微生物1 绪论讲解材料

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1、一、什么是微生物？ 个体微小、构造简单、进化地位低 二、人类对微生物的认识过程 1. 一个难以认识的微生物世界 四大障碍：个体微小、其貌不扬（群体外貌不显）、 杂居混生、因果难联（病原、非病原） 2. 人类揭开微生物奥秘的历史 史前期：1676 未见到微生物个体 发面 酿酒 制醋 做酱等, 初创期 1676 1861 微生物的发现与形态描述,奠基期 1861 1897 建立研究方法与技术、寻找病原微生物、开始生理学研究 Louis Pasteur (1822 1895) 发现 酒石酸 同分异构现象 1848年， 两种丁糖二酸 右旋、外消旋（+、 ） 论文“双晶现象研究”和“结晶形态” 意义：开

2、创了对物质光学性质的研究 发展了结晶学 和 有机立体化学,2. 1856-1860 年 研究牛奶、葡萄酒的变质 显微镜观察，对比分析， 提出假设，实验验证 发表论文“关于乳酸发酵的记录” 意义： 提出了以微生物代谢活动为基础的发酵本质 新理论；发酵是微生物在厌氧环境下的呼吸作用 发明 Pasteurization （又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到 6530分钟或 72 15分钟，随后迅速冷却到10以下。这样既不破坏营养成分，又能杀死细菌的营养体）,意义：建立了疾病的病原说 生命只能来自生命，只有活的微生物才是传染病、发酵和物质腐败的原因。 4.疾病病原说为外科消毒术奠定了基础 强调医

3、生要使用消毒法，防止病菌进入人体 外科手术死亡率 1864, 45%-54% 80% 1865, J. Lister 石碳酸消毒 1868, 15%,5.1865年 解决家蚕软化病， 挽救了法国养蚕业 发现病原是一种很小的、椭圆形的棕色微粒， 显微镜检出病蚕，烧掉受感染的蚕、蚕卵和桑叶，只用健康蚕蛾下的卵来孵化蚕 6. 1872年以后 发现免疫原理，制备疫苗 1877-1879 研究鸡霍乱病， 实验：含霍乱菌的鸡汤 注射健康鸡 鸡死 含菌的鸡汤放置一假期后注射健康鸡存活再注射新鲜含菌鸡汤鸡仍存活,另一批健康鸡注射同批的新鲜含菌鸡汤鸡死 联想到 英国人Jenner用牛痘接种人， 预防天花 发现免

4、疫原理：病原菌放置后，或经过反复传代和干燥，毒性显著降低，将其接种至健康动物体内，能诱发免疫。 制备出鸡霍乱疫苗, 证明炭疽杆菌是牛羊炭疽病的元凶 并制备出疫苗 抽一滴血（死于炭疽病的羊， 成分：血液 + 炭疽杆菌） 50ml 无菌培养基，培养后 抽一滴混合物 50ml 无菌培养基，再培养后重复100次后， 抽一滴混合物注入健康羊体内，仍能致病。 征服狂犬病 患狂犬病动物的脑和脊髓中的病原体可做疫苗,把病狗的脊髓（含有病毒）连续接种到家兔的脑中使之传代，经过100次兔脑传代后提取的狂犬病毒再给健康狗注射，狗没有得病，这只狗具有了免疫力。 把多次传代后的病兔脊髓（含狂犬病毒）取出，悬挂在干燥的、

5、消毒过的小瓶内Roux瓶，使之自然干燥14天减毒，然后把脊髓研成乳化剂，用生理盐水稀释，制成原始的巴斯德狂犬病疫苗。,1895-9-28，辞世，国葬 评价：像牛顿开辟出经典力学一样，巴斯德开辟了微生物学领域；19世纪最有成就的科学家之一，对人类贡献最大的科学家之一， 他不仅是理论上的天才，还是善于解决实际问题的巨匠。 In the field of observation, chance favors only prepared minds. - Louis Pasteur,Robert Koch (罗伯特科赫) (1843 1910) 1843-12-11 出生于德国的克劳斯特尔城。 186

6、2-1866年 在哥廷根大学学医。 1870年 结婚后到德国一个小乡村沃尔施泰因 当外科医生, 在那建立了一个简陋的实验室。 1873年 在他30岁生日那天，他的夫人用全部积蓄买了一台显微镜送给科赫作为生日礼物，从此，科赫把业余时间全部花在显微镜上，潜心研究细菌与疾病的关系。,1）建立微生物学研究的基本技术 分离和纯化细菌 1881-1882 发明细菌的肉汁蛋白胨培养基 和 营养琼脂培养基 马铃薯块固体培养明胶平板培养琼脂平板培养 20固体-25融化 40固体-96融化 发明平板划线分离法，得到多种病原菌： 炭疽杆菌 结核杆菌 霍乱弧菌等 创立显微镜技术： 细菌鞭毛染色、显微摄影等 2） 18

7、84年，提出 Kochs postulates 1905年 获诺贝尔奖,科赫根据自己分离致病菌的经验，提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则，即科赫原则： 第一步要求在所有患者身上发现这种病原，但健康人身上没有； 第二步是从患者身上分离出该病原，并使其在实验室的培养皿内繁殖； 第三步是用培养皿中的病原使实验动物患上与人同样的疾病； 第四步要求从患病的实验动物身上分离出病原，并证明这种病原能在培养皿中生长。,世界病原细菌学的奠基人和开拓者 第一个发现传染病是由病原细菌感染造成的； 1876年 他分离和培养出炭疽杆菌，到布雷斯劳 用3天时间以公开表演实验的方式证明炭疽杆菌是炭疽病的病因

8、，并报告了炭疽病菌的生活史是从杆菌芽孢杆菌的循环，芽孢可以放置较长时间而不死。 这是人类第一次证明某种特定的细菌是某种特定疾病的病原。,1880年科赫应邀赴柏林工作, 在德国卫生署任职，在这里他拥有了良好的实验室和助手。 1880年 他分离出伤寒杆菌。 1881年 他创立了固体培养基划线分离纯种法； 主要的传染病病原菌被相继发现。 1882年他发现了结核病菌，1882年3月24日，在柏林生理协会的会议上，他宣读了自己发现结核杆菌的论文结核病病原学，随后发表。 世界卫生组织于 1982年 宣布， 将每年的 3月24日 定为世界防治结核病日。,1883年 他发现了霍乱弧菌，找到了霍乱病交叉感染的途

9、径和治疗控制的方法。 1885年 被聘为柏林大学的卫生学教授 1890年，他培养出结核菌素，并用来诊断和治疗结核病。 1897-1906年，他通过一系列工作指出淋巴腺鼠疫的传染媒介是寄生在鼠身上的一种虱子，昏睡病则是由采采蝇传染。 这项发现综合其他学者关于疟疾的研究成果，提出了控制疟疾的新方法，即消灭携带致病物的传播者昆虫媒介。,科赫一生的工作奠定了医用细菌学的基础，为人类征服炭疽、结核、霍乱、鼠疫等危害极大的传染性疾病作出了不可磨灭的功勋，被人们誉为 “ 瘟疫的克星 ” 。 他不仅发现了许多病原体，而且许多微生物学研究的基本原则和技术都是他创立的。 有人统计过，科赫在医学宝库中，增添了近 5

10、0 种 诊治人和动物疾病的方法。,1887-1890 Winogradsky （维诺格拉德斯基） 发现 微生物的自养生活 自生固氮细菌 土壤微生物学奠基人 1892，Ivanowsky （伊万诺夫斯基） 1899 Beijerinck （贝杰林克） 发现烟草花叶病毒 1889 分离到共生固氮的根瘤菌,（四）、李斯特（Lister)（英国） 手术消毒技术, 发展期 1897 1953 微生物生化水平的研究， 寻找有益代谢产物：抗生素、酶、维生素等 1897，E. Buchner 酒精发酵的酶促过程 1901，Metchnikoff （梅契尼科夫） 发现 白细胞吞噬细菌 Fleming 发现溶菌酶

11、（lysozyme） 1929 Fleming 发现 penicillin 1944 Avery 证明 DNA 是遗传物质, 成熟期 1953 前沿基础学科， 微生物生物工程的主角 分子生物学、分子遗传学最主要的研究对象。 三、微生物的共性 体积小 面积大 大小以微米或纳米计; 比表面积（表面积 / 体积）大， 便于与周围环境进行物质交换， 这一特点也是微生物与一切大型生物相区别 的关键所在。,表面积/体积：乳酸菌 120000 人 0.3 鸡蛋 1.5 2. 吸收多，转化快 发酵乳糖的细菌在 1h 内可分解其自重 1000 10000倍的乳糖。 为其高速生长繁殖与产生大量代谢产物提供物质基础

12、,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） 3. 生长旺，繁殖快 大肠杆菌若各方面的条件都合适，每12.5-20分钟分裂一次，若按20分钟来算， 则1昼夜分裂72次，那么1个菌体就会产生2的72次方个（即4722366500万亿个）个体 ，重达 4722 吨；,酵母菌每2小时分裂一次， 12小时可收获代谢产物一次，一年可收获数百次，要比其它动植物快的多。 但是这种极高的生长繁殖速度，会伴随着细菌数量的增加，营养物质的消耗和代谢废物的积累而受到限制。 这一特性可在短时间内把大量基质转化为有用产品，缩短科研周期。 也有不利一面，如疾病、

13、粮食霉变。,4. 适应强，易变异 耐热： 90的温泉中甚至250-300的海底火山口附近 耐寒：常年冰封的两极（甚至零下19的不冻湖中）； 多数都能耐受 -196（液氮）及 -253（液氢） 耐盐：32%的饱和食盐水中有微生物。 耐干：产芽孢杆菌能在干燥条件下存活几十年、几百年甚 至几千年。 耐酸：氧化硫杆菌能在 5-10% 的硫酸（pH 0.5 ）中生长。 耐碱：脱氮硫杆菌能在 pH 10.7 的碱液中生长。 耐压： 地球大洋最深处在关岛附近的马里亚纳海沟，水 深11034米，静水压1103.4个大气压，可仍有细菌 在生活。 耐辐射、耐缺氧、耐毒物等,由于微生物数量多，繁殖快，与外界直接接触

14、，使其能产生大量的变异后代； 青霉素是由产黄青霉产生的，1943年时每毫升发酵液只能产生 20 单位，目前发达国家已达 5-10 万 单位； 另外，菌类的抗药性也说明了变异的存在，原来严重感染的病人每天只要 10万单位 的青霉素，而现在则要 数百万 单位的注射剂量。,5. 分布广，种类多 分布区域广，分布环境广： 动植物体内外，土壤中，海洋里，大气中，岩石内到处都有微生物。 距地球表面85公里的空中， 在万米深的海底，在427米的沉积岩心中都找到了活的微生物。 生理代谢类型多，代谢产物种类多，种数多： 现在动物有150万种，植物有50万种，微生物目前发现的有10-15万种，但据专家估计，目前发

15、现的仅占微生物总量的5-10%，微生物的总量可能比动植物的总和还要多。,四、微生物的类群及其生物界地位 类群：原核型 真核型 非细胞型 2.五界说：真菌界 原生生物界 原核生物界 六界说：真菌界 原生生物界 原核生物界 病毒界 三界（域）系统： 古生菌域 细菌域 真核生物域,一、名词解释 1、微生物 2、科赫原则 二、填空题 1、微生物学的先驱者是_，微生物学的奠基人是_，细菌学的奠基人是_ 。 2、微生物由于其体形都极其微小，因而导致了一系列与之密切相关的五个重要共性，即体积小，_；_，_；生长旺，繁殖快；_，_；_，_。 3、微生物的种类多主要体现在_、生理代谢类型的多样性、代谢产物的多样性、_、_等五个方面。,三、选择题 1、适合所有微生物的特殊特征是( )。 A.它们是多细胞的 B.细胞有明显的核 C.只有用显微镜才能观察到 D.可进行光合作用 2、Louis Pasteur采用曲颈瓶试验来( )。 A. 驳斥自然发生说 B. 证明微生物致病 C. 认识到微生物的化学结构 D. 提出细菌和原生动物分类系统,3、微生物学中铭记Robert Koch是由于( )。 A. 证实病原菌学说 B. 在实验室中成功