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1、微生物学课程安排n讲讲授：32学时时n实验实验 ：20学时时n自学：4学时时n成绩绩构成n理论考试（机考）：45 %n平时成绩：考勤（5%）+课程论文（20%）n实验成绩：30 %21课程开始前n我们们在一个被大量微生物包围围着的环环境中n空气n水体n食品n 微生物无处处不在Microorganisms are ubiquitous3141一些数字n每个喷喷嚏的飞飞沫含4500-150000个细细菌，重感冒 患者为为8500万；n全世界海洋中微生物的总总重量约约280亿亿吨n细细菌数亿亿/g土壤，土壤中的细细菌总总重量估计为计为 ： 1.0034 1016 吨n人体肠肠道内菌体总总数达100万
2、亿亿个左右（人体细细 胞数量50万亿亿）n新鲜鲜叶子表面微生物数量达100多万个/g51微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！时时刻刻与微生物“共舞”是 祸？是 福？61t 微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是人类的朋友71t 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t 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、奶酪、啤酒、酱油等t 基因工程为代表的现代生物技术。81少数微生物也是人类的敌人鼠疫艾 滋 病91埃博拉病毒101本章主要内容n一、微生物概述n二、微生物多样样性n三、微生物的重要性n四、微生物学的研究内容与成就 n
3、五、显显微镜镜下的微生物 1111.1 微生物概述n1.1.1 什么是微生物n1.1.2 生物中哪些是微生物n1.1.3 微生物的特点1211.1.1 什么是微生物n微生物(microbe，microorganism) ，是对对所有形 体微小、单细单细 胞或个体结结构较为简单较为简单 的多细细胞 ，甚至无细细胞结结构的低等生物的总总称。n或简单简单 地说说是对对人们们肉眼看不见见的细细小的生物 的总总称。n微生物是指大量的、极其多样样的、不借助显显微镜镜 看不见见的微小生物类类群的总总称。1311.1.1 什么是微生物n微生物通常包括病毒、亚亚病毒（类类病毒、拟拟病毒、朊朊病毒）、具原核细细胞
4、结结构的细细菌、古菌以及具真核细细胞结结构的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、原生动动物和单细单细胞藻类类，它们们的大小和特征见见表1.1所示。141表1.1 微生物形态、大小和 细胞类型微生物微生物大小近似大小近似值值值值 细细细细胞的特性胞的特性 病毒病毒0.010.250.010.25 m m 非非细细细细胞的胞的 细细细细菌菌0.1100.110 m m 原核生物原核生物 真菌真菌2 2 m1m m1m 真核生物真核生物 原生原生动动动动物物2100021000 m m 真核生物真核生物 藻藻类类类类1 1米米 几米几米 真核生物真核生物 1511.1.2 生物中哪些是微生物生 物细胞生物非
5、细胞生物：病毒、亚病毒原核生物：三菌、三体真核生物：真菌、单细胞藻类、原生动物1611.1.2 生物中哪些是微生物1711.1.3 微生物的特点n体积积小，比表面积积大n吸收多，转转化快（代谢谢能力强）n生长长旺，繁殖快n适应应强，易变变异n分布广，种类类多181191201体积小，比表面积大n比表面积积(Surface to Volume Ratio)营营养物质质吸收、代谢废谢废 物排泄、环环境信息交换换211对比表面分割后的变化边长立方体数总表面积比面值类似对象 1.0 cm 1 6 cm2 6 豌豆 1.0 mm 103 60 cm2 60 细小药丸 0.1 mm 106 600 cm2
6、 600 滑石粉粒 0.01 mm 109 6000 cm2 6000 变形虫 1.0 um 1012 6 m2 60000 球菌 0.1 um 1015 60 m2 600000 大胶粒 0.01 um 1018 600 m2 6000000 大分子 1.0 nm 1021 6000 m2 60000000 分子 221吸收多,转化快n大肠肠杆菌每小时时可分解其自重1000-10,000倍的乳糖nCandida utilis （产朊产朊 假丝丝酵母）比大豆强100倍的蛋白质质合成能力n微生物的高呼吸速率231生长旺,繁殖快nE.coli：12.520 min/次分裂 以20min/次计计算，
7、请计请计 算每天可产产生多少子细细 胞？n液体培养物细细菌浓浓度一般仅为仅为 108-109CFU/mL 为为什么？n对对于发发酵工业业的实实践意义义n生产效率高 n发酵周期短241适应强,易变异n灵活的适应应性或代谢调节谢调节 机制 蛋白质质分子的数量 E. coli 分子中能容纳纳20万-30万个蛋白质质分子， 2000-3000种执执行不同生理功能的蛋白质质n极端环环境的适应应能力n极端环境 ? n低变异频率251分布广, 种类多n无孔不入，随遇而安n微生物的种类类多样样性生物多样样性的保护护-微生物资资源学2611.2 微生物多样性n一、微生物的形态态与结结构多样样性n二、微生物的代谢
8、谢多样样性n三、微生物的遗传遗传 与变变异多样样性n四、微生物的抗性多样样性n五、微生物的种类类多样样性n六、微生物的生态态分布多样样性2711.2.0 微生物的共性绝绝大部分微生物的遗传遗传 信息都是由DNA链链 上的基因所携带带，除少数特例外，其复制、 表达与调调控都遵循中心法则则。微生物的初级级代谢谢途径如蛋白质质、核酸、 多糖、脂肪酸等大分子物质质的合成途径基本 相同。微生物的能量代谢谢都以ATP作为为能量载载体2811.3 微生物的重要性n农业农业n环环境n能源n医药药n食品2911.3 微生物的重要性-农业n土壤的形成及其肥力的提高有赖赖于微生物 的作用。n农产农产 品的加工、贮贮
9、藏-利用有益的微生物 或是抑制有害微生物。n绿绿色农业农业 或有机农业农业 、绿绿色食品都离不 开微生物的作用。防病、防虫害、供肥。3011.4 微生物学的研究内容与成就n1.4.1 微生物学的基本内容n1.4.2 微生物学发发展简简史n主线n重大事件3111.4.1微生物学的基本内容微生物细细胞的结结构和功能，研究细细胞的构建及其 能量、物质质、信息的运转转； 微生物的进进化和多样样性，研究微生物的种类类，它 们们之间间的相似性和区别别，以及微生物的起源； 生态态学规规律，研究不同微生物之间间以及它们们同环环 境之间间的相互作用； 微生物同人类类的关系。 3211.4.1微生物学的基本内容3
10、31认识微生物的四大障碍n个体过过于微小n群体外貌不显显n种间杂间杂 居混生n形态态与作用后果难难以认识认识341微生物学的发展主线351史前期（约8000年前-1676年）n进进展n古中国的制曲、酿酒技术 n天工开物、齐民要术、东坡酒经n特点n视而不见 n臭而不闻 n触而不觉 n食而不察 n得其益而不感其好 n受其害而不知其恶361初创期（1676-1861）n进进展n形态描述，Antony van Leeuwenhoek， 1632-1723，十七世纪最伟大的业余科学家n只上过中学的布店学徒工n英国皇家学会会员Member of Royal Societyn巴黎科学院通讯院士371Anto
11、ny van Leeuwenhoek 381奠基期（1861-1897）n进进展n生理水平的研究，微生物生理学的研究n微生物学奠基人：巴斯德n细菌学奠基人：科赫391巴斯德对人类的贡献 （18221895）n奠定微生物学理论论，开创创新的微生物学科n否定“自然发生说”（曲颈瓶实验）nPreventative vaccinationImmunologynFermentation caused by Microorganisms，解决了当时生产中提出的 许多难题。n创造一些微生物学实验方法n巴氏消毒法：6065, 30min401Louis Pasteur, one of the greatest
12、 scientists of the nineteenth century The Spontaneous Generation Experiment科赫的主要贡献细菌学家n病原学的研究n炭疽病菌n肺结核病病原菌n病原菌的寻找与分离：1870s1920sn科赫法则n微生物学基本操作技术术n固体培养基的使用n培养基的配制n细菌的染色方法431Robert Koch 1、 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； 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
13、。证明某种微生物是否为某种疾病病原体的 基本原则 著名的柯赫原则451发展期（1897-1953）n开创创了微生物生化的研究n没有酵母的酒精发酵nDiscovery of cell-free fermentationn德国E. Buchner461Fleming-Sir-Alexander成熟期（1953- ）n进进展n分子生物学水平的研究James D. Watson (left) James D. Watson (left) and Francis Crick and Francis Crick propose a double- propose a double- helical str
14、ucture for helical structure for DNA DNA 481微生物学的发展前沿n微生物基因组学(功能基因组学)n微生物生态学 环境微生物学 细胞微生物学n微生物生命现象的特性和共性n微生物学与其他学科的交叉n微生物产业的全新发展491微生物学发展史的结论n微生物学发发展的历历史n认识微生物的历史n开发利用有益微生物的历史n控制和消灭有害微生物的历史。n微生物是一把双刃剑剑5011.4.2 微生物学发发展中的重大事件时 间重 大 事 件1857巴斯德证明乳酸发酵是由微生物引起的1861巴斯德用曲颈瓶实验证明微生物非自然发生，推翻了争论已久的“自生说”1864巴斯德建立
15、巴氏消毒法1867Lister创立了消毒外科，并首次成功地进行了石炭酸消毒试验1867- 1877柯赫证明炭疽病由炭疽杆菌引起1881柯赫等首创用明胶固体培养基分离细菌，巴斯德制备了炭疽菌苗1882柯赫*发现结核杆菌1884柯赫法则首次发表；Metchnikoff*阐述吞噬作用；建立高压蒸汽灭菌和革兰 氏染色法1885巴斯德研究狂犬疫苗成功，开创了免疫学1887Richard Petri发明了双层培养皿1888Beijerinck首次分离根瘤菌5111.4.2 微生物学发发展中的重大事件1890Von Behring*制备抗毒素治疗白喉和破伤风1891Steinberg与巴斯德同时发现了肺炎球
16、菌1892Ivanowsky提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；Winogradsky发现硫 循环1897Buchner用无细胞存在的酵母菌抽提液对葡萄糖进行酒精发酵成功1899Ross*证实疟疾病原菌由蚊子传播1909- 1910Ricketts发现立克次氏体；Ehrtich*首次合成了治疗梅毒的化学治疗剂1928Griffith发现细菌转化1929Fleming*发现青霉素1935Stanley*首次提纯了烟草花叶病毒，并获得了它的“蛋白质结晶”1943Luria*和Delbruck*用波动试验证明细菌噬菌体的抗性是基因自发突变所致 ；Chain*和Florey*形成青霉素工业化生产的工艺5211.4.2 微生物学发发展中的重大事件1944Avery等证实转证实转 化过过程中DNA是遗传遗传 信息的载载体；Waksman*发现链发现链 霉素1946-1947Lederberg*和Tatum发现细
