微生物学幻灯片 (2)

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1、,微生物学,淮阴师范学院生物系 王新风,办公地点：生物楼105室 联系电话：13915106615 电子邮箱：,理论课54学时 实验课30学时,第一版,第二版,教 材,教 学 参 考 书,教 学 参 考 杂 志,参考网站 http:/www.food-mate.info 食品伴侣-微生物 http:/www.bio- 生物桥 ww.bio- 生物引擎 http:/www.bio- 生物软件网,考试方法,理论：试卷 实验：实验报告+实验技能+创新性实验（设计+操作+论文） 平时成绩：作业+课堂回答问题,绪 论,绪论,什么是微生物？,微生物的 五大共性！,微生物学的 发展史！,微生物学的 学科！,

2、第一节 微生物与微生物学,一、 什么是微生物？,微生物 （microorganism，microbe）,微生物是所有形体微小的单细胞或个体结构较简单的多细胞，以及没有细胞结构的低等生物的通称。,1. 定义,肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称(0.1mm)。,微生物家族成员,2. 种类,二、 微生物的五大共性,（一）体积小，面积大 （二）吸收多，转化快 （三）生长旺，繁殖快 （四）分布广，种类多 （五）适应强，易变异,测量单位：微米或纳米,细胞核,动物细胞,病毒,细菌,（一）体积小，面积大,针尖上的细菌,Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚嗜硫珠菌” Science

3、, Vol 284, Issue 5413, 493-495 , 16 April 1999,比面值 = 表面积体积 = 3r,任何物体被分割得越细，其单位体积所占的表面积就越大；,E.g. 人比面值= 1；,大肠杆菌比面值 = 30万。,结 论,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，并由此而产生其余4个共性!,（二）吸收多，转化快,生物界的普遍规律,某一生物的个体越小， 其单位体重所消耗的食物就越多。,1. 胃口大,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！,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

4、、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食。,产朊的假丝酵母合成蛋白质的能力,比食用公牛强10万倍,比大豆强100倍,微生物加工厂,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。,（三）生长旺，繁殖快,微生物以惊人的速度,“生儿育女”,大肠杆菌 惊人的增殖速度,24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨 48小时后：2.2 10 43个后代，重量达到2.2 10 25 吨,相当于4000个地球的重量!,大肠杆菌一个细胞重约10 12 克， 平均20分钟

5、繁殖一代,微生物这些特点带给我们什么？,为微生物学基本理论研究带来了极大的便利： 使科研周期大大缩短，效率提高,在生产实践中有重要的意义：,生产效率高，发酵周期短,学好微生物！,（四）适应强，易变异,微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制。,E.g. 高温、高酸、高盐、高辐射、 高压、高碱、高毒、低温等,微生物对恶劣的环境有惊人的适应力。,从永冻冰层分离微生物,南极Vostok湖冰芯样品中的微生物,个体小、结构简单、且多是单细胞，繁殖快、数量多， 与外界环境直接接触等特点，使微生物易发生变异。,突变率：10-5 10-10,易变异,短时间内产生大量的变异后代,青霉素的生产：,20单位/ ml

6、（1943）,50000单位/ ml,青霉素的用量：,最高：10万单位/天（40年代）,数百万-千万单位/次,青霉素：,（五）分布广，种类多,微生物的分布可谓是,无孔不入!,无处不在！,课后小实验：我们生活在“微生物的海洋”里吗？,从你的周围环境中采集各种样品,接种到培养基中 作好标记,培养、观察,微生物生长？,灭菌培养基,物种的多样性 生理代谢类型的多样性 代谢产物的多样性 遗传基因的多样性 生态类型的多样性,参见书 P6,是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工、农、以及环境保护等实践领域的科学。,微生物学

7、（Microbiology）,三、微生物学,微生物无处不在， 我们无时不生活在 中。,四、 微生物与人类,“微生物的海洋”,疾病,（一）微生物对人类的危害,Parkhill et al., Nature, 413, 523-527 (2001),许多已被人类征服的传染病又有“卷土重来 “之势。,如肺结核、虐疾、霍乱等,目前全世界有18.6亿人患结核病，相当于全球人口的32 %。,环境污染的日益严重，一些新的疾病又给人类带来新的威胁。,军团病 埃博拉病毒病 霍乱新菌型0139 埃希氏大肠杆菌0157 疯牛病,例如：,2. 霉腐,粮食、木材、纸张、衣物、光学器材和电子元件等,3. 堵塞管道，破坏地

8、下建筑,工农业生产 例如： 面包、酱油、醋、味精、奶酪、酒和泡菜 蘑菇、木耳和灵芝 氨基酸、有机酸、酶制剂、农药和有机溶剂 2. 生产医药产品 各种抗生素、维生素、生长激素和疫苗等,（二） 微生物对人类的贡献,工农业生产 例如： 面包、酱油、醋、味精、奶酪、酒和泡菜 蘑菇、木耳和灵芝 氨基酸、有机酸、酶制剂、农药和有机溶剂 2. 生产医药产品 各种抗生素、维生素、生长激素和疫苗等,（二） 微生物对人类的贡献,3.环境保护 肥沃土壤，净化污水，再生资源 生产生物能源 4. 理论研究的对象 理想材料 遗传工程的研究 高等动植物的研究 生物工程的主角,重组菌株,（工程菌）,基因重组,微生物,诱变,突

9、变株,发酵罐,产物,固定化酶,固定化细胞,反应器,产物,细胞融合,融合菌株,基因工程,酶工程,发酵工程,细胞工程,第二节 微生物学的发展史,一、感性认识阶段（史前时期）,我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒,4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒,2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病,公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； 公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”； 公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花； 1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)； 16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(living creatur

10、es)引起的； 1641年，明末医生吴又可也提出“戾(li)气”学说；,二、初创时期（形态学时期）,16741695年，荷兰人列文虎克制造 分辨率大的单式显微镜；,1664年，英国人虎克用显微镜观察微生物；,1664年，英国人虎克（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。,1676年，微生物学的先驱 荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次 观察到了细菌。他没有上 过大学，是一个只会荷兰 语的小商人，但却在1680 年被选为英国皇家学会的 会员。,三、奠基时期（生理学时期）,巴斯德 微生物学之父,(1) 发现并证实发酵是由

11、微生物引起的；,化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”,(2) 彻底否定了“自然发生”学说；,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。,(3) 免疫学预防接种,首次制成狂犬疫苗、炭疽病疫苗和鸡瘟病疫苗,(4) 其他贡献,拯救了法国的葡萄酒和丝绸工业！ 巴斯德消毒法：6065作短时间加热处理，杀死有害微生物,2. 柯赫 细菌学的奠基人,（1）微生物学基本操作技术方面的贡献,a）细菌纯培养方法的建立（纯种分育技术）,土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿）,b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养（悬浮培养法）,c）流动蒸汽灭菌

12、,d）染色观察（细菌细胞染色技术）和显微摄影,1905年，德国人科赫获得了诺贝尔医学和生理学奖，主要是为了表彰他在肺结核研究方面的贡献。,（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）,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,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。,3、李斯特（Lister)（英国） 手

13、术消毒技术,4、贝哲林克（Beijerinck) （荷兰） 根瘤菌和土壤固氮菌,四、发展时期（生化时期）,(1860-1907) 德国人。 1897年用酵母菌无细胞制剂将蔗糖转化为乙醇,布赫纳生物化学的奠基人,四、发展时期（生化时期）,1. 青霉素,英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗病新纪元,英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗病新纪元,放大的青霉结构,2. 摇瓶培养技术,常用的几种摇床,3. 深层发酵工艺,常用的发酵罐,4. 连续培养,五、分子生物学时期（成熟时期）,沃森,克里克,他们独一无二的开阔眼界和敏捷思维，使沃森和克里克当之无愧地获得了1962年诺贝尔奖。,DNA双螺旋,蛋白质,染色质的 一部分,放大,再放大,DNA,放大为平面 模式图,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,DNA 平 面 模 式 图,微生物具备生命现象的特性和共性，将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生命起源与进化，物质运动的基本规律等，和实际应用问题，如新的微生物资源的开发利用，能源、粮食等的最理想的材料。,21世纪微生物学展望,课后作业,查阅文献确定本学期研究性实验选题。 建议题目：, 微生物的筛选与 （生物学特性）的研究。,要求： 1、第四周交选题。 2、第六周交实验设计书。,请看第一章了,下节课再见了,