农业微生物学1-(8)课件

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1、微生物学,吴毅歆 5228221,每张纸币带细菌900万个； 商场购物车把手的细菌含量高居首位，10平方厘米就聚集了1100单位的菌群；其次公交车上的手柄细菌含量为380个单位。 细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨；,微生物的海洋,电话上每平方英寸细菌25000个 电脑键盘每平方英寸细菌3300个 鼠标每平方英寸细菌1700个,人体体表及体内存在大量的微生物： 皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米； 口腔：细菌种类超过500种； 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；,每个喷嚏的飞沫含4500-1500

2、00个细菌， 重感冒患者为8500万；,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？,少数微生物是人类的敌人！,天花:出现时间 846年 15-20天死亡率高达30 天花病毒 鼠疫:出现时间公元6世纪 由鼠的寄生虫跳蚤传播给人,死亡率高达30-100 鼠疫杆菌 霍乱:出现时间 18世纪 死亡率高达30-100 霍乱弧菌,艾滋病（AIDS）：出现时间 1980年 死亡率61 疯牛病：出现时间 1985年 传播动物牛，人消化道是主要传染途径，死亡率100 禽流感：出现时间 1997年 传播动物鸡、鸭、鸽子等，死亡率 33.3,SARS 甲型H1N1流感 ,物质

3、循环；,微生物也是人类的朋友！,体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；,有用物质的生产；,基因工程为代表的现代生物技术的发展也是微生物对人类作出的又一重大贡献。,面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等,帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障;,“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学， 要算是微生物学了。”, 日本学者尾形学在“家畜微生物学”（1977）,可以说，微生物与人类关系的重要性，你 怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的 双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也 带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅 是享受，而且实际上涉及到人类的生存。,一、什么是微生物 二、微生

4、物学的发展史 三、微生物学研究的重要意义,绪论,一、什么是微生物？,（一）什么是微生物 (1) 定义 微生物 ( microoganism )通常是指那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。 特点,小 个体微小 简 构造简单 低 进化地位低,微生物在生命世界的位置,原核生物界,原生生物界,真菌界,共同祖先,细菌域,a,生物五界分类系统图示,原核生物界,原生生物界,真菌界,共同祖先,细菌域,b,原核生物界,原生生物界,植物界,真菌界,动物界,共同祖先,细菌域,古菌域,真核生物域,生物三域分类系统图示,微生物,古菌（Archaea） 细菌（Bacteria）,真菌（酵母、霉菌、蕈菌等） 单细胞藻类 原

5、生动物等,非细胞型 病毒、亚病毒（类病毒、朊病毒、 拟病毒 ）,细胞型,原核生物,真核生物（Eucarya）,(2)种类,放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体、立克次氏体等,（二）微生物的五大共性 （小、多、快、强、广）,（1）体积小，面积大 （2）吸收多，转化快 （3）生长旺，繁殖快 （4）适应强，易变异 （5）分布广，种类多,单位：um(10-6 m)或nm(10-9m),微生物的体积大小,体积小 面积大,个体小,微生物与其它生物种类的体积比较,动物的模式细胞,动物细胞核,细菌,病毒,动物、植物和微生物个体大小尺度范围,体积小 面积大,个体小,火星陨石中发现的细菌化石（直径 10 nm）,德国科

6、学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm， Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠”,比表面值大,扩大了吸收面、排泄面 物质、能量、信息交换,表面积/体积=比表面积,600/1000,6/1,体积小 面积大,任何物体被分割得越细，其单位体积所占的表面积就越大； 人比表面值=1； 大肠杆菌比表面值=30万。,吸收多，转化快,微生物吸收和转化物质的能力比动物、植物要高很多倍。 1.胃口大 在合适的环境下，大肠杆菌每小时内可消耗其自重 2000 倍的乳糖。,

7、2.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！,意义,1. 为生长提供了充足的物质基础 2. 发挥“活的化工厂”的作用,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、各种有机物均可被微生物作为“粮食”。,吸收多，转化快,生长旺，繁殖速,大肠杆菌在合适的生长条件下： 12.520分钟 繁殖1代 每小时 分裂3代，由1个变成8个 经24小时 分裂72代，重约4722吨 经48小时 可产生2.21043个后代,地球重的 4000倍,微生物代时及每日增殖率,1.发酵工业，周期短，生产效率高； 2.使科研周期大大缩短,效率提高, 经费减少,

8、意义,适应强，易变异,适应强 微生物有极其灵活的适应性，这是高等动植物无法比拟。 耐0196低温 耐250300的高温 耐盐（饱和盐水） 耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子） 耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射,易变异,个体小、结构简、且多与外界环境直接接触 繁殖快、 数量多,短时间内产生大量的变异后代,突变率：10-5 10-10,适应强，易变异,易变异,青霉素的使用剂量： 1940年: 输液10万元单位/次 1980年： 输液80万单位/次 2000年： 输液800万-1000万单位/次,有利面 生产实践中，获得优良特性的变种,不利面 菌株耐药性,种类多,地球上的微生物： 估计有100万种以上 已发

9、现的微生物： 约有10万种 已开发利用的微生物： 约1000种,种类多，分布广,微生物的微观性 研究手段的限制 分离培养的局限,微生物在自然界的分布：无处不在 无孔不入,分布广,土壤 空气 水域 生物体内外,极端环境,正常环境,高空 深海底 2000米深的地层 温泉,种类多，分布广,二、微生物学的发展,（1）什么是微生物学 微生物学（Microbiology）是研究微生物生命活动规律的学科，是生命科学中重要的基础学科之一。 （2）微生物学的主要内容 微生物形态学：认识主要微生物类群的个体形态、群体特征，包括繁殖方式。-第一章、第五章、第六章、第七章 微生物生理学：微生物的营养机制、能量代谢，在

10、自然界元素特别是植物营养元素在生物循环中的作用。-第二章 微生物遗传学:了解微生物遗传信息传递过程的特殊性以及细菌基因重组的不同方式。-第三章 微生物生态学：了解微生物在自然界的分布，与植物、动物的相互关系。-第八章,该课程有利于学生全面、系统地理解微生物学的基本知识和基本理论，掌握微生物的基本操作技能，初步具有分析和解决有关实际问题的能力；,同时也为后继专业课：细胞生物学、分子生物学、酶工程、发酵工程学习打下良好的基础。,（3）微生物学的发展,微生物学的史前时期，即古代劳动人民对微生物的利用时期（17世纪以前） 微生物学的初创时期-形态学时期（17世纪后期-19世纪初期） 微生物学的奠基时期

11、-生理生化时期（ 19世纪初期- 19世纪未期） 微生物学的发展时期（20世纪初期- 20世纪中期） 微生物学的成熟期（20世纪40年代至今） 与微生物学相关的诺贝尔奖获得,史前期、初创期、奠基期、发展期、成熟期,一、史前时期（直观应用时期）,1676年以前未发现微生物个体尤其是细菌细胞的漫长时期 代表人物和主要成就： 我国劳动人民的酿酒制曲技术 对传染病及其规律的认识,二、初创时期（形态学发展时期）,1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察细菌个体1861年（近200年）。 代表人物和主要成就：列文虎克,1590年 荷兰人詹森兄弟制作了第一台显微镜。 1664年 英国人罗伯特.胡克用自制的显

12、微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。,荷兰商人-列文.虎克 1676年用自制的单式显微镜观察雨水、污水、腐败肉汁等物质，看到了球状、杆状、螺旋状的细菌以及原生动物等微生物，并绘制成图。,419架 266倍 400篇,微生物学先驱者,列文虎克向英国皇家学会的信中对细菌形态的描绘,A、C、F、Q： 杆 菌 E：球 菌 H： 球菌的聚集体,法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）,德国人柯赫（Robert Koch） （ 18431910）,三、奠基时期（生理学发展时期）,1861 年巴斯德通过曲颈瓶实验推翻了生命的自然发生说并创立种胚学说 1897年 代表人物：

13、,1.巴斯德,(1) 证实发酵是由微生物引起的,(2) 否定微生物自然发生说，建立种胚学说,巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“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，是它们引起有机质的腐败。,微生物学奠基人,微生物学之父，法国著名化学家，微生物学家，毕业于巴黎高等师范学院，当时被称为法兰西的英雄。,(3)发明制造疫苗和预防接种方法,鸡霍乱菌苗,狂犬疫苗,(4)发明巴氏消毒法 ,6065作短时间加热处理，杀死有害微生物,2.德国医生柯赫,a）细菌纯培养方法的建立,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,b）设计了各种培养基，实现了在

14、实验室 内对各种微生物的培养,c）流动蒸汽灭菌,d）染色观察和显微摄影,细菌学奠基人,2.德国医生柯赫,（2）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；,b) 发现了肺结核病的病原菌； (1905年获诺贝尔奖),1.从动植物的患者体内分离出病原物 2.进行纯培养 3.回接到同样类型的动植物体，引起同样的病症 4.再分离得到与第二步一致的菌系,c）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,生理生化时期 19世纪出现改良的显微镜：现代光学显微镜 1748年 英国传教士尼达姆（John Needham）“微生物自生说” 1865年 李斯特 创

15、立外科消毒术 1909年欧利希 (Ehrilich )用化学制剂控制梅毒 1929年 弗来明（Fleming）发现青霉素 1944年 瓦克斯曼（Wakesman ）土壤放线菌中找到了链霉素,特点： a 建立了一系列研究方法和技术：巴氏消毒法，过滤除菌，预防疾病的接种，外科消毒术，柯赫氏法则 b 借助于良好的方法开创了寻找病原微生物的黄金时代-第一个“淘金热” c 微生物学的研究从形态描述到生理学研究的水平 d 开始客观地以辩证唯物主义的“实践理论实践”的思想指导科学实验（从实践中总结规律，用于指导实践） e 分支学科形成，如 细菌学，酿造学，植物病理学，土壤微生物学,四、发展时期（生物化学水平）,1897年德国人毕希纳 E.Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的酒化酶 对葡萄糖进行发酵成功，开创微生物生化研究的新时代。,酵母细胞,石英砂研磨,过 滤,滤液,葡萄糖,酵母细胞,酒精、CO2,特点： 微生物学的研究进入生化水平，发现维生素、抗生素、酶、基因（一个基因一个酶学说的提出，基因连锁，有性生殖、细菌质粒F因子的发现） 应用分支学科的形成：抗生素学 出现寻找各种有益微生物代谢产物热潮 分支学科开始综合形成普通微生物学 各学科相互渗透、相互促进，如 遗传学、生物化学，16人次获诺贝尔奖,五、成熟时期（分子水平）,1