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1、微 生 物 学 Microbiology,Microbiology,一、什么是微生物 二、人类对微生物世界的认识史 三、微生物的五大共性,绪 论,微生物（microorganism, microbe）是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称，它们是一些个体微小、构造简单的低等生物。,一、什么是微生物,微生物包括：,原核类：细菌 放线菌 蓝细菌 支原体 衣原体 立克次氏体 真核类：真菌（酵母菌 霉菌 蕈菌） 原生动物 显微藻类 非细胞类：病毒 类病毒 朊病毒 拟病毒,二、人类对微生物世界的认识史,史前期 初创期 奠基期 发展期 成熟期,是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一 段漫长的历
2、史时期，大约在距今8000年前一直至公元1676年间。 在十七世纪末叶以前，人们虽然不知道世界上有微生物，但在生产和日常生活以及医药卫生方面，我们的 祖先早已与微生物频繁打交道。他们在微生物的应用 和防治方面，不但积累了许多经验，而且还有不少发 明创造。,（一）史前期,（二）初创期,从1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察到细菌的个体起，直至1861年近200年的时间。 在这一时期中，人们对微生物的研究仅停留在形态描述的低级水平上，而对它们的生理活动及其与人类实践活动的关系却未加研究，因此，微生物学作为一门科学在当时还未形成。,初创期代表人物,微生物学先驱者列文虎克，荷兰的业余科学家。,列文
3、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50200倍，,（三）奠基期,从1861年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说起，直至1897年的一段时间。,奠基期代表人物,巴斯德（Louis Pasteur, 1822-1895)，法国， 微生物学的奠基人 科赫（R.Koch,1843-1910)，德国，细菌学的奠基人,（四）发展期,1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的“酒化酶”对葡萄糖进行酒精发酵成功，从而开创了微生物生化研究的新时代。此后，微生物生理、代谢研究就蓬勃开展了起来。,（五）成熟期,从1953年4月25日J.D.Wa
4、tson和 H.F.C.Crick在英国的自然杂志上发表关于DNA结构的双螺旋模型起，整个生命科学就进入了分子生物学的研究阶段，同样也是微生物学发展史上成熟期到来的标志。,四、微生物的五大共性,体积小，面积大 吸收多，转化快 生长旺，繁殖快 适应强，易变异 分布广，种类多,（一）体积小，面积大,测量单位： 微米（m，10-6 m） 纳米（nm， 10-9 m）,（一）体积小，面积大,杆菌，平均长度约2 m，宽度0.5 m，1500个杆菌头尾衔接起来仅有一粒芝麻长; 60-80个杆菌“肩并肩”排列的总宽度，只相当于一根头发的直径。 相当于一粒苋菜籽重（不到1毫克）的一团细菌，其中包含的细菌数竟相
5、当于全地球的总人口数（以1985年为48.5亿计）。,面积/体积比：人 = 1; 大肠杆菌 = 30万； 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。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关。,（一）体积小，面积大,（二）吸收多，转化快,合成速度 产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用牛强10万倍；一些微生物的呼吸速率也比高等动植物的组织强数十至数百倍。,（二）吸收多，转化快,黑曲霉斜面菌种 四天扩大培养 3吨液体曲 500吨薯干淀粉转化成糖 酵母菌 200吨酒精,分解速度,（三）生长旺，繁殖快,大肠杆菌（Escherichia coli） 在适宜的条件下
6、，每分裂一次的时间是17.3分钟。如按20分钟分裂一次计， 每小时 分裂3次 每昼夜 分裂72次 后代数可达4 722 366 500万亿（471022），重约4 722吨 48小时为2.21043 个，约等于4 000地球之重!,（三）生长旺，繁殖快,500Kg的牛 24小时 合成蛋白质0.5Kg 500Kg大豆 24小时 合成蛋白质50Kg 500Kg 24小时 合成蛋白质50 000Kg 酵母菌,（四）适应强，易变异,1.适应性 海洋深处的硫细菌可在250-300的高温条件下生长； 大多数细菌能耐0 -196（液氮）的低温； 一些嗜盐菌能在32%的饱和盐水中正常生活； 产芽孢细菌可在干燥
7、条件下保藏几十年、几百年甚至几千年；,（四）适应强，易变异,氧化硫硫杆菌能生长在5-10%的硫酸中； 脱氮硫杆菌的生长最高pH值为10.7； 在抗辐射方面，E.coli为10 000R，酵母菌为30 000R，原生动物为100 000R，耐辐射微球菌为750 000R 在抗静水压方面，酵母菌为500个大气压，细菌、霉菌为3 000个大气压，植物病毒可抗5 000个大气压。,（四）适应强，易变异,2.变异性 青霉素产生菌产黄青霉的产量变异 1943年，每毫升青霉素发酵液中该菌只分泌约20单位的青霉素； 目前国际上先进的国家，其发酵水平每毫升已超过5万单位，甚至接近10万单位。,（四）适应强，易变
8、异,致病菌对抗生素产生抗药性的变异 1943年青霉素对金黄色葡萄球菌的最低制菌浓度为0.02g/ml； 1946年就有14%的菌株产生了抗药性； 1948年抗药性菌株率提高到59%； 1957年继续增高到80%，有些菌株对青霉素的抗药性竟比原始菌株提高了一万倍，即达到200g/ml。,（五）分布广，种类多,1.分布广 人体肠道中的正常菌群 种类 100-400种 总数 100万亿 数量最多的是脆弱拟杆菌，1010-1011/g 万米深海底部的耐热硫细菌 100万-100亿个/ml海水,（五）分布广，种类多,几万米高空的微生物 70年代末从74km的高空采集到处在同温层和大气层中的微生物，后来又
9、在85km处找到了微生物 地层下的微生物 在南极洲的罗斯岛和泰罗尔盆地128m和427m的沉积岩心中找到了活细菌,每张纸币带菌900万个细菌,每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌； 重感冒患者为8500万个细菌,2.种类多 （1）微生物的种数多 人类已描述过的生物总数约为200万种。据估计，微生物的总数约在50600万种之间，其中已记载过的仅约20万种（1995年），包括原核生物3 500种，病毒4 000种，真菌9万种，原生动物和藻类10万种。,（五）分布广，种类多,（五）分布广，种类多,（2）微生物的生理代谢类型多 分解地球上贮藏量最为丰富的初级有机物，如天然气、石油、纤维素、木质
10、素等 多种产能方式，如细菌光合作用，嗜盐菌紫膜的光合作用，自养细菌的化能合成作用，各种厌氧产能途径,（五）分布广，种类多,生物固氮作用 合成各种复杂有机物的能力 对复杂有机物分子基团的生物转化能力 分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力 抵抗极端环境的能力,（五）分布广，种类多,（3）代谢产物种类多 1980年代末曾有人统计为“7 890种”，1992年又有人报道仅微生物产生的次生代谢产物就有16 500种，且每年还在以500种新化合物的数目增长着。,（五）分布广，种类多,（4）遗传基因的多样性 截止2000年5月，已发表的微生物基因组有31 个，即将发表的15个，正在进行的106个。 （5）生态类型的多样性 极端微生物即嗜极菌 微生物与微生物或与其他生物间存在着相互 依存关系,
