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1、上海交通大学生命科学技术学院 第第16讲讲 微生物学基础微生物学基础 生命科学导论生命科学导论 Shanghai Jiao Tong University 一、什么是微生物？一、什么是微生物？ “微生物微生物”是俗称，没有分类学上的意义。是俗称，没有分类学上的意义。 微生物微生物(microorganism)：是存在于自然界的一大 群体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须 借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小 的生物。 是存在于自然界的一大 群体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须 借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小 的生物。 Shanghai Jiao Tong Unive
2、rsity t 人体体表及体内存在大量的微生物：人体体表及体内存在大量的微生物： 皮肤表面：平均皮肤表面：平均10万个细菌万个细菌/平方厘米；平方厘米； 口腔：细菌种类超过口腔：细菌种类超过500种；种； 肠道：微生物总量达100万亿，肠道：微生物总量达100万亿， 粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个；粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个； 二、微生物与我们二、微生物与我们 微生物无处不在，我们无时不生活在微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物 的海洋 微生物 的海洋”中中。 t 细菌数亿细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：土壤，土壤中的
3、细菌总重量估计为：10034 10 12吨；吨； t 每张旧纸币带细菌：每张旧纸币带细菌：900万个；万个； Shanghai Jiao Tong University t 每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万；每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万； Shanghai Jiao Tong University 口腔：细菌种类超过口腔：细菌种类超过500种；种； Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University 微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！微生物既是人类
4、的敌人，更是人类的朋友！ 时时刻刻与微生物“共舞”时时刻刻与微生物“共舞” 是是 祸祸？是是 福福？ Shanghai Jiao Tong University t 微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是自然界物质循环的关键环节；图图 微生物是人类的朋友！微生物是人类的朋友！ t 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证； 帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障 t 微生物可以为我们提供很多有用的物质；微生物可以为我们提供很多有用的物质； 有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等有机酸、酶、各
5、种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等 t 基因工程为代表的现代生物技术；基因工程为代表的现代生物技术； Shanghai Jiao Tong University 少数微生物也是人类的敌人少数微生物也是人类的敌人！ 天花；鼠疫；天花；鼠疫； 艾滋病；艾滋病； 疯牛病；疯牛病； 埃博拉病毒；埃博拉病毒； 西尼罗病毒；西尼罗病毒； SARS； 猪链球菌病；猪链球菌病； 禽流感；禽流感； Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University t我国我国8000年前就开始出
6、现了曲蘖酿酒；年前就开始出现了曲蘖酿酒； t4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒； t2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； t公元六世纪公元六世纪(北魏时期北魏时期)贾思勰的巨著贾思勰的巨著“齐民要术齐民要术”； t公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； t公元前112年-212年间，华佗：公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染割腐肉以防传染”； t公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花； t16世纪，古罗马
7、医生世纪，古罗马医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见：疾病是由肉眼看不见 的生物的生物(living creatures)引起的；引起的； 三、微生物的发现和微生物学的建立与发展三、微生物的发现和微生物学的建立与发展 （一）微生物的发现（一）微生物的发现 Shanghai Jiao Tong University 1664年，英国人年，英国人虎克（虎克（Robert Hooke）曾用原始的显微镜 对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。 曾用原始的显微镜 对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。 Shanghai Jiao Tong University 1676年，微生物
8、学的先驱年，微生物学的先驱 荷兰人荷兰人列文虎克（列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次首次 观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没有上 过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰 语的小商人，但却在语的小商人，但却在1680 年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的 会员。会员。 Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University 列文虎克利用业余时间制造过列文虎克利用业余时间制造过400多架 单式显微镜和放大镜，放大率一般为 多架 单式显微镜和放大镜，放大率一般为50200倍，倍， Shang
9、hai Jiao Tong University 1690年年 1720年年 1725年年 1760年年 Shanghai Jiao Tong University 1790年年 1881年年 1840年年 1890年年 Shanghai Jiao Tong University （二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基 三、微生物的发现和微生物学的建立与发展三、微生物的发现和微生物学的建立与发展 法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895） 德国人柯赫（德国人柯赫（Robert Koch） （ 18431910） Shanghai Jiao Tong Uni
10、versity （二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基 1.巴斯德（巴斯德（1822-1895） (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；发现并证实发酵是由微生物引起的； (2) 彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说；学说； 化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了 治疗 化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了 治疗“酒病酒病”和和“蚕病蚕病” 著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物， 是它们引起有机质的腐败。是它们引起有机质的腐败。 生命从何而来？“自生学”、“生生说”、“神创论”生命从何而来？“自生学”、“生生说”、“
11、神创论” FLASH Shanghai Jiao Tong University （二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基 1.巴斯德巴斯德 (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；发现并证实发酵是由微生物引起的； (2) 彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说；学说； 首次制成狂犬疫苗首次制成狂犬疫苗 (4)其他贡献 其他贡献 巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：6065作短时间加热处理，杀死有害微生物作短时间加热处理，杀死有害微生物 (3) 免疫学免疫学预防接种预防接种 Shanghai Jiao Tong University （二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基 2.柯赫（柯赫（18
12、43-1910） a）细菌纯培养方法的建立）细菌纯培养方法的建立 土豆切面 营养明胶营养琼脂（平皿）土豆切面 营养明胶营养琼脂（平皿） （1）微生物学基本操作技术方面的贡献）微生物学基本操作技术方面的贡献 b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的养培）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的养培 c）流动蒸汽灭菌）流动蒸汽灭菌 d）染色观察和显微摄影）染色观察和显微摄影 Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University （二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基 2.柯赫柯赫 （2）对病原细菌的研究作出了突
13、出的贡献：）对病原细菌的研究作出了突出的贡献： a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌； b）发现了肺结核病的病原菌；（）发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）年获诺贝尔奖） c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的著名的柯赫法则柯赫法则 柯赫法则：柯赫法则： 1、 在每一相同病例中都出现这种微生物；、 在每一相同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；、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
14、主，同样的疾病会 重复发生； 、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。、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。 FLASH Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University Edward JennerEdward Jenner (17491823)(17491823) 首创用牛痘预防天花，为预防医 学开辟了广阔途径。 首创用牛痘预防天花，为预防医 学开辟了广阔途径。 Shanghai Jiao Tong University Ale
15、xander Fleming (1881-1955) 微生物之间的拮抗现象微生物之间的拮抗现象 1929年，Fleming发现青霉素1929年，Fleming发现青霉素 Shanghai Jiao Tong University t1867 Lister创立了消毒外科；创立了消毒外科； （三）微生物学发展过程中的重大事件（三）微生物学发展过程中的重大事件 t1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据； t1928 Griffith发现细菌转化；发现细菌转化； t1929 Fleming 发现青霉素；发现青霉素； t1944 Avery等
16、证实转化过程中等证实转化过程中DNA是遗传 信息的载体； 是遗传 信息的载体； t1953 Watson和和Crick 提出 提出DNA双螺旋结构；双螺旋结构； t19701972 Arber、Smith和和Nathans 发现并提纯了 发现并提纯了 DNA限制性内切酶限制性内切酶 Shanghai Jiao Tong University （三）微生物学发展过程中的重大事件（三）微生物学发展过程中的重大事件 t 1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群 提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群 Sanger 首次对 首次对 174噬菌体噬菌体DNA进行了全序列分析；进行了全序列分析； t 19831984 Mullis 建立建立PCR技术；技术； t 1995第一个独立生活的细菌第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌)全基团组序列全基团组序列 测定完成；测定完成； t 1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成；第一个自养生
