北工大微生物 学第 1章课件

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1、微生物学,北京工业大学生命科学 与生物工程学院 吕 岫 华,联系方式： 67391668 13521199278 地点：环化楼1309,主讲教材：张文治 微生物学 北京：高等教育出版社，2005 主要参考书目 ： 沈萍主编. 微生物学，北京：高等教育出版社，2000 . 沈萍等主译.(美国)微生物学(第五版),北京：高等教育出版社，2003.,参考书目,主要期刊杂志： 微生物学通报双月刊 综合性 ； 微生物学报 双月刊 基础性； 工业微生物双月刊 应用性； 生物工程学报双月刊 ； 食品与发酵工业双月刊 应用性； Applied Biochemistry and Biotechnology A

2、pplied and Environmental Microbiology Biotechnology and Bioengineering Biotechnology Letters,成绩考核： 总成绩=平时成绩（20%）+笔试成绩（80%） 平时成绩：作业、课堂提问和表现、出勤、等 笔试试题类型：名词解释； 问答题和论述题等,教学目的：,打开微生物学研究领域的大门 了解微生物研究的最新进展 掌握微生物的生物学及分子生物学特征 明确认识病原微生物引发的疾病的预防和治疗 正确认识人类如何开发、利用微生物,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； 25

3、00年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； 公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著“齐民要术”； 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 creatures)引起的； 1641年，明末医生吴又可也提出“戾气”学说；,微生物学发展的动力,人类与细胞、病毒的长期斗争的需要 人类探索生命秘密的需要,微生物学是一门异常广泛的学科-生物化学.细胞生物学.遗传学.

4、分类学.病原细菌学.食品和工业微生物学以及生态学等. 微生物群-病毒.细菌.真菌.藻类和原生动物.,第一章 绪论,微生物的益处: 微生物的害处: 1347年的瘟疫; 我国解放前的鼠疫大流行;,鼠疫（黑死病）：是一种由鼠疫杆菌引起的烈性传染病，常先引起淋巴结炎，重者引起败血症或肺炎。,从公元六世纪到20世纪初共发生过三次，死亡人数近两亿，这个数字比死亡最惨重的第二次世界大战死亡的人数（1.1亿）还多。最广为人知也最为悲惨的鼠疫发生在中世纪的欧洲（1346年），导致了欧洲1/3到1/2的人口死亡。 当时人们不知病因，直到19世纪后期细菌学创立后，鼠疫的病源和传播途径才逐渐明朗。1894年，法国细菌

5、学家耶尔森在香港调查鼠疫时，发现其病原体是一种细菌，这种细菌后来就被命名为耶尔森氏杆菌。1898年，另一位法国人西蒙德确定了鼠疫的传播途径是跳蚤把病菌从老鼠传播给人。 20世纪中叶，抗生素的发明使得鼠疫成了容易治愈的疾病，而公共卫生和居住环境的改善也切断了鼠疫的传播途径。现在，尽管鼠疫已非常罕见，但是历史惨剧在人们心中留下的阴影难以消除，它仍然被许多人视为一种恐怖的疾病。,师道南天愚集： 清乾隆年间，“东死鼠，西死鼠， 人见死鼠如见虎。鼠死未几日， 人死如圻堵”； “三人行未十步路， 忽死两人横截路” 。,我国解放前的鼠疫大流行,当今面临的新的瘟疫,艾滋病（AIDS） 癌症 军团病（Legio

6、nella pneumophila） 埃博拉病毒病 疯牛病 肺结核的卷土重来 1999年8月，世界卫生组织统计，目前全世界有18.6亿人（相当于全球人口的32%）患结核病。 2003年的非典 现在仍存在的H1N1疾病,军团病,军团病是由嗜肺军团杆菌引起的以肺炎为主的急性感染性疾病。有时可发生暴发流行。病原菌主要来自土壤和污水，由空气传播，自呼吸道侵入。本病有两种临床表现，一种以发热、咳嗽和肺部炎症为主，称为军团病； 军团病起病急骤，高热伴寒战，恶心呕吐，有时伴腹痛与水样腹泻，23天后出现干咳，胸痛，偶带血丝，但很少有脓性痰。重者还有气急、呼吸困难和意识障碍，病死率约15。,埃博拉病毒病,埃博拉

7、病毒是引起人类和灵长类动物发生埃博拉出血热（EBHF）的烈性病毒，是一种罕见的致命病毒； 它可通过血液、体液迅速传播，潜伏期为两周左右，患者最初的症状是突然发烧、头痛、肌肉痛，随后出现呕吐、腹泻和肾功能障碍，最后是体内外大出血； 这种病毒的感染者有可能在24小时内死亡，其死亡率高达50%甚至90%； 由于该病在非洲扎伊尔的埃博拉河附近爆发，由此予以命名。,第一章 绪论,一、什么是微生物？ 微生物是一类肉眼不能直接看见,必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍或几万倍后才能观察到的微小生物的总称. 英文“微生物”一词“microorganism”，就是在“生物（organism）”词之前加上前缀

8、“非常小（micro）”所构成。 微生物并不是一个分类学上的术语，它们主要是根据生物体的大小而被人为地划归在一起的。,在人们真正看到微生物之前，实际上已经猜想或感觉到它们的存在，甚至人们已经在不知不觉中应用它们。人们对动植物的认识，可以追溯到人类的出现。可是，对数量庞大、分布广泛并始终包围在人体内外的微生物却长期缺认识。原因主要有以下几个方面： (1) 个体微小 (2) 外貌不显 (3) 杂居混生 (4) 因果难联,正是以上原因，使人们对微生物的认识长期处于无知的状态，对待微生物 往往表现出“视而不见、嗅而不闻、触而不觉、食而不察、得其益而不感其好， 受其害而不知其恶的愚昧状态。深受其害而不知

9、 其恶这可以从微生物给人类带来的几次灾难得到充分的说明。,微生物主要类群 真核生物细胞核分化高,有核膜,核仁和染色体;胞内有许多细胞器.真菌、微型藻类、原生动物、某些寄生蠕虫。 原核生物细胞核分化低,只有DNA盘绕而成的拟核,无核膜和核仁,除核糖体外,无其他细胞器.细菌、放线菌、蓝细菌和古生菌。 非细胞生物无细胞结构,无产生能量的酶系统,由单一的核酸和蛋白质衣壳组成,必须在活细胞内繁殖.病毒、类病毒和朊病毒。,微生物的种类,微生物的种类,具有细胞结 构的微生物,没有细胞结构的 微生物：病毒,原核生物： （由原核细胞构成的）,真核微生物 （由真核细胞构成的）,真菌 显微藻类 原生动物,细菌,草履

10、虫,水绵,放线菌,第一章 绪论,什么是微生物学? 研究肉眼看不见,非常微小的生物体和他们的活动,即对微生物的研究.-研究微生物的生命活动的科学.,第一章 绪论,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、植物等相互关系的一门科学,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。- 微生物生理学：微生物的营养机制、能量代谢，在自然 界元素特别是植物营养元素在生物循环 中的作用。 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。- 微生物生态学：了解微生物在自然

11、界的分布，与植物、 动物的相互关系。-,个体小、结构简、胃口大、食谱广、 繁殖快、易培养、数量大、分布广、 种类多、变异易、抗性强、 休眠长、起源早、发现晚,二、微生物的特点,个体小,测量单位： 微米或纳米,德国科学家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”,胃口大：,消耗自身重量2000倍食物的时间：,大肠杆菌：1小时 人 ：500年（按400斤/年计算）,繁殖快：,48小时后：2.2 10 43个后代，重量达

12、到2.2 10 25 吨,大肠杆菌一个细胞重约10 12 克，平均20分钟繁殖一代,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。,若干微生物的代谢及每日增殖率 微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率 乳酸菌 38分 38 25 2.71011 大肠杆菌 18分 80 37 1.21024 根瘤菌 110分 13 25 8.2103 枯草杆菌 31分 46 30 7.01013 光合细菌 144分 10 30 1.0103 酿酒酵母 120分 12 30 4.11

13、03 小球藻 7小时 3.4 25 10.6 念珠藻 * 23小时 1.04 25 2.1 硅藻 17小时 1.4 20 2.64 草履虫 10.4小时 2.3 26 4.92 * 为念珠蓝菌属 (Nostoc) 的旧称，与细菌同属原核生物。,分布广：,人迹可到之处，微生物的分布很多， 而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！,强酸、强碱、高热的极端环境；,高空,地下；,常年封冻的冰川；,抗（逆）性强：,抗热：有的细菌能在265个大气压，250 的条件下生长；自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ； 有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死；,抗寒：有些微生物可以在12 30的低温生长；,

14、抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH 0.5 13；,耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)中 都有微生物生长；,抗压力：有些细菌可在很高的大气压下生长；,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、氰化物、各种有机物 均可被微生物作为粮食,易培养：,很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！,数量大：,在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表） 都生存有大量的微生物！,从永冻冰层分离微生物,南极Vostok湖冰芯样品中的微生物,变异易：,个体小、结构简、且多与外界

15、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,变异易：,青霉素的生产：,20单位/ ml（1943）,10000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,休眠长：,世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年 Nature 407, 897 - 900 (2000),起源早：,38亿年前，生命在海洋中出现 26亿年前，陆地上就可能存在微生物,发现晚：,300多年前人们才真正发现微生物的存在,微生物世界之最,个体最小 数量最多 分布最广 形态最简 变异最易 起源最早,胃口最大 抗性最强 食谱最广 休眠最长 繁殖最快 种类最多,种类多：,微生物的生理代谢类型多； 代谢产物种类多； 微生物的种数“多”；,虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少， 但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物 总数的1%,三.微生