是可以用嗜鹽性細(xì)菌來發(fā)電的，用鹽代替糖，其成本就大大降低了。由此可見，讓細(xì)菌為人類供電已不是遙遠(yuǎn)的設(shè)想，而是不久的現(xiàn)實(shí)。細(xì)菌益腸胃身體大腸內(nèi)的細(xì)菌靠分解小腸內(nèi)部的廢棄物生活。這些東西由于不可消化，人體系統(tǒng)拒絕處理它們。這些細(xì)菌自己裝備有一系列的酶和新陳代謝的通道。這樣，它們能夠繼續(xù)把遺留的有機(jī)化合物進(jìn)行分解。它們中的大多數(shù)的工作都是分解植物中的碳水化合物。大腸內(nèi)部大部分的細(xì)菌是厭氧性的細(xì)菌，意思就是它們在沒有氧氣的狀態(tài)下生活。它們不是呼出和呼入氧氣，而是通過把大分子的碳水化合物分解成為小的脂肪酸分子和二氧化碳來獲得能量。這一過程稱為“發(fā)酵”。一些脂肪酸通過大腸的腸壁被重新吸收，這會給我們提供額外的能源。剩余的脂肪酸幫助細(xì)菌迅速生長。其速度之快可以使它們在每20分鐘內(nèi)繁殖一次。因為它們合成的一些維生素B和維生素K比它們需要的多，所以它們非常慷慨地把多余的維生素供應(yīng)給它們這個群體中其他的生物，也提供給你——它們的宿主。盡管你不能自己生產(chǎn)這些維生素，但你可以依靠這些對你非常友好的細(xì)菌來源源不斷供應(yīng)給你?？茖W(xué)家們剛剛開始明白這一集體中不同的細(xì)菌之間的復(fù)雜關(guān)系，以及它們同人這個宿主之間的相互作用。這是一個動態(tài)的系統(tǒng)，隨著宿主在飲食結(jié)構(gòu)和年齡上的變化，這一系統(tǒng)也做出相應(yīng)的調(diào)整。你一出生就開始在體內(nèi)匯集你所選擇的細(xì)菌的種類。當(dāng)你的飲食結(jié)構(gòu)從母乳變?yōu)榕Ｄ?，又變成不同的固體食物時，你的體內(nèi)又會有新的細(xì)菌來占據(jù)主導(dǎo)地位了。積聚在大腸壁上的細(xì)菌是經(jīng)歷過艱難旅程后的幸存者。從口腔開始經(jīng)過小腸，他們受到消化酶和強(qiáng)酸的襲擊。那些在完成旅行后而安然無恙的細(xì)菌在到達(dá)時會遇到更多的障礙。要想生長，它們必須同已經(jīng)住在那里的細(xì)菌爭奪空間和營養(yǎng)。幸運(yùn)的是，這些“友好的”細(xì)菌能夠非常熟練地把自己粘貼到大腸壁上任何可利用的地方。這些友好的細(xì)菌中的一些可以產(chǎn)生酸和被稱為“細(xì)菌素”的抗菌化合物。這些細(xì)菌素可以幫助抵御那些令人討厭的細(xì)菌的侵襲。那些友好的細(xì)菌能夠控制更危險的細(xì)菌的數(shù)量，增加人們對“前生命期”食物的興趣。這種食物含有培養(yǎng)菌，酸奶就是其中的一種。在你喝下一瓶酸奶的時候，檢查一下標(biāo)簽，看一看哪種細(xì)菌將會成為你體內(nèi)的下一批客人。這就是益生菌。識別身份2010年3月，據(jù)《中國日報》報道，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，生長在每個人手上的細(xì)菌也是獨(dú)一無二的！警方通過辨識它們，同樣可以獲得破案線索。美國科羅拉多大學(xué)的科學(xué)家開展了一項研究，他們分別從三個人的指尖與他們個人電腦的鍵盤和鼠標(biāo)上采集細(xì)菌樣本，然后又從數(shù)量眾多的，他們未接觸過的鍵盤、鼠標(biāo)上采集細(xì)菌樣本。經(jīng)過對這些樣本的DNA比較，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在三人未接觸過的電腦部件上找不到存活于三人雙手上的細(xì)菌?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，在室溫條件下，手上的細(xì)菌離開人體還可以存活兩周左右。另外，細(xì)菌繁殖力非常強(qiáng)大，即使我們用殺菌力超強(qiáng)的香皂洗手，它們也能在幾小時內(nèi)“死灰復(fù)燃”。細(xì)菌帶有磁性發(fā)現(xiàn)1975年，布萊克摩爾博士在實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)了一個怪現(xiàn)象，當(dāng)他在顯微鏡下觀察含有微生物的水滴時，發(fā)現(xiàn)有些細(xì)菌很快地向顯微鏡靠北的一邊移動。布萊克摩爾博士以為實(shí)驗靠北面的窗子射入了更多的光線，誘使這些小東西朝北游動。于是，他換了一個位置，觀測到的現(xiàn)象卻與先前一樣。他又試驗了其他幾種有可能影響細(xì)菌游動方向的因素，細(xì)菌并不受這些因素的影響仍舊向北游動。布萊克摩爾想到鴿子能夠依靠地球磁場來為自己導(dǎo)航的現(xiàn)象，他從中得到啟示，是否是磁場影響了這些細(xì)菌的游動方向呢？他決定用磁鐵試一試。當(dāng)他在顯微鏡附近放一塊磁鐵再觀察時，看到細(xì)菌朝磁鐵的北極方向游去?？茖W(xué)家們又在南半球發(fā)現(xiàn)了向南的細(xì)菌?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，南半球的細(xì)菌大多向南運(yùn)動，赤道附近的細(xì)菌向兩級的數(shù)目大致相同。原因細(xì)菌體中有一塊很小很小的Fe3O4（Fe3O4，即四氧化三鐵，俗稱磁鐵）分布細(xì)菌是非常古老的生物，大約出現(xiàn)于37億年前。真核生物細(xì)胞中的兩種細(xì)胞器：線粒體和葉綠體，通常被認(rèn)為是來源于內(nèi)共生細(xì)菌。微生物大量分布于有食物，潮濕，合適的溫度，適于它們繁殖和生長的地方。細(xì)菌可以被氣流從一個地方帶到另一個地方。