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1、1绪论无菌技术用于分离、培养微生物的器具事先不含任何微生物； 在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染，其自身也不污染环境； 稀释倒平板法：操作较麻烦，对好氧菌、热敏感菌效果不好！涂布平板法：使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀！选择培养分离：1、抑制大多数其它微生物的生长；2、使待分离的微生物生长更快；使待分离的微生物在群落中的数量上升，方便用稀释法对其进行纯化。3、使待分离的微生物生长“突出”；直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。微生物的发现和微生物学的建立与发展 巴斯德的工作: 发现并证实发酵是由微生物引起的 彻底否定了“自然发生”学说 免疫学预防接种 其他贡献：巴斯德消毒法等 柯赫
2、的工作 (1)微生物学基本操作技术方面的贡献 细菌纯培养方法的建立 配制培养基 流动蒸汽灭菌 染色观察和显微摄影 (2)对病原细菌的研究作出了突出的贡献： 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。 发现了肺结核病的病原菌 证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则柯赫原则柯赫原则:1 在每一病例中都出现这种微生物；2 要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4 从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。微生物的类群及特点:个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、
3、休眠长、起源早、发现晚。个体小、杆菌的平均长度：2 微米； 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 10-100亿个细菌加起来重量 =1毫克 面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30万； 这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关。结构简、无细胞结构（病毒）；单细胞；简单多细胞；胃口大、消耗自身重量2000倍食物的时间：大肠杆菌：1小时人：500年（按400斤/年计算）食谱广、微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种
4、有机物均可被微生物作为粮食。繁殖快、一头500 kg的食用公牛，24小时生产 0.5 kg蛋白质，而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时可以生产 50000 kg优质蛋白质。易培养、很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！数量大、在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！分析表明，微生物占地球生物总量的60%！分布广、人迹可到之处，微生物的分布必然很多，而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！ eg: 数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）；几千米的地下；强酸、强碱、高热的极端环境；常年封冻的冰川；种类多、微生物的生理代谢类型
5、多； 代谢产物种类多； 微生物的种数“多”； 虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的1%。级界宽、变异易、抗性强、抗热：有的细菌能在265个大气压，250 的条件下生长；自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ；有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死； 抗寒：有些微生物可以在12 30的低温生长；抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH 0.5 13；耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)中都有微生物生长；抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长；休眠长、世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年
6、起源早、38亿年前，生命在海洋中出现，陆地上就可能存在微生物发现晚、300多年前人们才真正发现微生物的存在2微生物生态有关基本概念：生态系统：在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系第一节自然界中的微生物一、空气中的微生物分布特点：1无原生的微生物区系2来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动，3种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关4数量取决于尘埃数量5在空气中的停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照
7、等因素有关6与人类生活关系密切二、水体中的微生物一）江河水特点：1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；2）分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；3）淡水中的微生物是可以运动的，而且某些淡水中的细菌例如柄细菌具有很异常的形态，这些异常形态使得菌体的表面积与体积之比增加，从而使这些微生物能有效地吸收有限的营养物；4）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；5）水体自身存在自我净化作用：（二）海水1）嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的。2）低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌。3）耐高压（特别是生活在
8、深海的细菌），少数微生物甚至可在600个大气压下生长，4）大多数海洋细菌为G细菌，并具有运动能力；（三）水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”当水体接受了大量的有机物或无机物，特别是磷酸盐和无机氮化合物，引起水的富营养化。由于水中含有过多的含氮、磷等的营养物质，引起藻类过量生长，产生大量的有机物（藻类）异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌开始大量生长和代谢，并分解含硫化合物，产生H2S，从而导致水有难闻的气味，并由于缺氧引起鱼和好氧微生物的死亡，最终引起水出现大量沉淀物和水体颜色异常。上述过程又称富营养化作用，它是水体受到污染并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。在水体的富营养化作
9、用中，藻类、蓝细菌等的大量繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上，从而形成所谓的“水花”或“水华”（water bloom）在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可也可以形成水花，从而使海水出现红色或褐色，即所谓的赤潮或红潮（red tides）。三、土壤中的微生物1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。2）土壤微生物的数量和分布受季节影响；3）微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。四、工农业产品上的微生物1微生物引起的工业产品的霉腐2食品、农副产品上的微生
10、物五、极端环境下的微生物极端环境下微生物的研究有三个方面的重要意义：(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。1、嗜热微生物2、嗜冷微生物3、嗜酸微生物4、嗜碱微生物5、嗜盐微生物6、嗜压微生物六、不可培养的微生物在自然界中存在的微生物中，已为人们所认识的仅占很小一部分（通常认为仅10%，有人认为在土壤中生活的微生物仅有1%可用目前的方法在实验室进行培养），其中的原因就在于在在自然界中存在的大多数微生物在目前的条件下不能
11、在实验室进行人工培养，不可能得到其纯培养并对其进行形态及生理、遗传等特性进行研究。CARL WOESE在1977就提出的用rRNA（原核的16s和真核的18s）揭示生物的系统发育的方法为我们研究并开发不可培养微生物提供了可能。其方法通常是用各种特定的引物（例如所有真细菌（eubacteria）的保守16s rRNA区段或某种微生物的特异DNA或16s rRNA保守序列等）进行PCR从各种生态环境中克隆16s rRNA，并对其进行序列分析和同源性分析，发现和开发不可培养微生物。第二节 微生物与生物环境间的相互关系自然环境中的微生物一般都不是单独存在的，存在个体、种群、群落和生态系统从低到高的组织
12、层次群体（population）：具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群，是组成群落的基本组分。群落（community）：在一定区域或一定生态环境内，各种生物群体构成的一个生态学结构单位，群落中各生物群体之间存在各种相互作用。 生态系统（ecosystems）：生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体。生态系统是生物圈的组成单元，生物圈内的任何一个相对完整的自然整体都可以被看作为生态系统，如一个池塘，一片森林，一个污水处理池，等等。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命环境的总称。一般来说，在生态系统中生物之间的相互关系归纳起来有如下三种：1有利关系：一
13、种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利；2有害关系：一种生物的生长对另一种生物的生长产生有害的影响，或相互有害；3中性关系：二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响。微生物间及微生物与其它生物间最常见的几种相互关系一、互生二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。因此，这是一种“可分可合，合比分好”的相互关系（一）微生物间的互生关系在自然界中，微生物间的互生关系非常普遍，也很重要。（二）人体肠道正常菌群人体肠道正常菌群与宿主间的关系，主要是互生关系，但在某些特殊条件下，也会转化为寄生关
14、系。二、共生二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。共生一般有二种情况：互惠共生（二者均得利）和偏利共生（一方得利，但另一方并不受害）（一）微生物间的共生关系例如地衣地衣是微生物间典型的互惠共生形式，它是藻类和真菌的共生体，结构上的共生：生理上的共生：这种共生关系具有重要的生态学意义，对土壤形成具有重要作用。（二）微生物和植物间的共生关系根瘤菌与豆科植物间的共生关系就是典型的例子-形成根瘤共生体。根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料，而豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的
15、生长条件。（三）微生物与动物的共生关系1与昆虫的共生关系1）外共生：2）内共生：2与反刍动物的共生关系反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。与此同时，瘤胃也为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件三、寄生所谓寄生，一般指一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。前者称为寄生物（parasite），后者称为寄主或宿主（host）（一）微生物间的寄生1噬菌体细菌；2蛭弧菌细菌；3真菌真菌；4真菌、细菌原生动物；（二）微生物与动植物各种各样的致病菌多是行寄生生活择生生物，现一般称为悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）指整个个体不携带或只携带已知微
