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1、1,微生物基础,2,第一章 绪论,3,第一节 微生物及微生物学,微生物：是一大群形体（体积）微小，结构简单，肉眼视之不见的单细胞，多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称。,4,第一节 微生物及微生物学,细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨,5,第一节 微生物及微生物学,每张纸币带细菌：900万个,6,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；,第一节 微生物及微生物学,7,每个喷嚏的飞沫含4500-1
2、50000个细菌，重感冒患 者为8500万,第一节 微生物及微生物学,8,微生物是一把典型的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏，可以这么说，微生物既是人类的敌人又是人类的朋友。 以下我们从几个大的方面体会一下微生物与人类的关系： 1. 人类健康 病原体、抗生素 2. 工业 产品腐败、发酵产品 3. 农业 农产品霉变、农业栽培、生物农药 4. 环境 环境污染、物质循环、环境保护,第一节 微生物及微生物学,9,第一节 微生物及微生物学,其他：蓝细菌，支原体，衣原体等,10,微生物的特点： 1.个体极小 微生物的个体极其微小，表示微生物大小的单位是微米（1米106微米）或纳米
3、（1米109纳米）。 2.结构简单 微生物多为单细胞结构（细菌，放线菌），有些为简单得多细胞结构（真菌，藻类），少数为非细胞结构（病毒）。,第一节 微生物及微生物学,11,3.生长繁殖快 大肠杆菌一个细胞重约10 12 克，平均20分钟繁殖一代。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！ 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。,第一节 微生物及微生物学,12,4.种类多，分布广 微生物几乎无处不在，无孔不入。
4、在高温、低温、高酸、高盐、高碱等极端环境中也有微生物存在。,第一节 微生物及微生物学,微生物种类繁多，迄今为止，我们所知道的微生物约有10万种，有人估计目前已知的种只占地球上实际存在的微生物总数的20%，但在人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1%。,13,5.适应性强，易变异 微生物的适应性很强。微生物容易受到环境条件的影响而发生变异，尽管变异发生的机会只有百万分之一到百亿分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短时间内产生大量变异的后代 。,第一节 微生物及微生物学,14,微生物的命名,第一节 微生物及微生物学,瑞典植物学家林奈(CLinnaeus)在分类学上最大的贡献是创立双名法(b
5、inomial nomenclature)，解决生物名称的纠纷。,15,双名法： 学名属名种名（命名人姓氏） 学名都是用拉丁文书写，属名用名词，第一个字母大写，种名用形容词，第一个字母小写。属名和种名都用斜体表示。 例如我们所熟悉的大肠埃希氏杆菌，其学名为Escherichia coli Castellani and Chalmers，简称E.coli。如果菌株只鉴定到属，未能确定其种名，则只以属名命名，如：芽孢杆菌Bacillus。,第一节 微生物及微生物学,16,微生物学：是生命科学的一个重要分支，是研究微生物的类型、分布、形态、结构、代谢、生长繁殖、遗传、进化，以及与人类、动物、植物等相
6、互关系的一门科学。 微生物学的发展史,第一节 微生物及微生物学,17,1.史前期（8000 年前-1676 年） 这一时期的特点：低水平的应用阶段。 在史前期，世界各国人民在自己的生产实践中都积累了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经验。例如发面、天然果酒和啤酒酿造、牛乳和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等，但当时应用水平最高并独树一帜的应用应该首推我国人民在制曲酿酒方面的伟大创造。,第一节 微生物及微生物学,18,2.初创期（1676 年-1861 年） 这一时期的特点：形态描述和分门别类的阶段。,第一节 微生物及微生物学,荷兰商人安东.列文虎克（Antony van Leeuwen
7、hoek，1632 - 1723），是真正看见并描述微生物的第一个人。他的最大贡献是利用自制的显微镜发现了微生物世界（当时被称之为微小动物）。,19,第一节 微生物及微生物学,显微镜构造简单，仅一个透镜安装在两片金属薄片的中间，在透镜前面有一根金属短棒，在棒的尖端搁上需要观察的样品，通过调焦螺旋调节焦距。,20,3.奠基期（1861 年-1897 年） 这一时期的特点：从形态描述推进到生理水平的研究阶段。 十九世纪中期，以法国的巴斯德和德国的柯赫为代表的科学家揭示了微生物才是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开辟
8、了医学和工业微生物等分支学科。巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。,第一节 微生物及微生物学,21,（1） 巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）,第一节 微生物及微生物学,巴斯德原来是化学家，在化学领域中作出过重要的贡献，后来又转向于微生物学的研究领域，所做的工作为微生物学的建立和发展作出了卓越的贡献。,22,第一节 微生物及微生物学,巴斯德的主要贡献： 以著名的“曲颈瓶实验”证实了微生物的存在，推翻了自然发生说。曲颈瓶实验 初步应用免疫学，利用预防接种法治疗疾病（首次制成狂犬疫苗）。 证实了发酵作用与微生物活动有关。 发明了巴斯德消毒法。,23,第一节 微生物及微生物学,曲
9、颈 瓶 实 验,24,(2) 柯赫（1843-1910）,第一节 微生物及微生物学,柯赫是著名的细菌学家，由于他曾经是 一名医生，因此对病原细菌的研究作出了突出的贡献。,25,柯赫的主要贡献：,第一节 微生物及微生物学,具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）。炭疽杆菌 提出了著名的柯赫法则证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则。柯赫法则 奠定了微生物基本操作技术基础。用固体培养基分离纯化微生物的技术，这是进行微生物学研究的基本前提，这项技术一直沿用至今。,26,第一节 微生物及微生物学,炭疽杆菌,27,第一节 微生物及微生物学,从动植物的患者体
10、内分离 出病原物 进行纯培养 回接到同样类型的动植物体，引起同样的病症 再分离得到与第二步一致的菌系,柯 赫 法 则,28,4.发展期（1897 年-1953 年）,第一节 微生物及微生物学,1897年，德国科学家毕希纳 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地开展起来了。,29,5.成熟期（1953 年-至今）,第一节 微生物及微生物学,1953 年 2 月 28 日， Watson和 Crick建立了DNA 双螺旋结构理论， 奠定了现代分子生物学的基础，整个生命科学由此展开了新的一页。
11、同样也是微生物学发展史上成熟期到来的标志。他们俩因此获得了诺贝尔奖。,30,一、医药领域,第二节 微生物技术的应用,1.医疗诊断 （1）尿液、大便的细菌学检验 （2）脑脊液的细菌学检验 （3）穿刺液标本的细菌学检验 （4）血液、骨髓等的细菌学检验,31,第二节 微生物技术的应用,样品采集 初步检验活菌数、直接镜检(涂片染色镜检) 分离培养 (包括增菌培养和直接平板培养) 初筛试验 纯培养 全面鉴定,检 验 程 序,32,2.药品生产,第二节 微生物技术的应用,（1）抗生素：是生物在其生命活动过程中所产生的，能 在低微浓度下有选择地抑制或影响他种生物功能的有机物质。常见抗生素 （2）微生物药物（
12、抗生素、酶抑制剂、免疫调节剂等微生物次级代谢产物）的生产： 菌种的获得 高产菌株的选育 菌种保藏 发酵工艺条件的确定 发酵产物的分离提取,33,第二节 微生物技术的应用,34,（3）基因工程药物：对已确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，通过基因操作技术将能够表达该蛋白质的基因放大并转移到受体细胞，再通过受体细胞的繁殖，大规模生产该种蛋白质。,第二节 微生物技术的应用,35,二、食品领域 微生物技术在食品领域的应用主要是利用微生物的发酵原理为人类提供酒精饮料、调味品，乳制品等。 1.酒精的发酵原理及工艺 原理： 工艺：,第二节 微生物技术的应用,麦芽糖 2葡萄糖 乙醇+CO2,大麦 浸泡 发
13、芽 烘焙 去根、贮存 粉碎 糖化 加酒花煮沸过滤 麦芽汁 接种酵母 主发酵 后发酵 过滤或离心 灌装 成品,36,2.酸牛乳的发酵原理及工艺 原理：葡萄糖 乳酸 工艺：合格鲜牛乳 热处理（杀菌9095 30min 均质 4445 加入发酵剂（3%） 装瓶43 保温至pH4.5 4 保存34周 3.味精的发酵原理及工艺 原理： 工艺：,第二节 微生物技术的应用,2葡萄糖+2NH3+3O2 谷氨酸+2CO2+6H2O,葡萄糖经糖酵解（EMP）或己糖磷酸支路（HMP） 丙酮酸 乙酰CoA TCA（三羧酸循环） a-酮戊二酸 L-谷氨酸,37,三、工农业生产 1.有机废水的生化处理,第二节 微生物技术
14、的应用,38,工艺流程： 废水预处理 生化降解 泥水沉淀 活性污泥后处理,第二节 微生物技术的应用,39,2.微生物的在农业中的应用 （1）微生物肥料 原理：,第二节 微生物技术的应用,利用微生物生命活动作物不能利用物质转化为可被吸收利用物质。,40,（2）微生物杀虫剂 原理：利用对某些昆虫有致病或致死作用的杀虫细菌及其所含的活性成分防治和杀死目标害虫。,第二节 微生物技术的应用,球孢白僵菌(Beauveria bassiana)杀死金龟甲和蚕,41,第三节 微生物培养技术简介,一、微生物实验室,42,二、常用设备 1.净化工作台,第三节 微生物培养技术简介,净化工作台是一种局部层流装置，能在
15、局部造成高洁度的工作环境。它由工作台、过滤器、风机、静压箱和支撑体等组成。采用过滤空气使工作台操作区达到净化除菌的目的。,43,2.高压蒸汽灭菌锅,第三节 微生物培养技术简介,手提式 立体式,高压蒸汽灭菌锅是一个密闭的、可以耐受一定压力的双层金属锅。锅底或夹层内盛水，当水在锅内沸腾时由于蒸汽不能溢出，使锅内压力逐渐升高，水的沸点和温度和随之升高，从而达到高温灭菌的目的。,44,3.培养箱,第三节 微生物培养技术简介,恒温培养箱利用电加热的方式，通过控温仪的控制，达到工作室内温度均匀恒定，为培养物的良好培养，提供理想、稳定的温度环境。,恒温培养箱,45,4.干燥箱,第三节 微生物培养技术简介,干燥箱是由电炉丝和温度控制仪组成用于除去潮湿物料内及器皿内外水分或其他挥发性溶液的设备。,46,5.摇床,第三节 微生物培养技术简介,摇床又称振荡器、摇瓶机是一种温度可控的恒温培养箱和振荡器相结合的生化仪器，主要适用于各种液态、固态化合物的振荡培养。,47,6.接种箱,第三节 微生物培养技术简介,固体菌种接种箱是一个用木料和玻璃制成或由有机玻璃焊接而成的密闭小箱。使用接种箱时，先将所需物
