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1、绪论第一部分 具有细胞结构的微生物（原核，真核）第二部分 不具有细胞机构的微生物病毒、拟病毒及其他第三部分 微生物生长及控制第四部分 微生物的遗传变异和微生物菌种的选育绪论一、什么是微生物 (一）什么是微生物？ 微生物（Microorganism）通常是描述一切不借助显微镜用肉眼看不见的个体微小、结构简单的微小生物，包括病毒、细菌、真菌、原生动物、和某些藻类。1977年，Woese和Fox根据核糖体RNA(rRNA)小亚基（SSU)序列比对结果，构建了生物界的三域系统树，根据系统树提出將生物分为三个域：细菌域(Domain Bacteria)、古菌域(Domain Archaea)和真核生物域
2、(Domain Eukarya)，此即为三域系统(Three-domain system)。系统树（Phylogenetic tree）又称为进化树（evolutionary tree），以此树表示生物的亲缘进化关系，每个节点代表其各分支的最近共同祖先，而节点间的线段长度对应进化距离或估计进化时间。 问题：为什么Woese和Fox要选择核糖体RNA(rRNA)小亚基（SSU)序列？！细胞生物进化的三域理论（二）微生物的共同特点（小、多、快、旺、强、广）1）体积小：细胞微生物的细胞大小一般以微米（m)、非细胞微生物病毒大小以纳米(nm)来计算； （2）吸收多，生理代谢迅速，吸收的物质转化速度快。
3、（3）生长旺，繁殖快 如大肠杆菌（4）易变异，如感冒病毒（5）适应强，快速适应环境的变化。（6）分布广，种类多。（具估计，细菌有100多万种，真菌有10多万种，因而，为生物多样性研究和资源开发提供极丰富的材料）。二、微生物学的建立和发展 （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,是生物科学的一个极为重要的分支。微生物学主要介绍微生物学的一些基础理论和基本的实验（试验）方法，或可称为基础（普通）微生物学，这些基本知识和基本方法在不同的应用领域是基本相同的。基础微生物学知识和技术在不同领域的应用产生许多分支，比如：医学微生物学：具体对象是人和动物的传染
4、病病原研究、流行病学研究、免疫防护与治疗、营养等。食品微生物学：具体对象是研究怎样用有益的微生物来生产一些具有鲜明品质特点的调味品、食品和保健品，如发酵调味品（酱油、醋、味精、腐乳、豆瓣等）；酿造酒（各种白酒、红酒、果酒）和发酵酒（葡萄酒、啤酒、香槟）；发酵食品（酸乳、奶酪、泡菜、面包）等。或研究采取何种方法或技术手段来防止危险性的微生物对食品的污染以及防止食品的微生物腐败等。在这个方面只要有过硬的技术，哪怕是简单的技术，发展潜力广阔。土壤微生物学：土壤是微生物的大本营，微生物与土壤的肥力密切相关，同时微生物也与植物对营养的吸收密切相关。土壤微生物学的主要工作是研究不同类型土壤、不同耕作条件、
5、不同植被的土壤中微生物的种类和数量上的变化特点，为土壤肥力诊断，施肥技术提供实验依据。同时，由于土壤是微生物的大本营，土壤中很多对人有益的微生物可作为资源微生物来研究和开发。例如，绝大多数的抗生素是由分离自土壤中的微生物，来生产的。这种例子非常多，在实际生产中已经形成了巨大的生产门类。抗生素、有机酸、酶等。例如，微生物肥料的开发是把土壤中那些对植物生长有益的微生物在人工条件下大规模培养后，选则适当的载体，单独或和其他营养元素一起配合成肥料，这是目前生物肥料研究的一个热点。 问题：怎样得到这些有益的微生物？得到后怎样大规模培养？怎样才能保证在肥料的生产、销售、储存、使用中有益微生物不死亡？能不能
6、提高有益微生物的作用？环境微生物学：环境或生态问题在我国日益成为制约国家经济和社会可持续发展的饿重要因素。不可再生资源的日益枯竭、生物资源的不合理开发，水污染、大气污染和固体废弃物污染所造成的环境问题日益突出。环境微生物主要在几个领域开展工作：1、水污染的微生物处理，造成水污染的原因很多，主要有三种类型，即重金属污染、天然有机废物污染、人工合成的有机物污染。这三种污染目前最有效、最廉价的处理都是利用微生物快速生长、代谢旺盛、对环境忍耐能力强的特点，开发一定的污水处理工艺，使污水经过处理后达到排放标准。问题：污染物的类型和量？处理工艺优选？高效微生物处理剂的筛选？2、土壤污染的微生物修复，土壤污
7、染直接导致两个后果，既土壤生物产量下降、品质降低和引发水污染。在我国，农业土壤污染原因很复杂，农药污染、降水或灌溉引起的复杂污染、难降解的人工有机高分子材料如地膜污染等，这些污染土壤要恢复其应有的功能，必须有效降解去处污染物。问题：降解的方法、有效性、效率？（2）农业微生物学的主要内容农业微生物学主要侧重于与农业相关的微生物的基本知识和技术。主要内容包括两大部分：基础微生物学：学习微生物学的一些基本理论、知识和技术，主要有以下几个方面：微生物分类学：研究微生物在整个生物界中的地位，即一种微生物和另一种微生物的相似性和区别，从而建立一个分类系统。分类是认识的基础。微生物生理学：微生物的营养物质、
8、营养类型、营养物质的运输和利用、能量代谢，微生物生长以及生长和环境的关系。微生物遗传学:了解微生物遗传变异的规律和特殊性。微生物生态学：了解微生物在自然界的分布、影响因素以及植物、动物的相互关系。微生物技术在农业生产和环境保护中的应用，这是应用微生物技术的重要内容。 （3）微生物学的建立和发展微生物学的古代阶段各国早期生产酿造产品微生物学的启蒙时期-主要观察微生物的形态: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.虎克用自制的显微镜并描述了霉菌的子实体结构。1676年 荷兰人列文.虎克观察到“微动体”。1680年 显微镜放大270倍微生物学的奠基时期-生理生化时期:
9、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” 法国巴斯德路易斯（Louis Pasteur） 德国科学家罗伯特柯赫（Robert Koch）1865年 李斯特 外科消毒术1909年 Ehrilich 用化学制剂控制梅毒1929年 弗来明 发现青霉素1944年 Wakesman 土壤放线菌中找到了链霉素分子微生物学时期在DNA双螺旋结构阐明后,进入分子微生物时期,直到现在。三、微生物学研究的重要意义 （一）在环境中的作用 微生物在生态系统中的地位利用微生物改善环境微生物对环境的有害影响（二）医药（三）食品（四）生物技术（五）科学
10、研究：微生物繁殖快、价值低，没有种族上的异议，是很好的的实验材料（六）农业生产：土壤肥力和微生物的关系、微生物和植物的关系（有益微生物和植物病原微生物）、食用菌生产、微生物肥料的生产、微生物农药的生产、农业产品的微生物加工等。四、学习本门课程的部分参考书周德庆.微生物学教程，北京：高等教育出版社，1993沈萍主编.微生物学，北京：高等教育出版社，2000 Macigan MT, Martinko JM, Parder J .杨文博等译. Brocd Brock Biology of Microorgamisms(微生物生物学).8th ed. 北京: 科学出版社, 2001Brock T D,
11、 Madigan MT, martinkoJM, Parker J. Biology of Microorgamisms,7th ed. New jersey, Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1994Macigan MT, Martinko JM, Parder J. Brocd Brock Biology of, Microorganisms, 9th ed. New Jersey:Prentice Hall,2000第一部分 具有细胞结构的微生物第一节 原核生物和真核生物细胞一、微生物细胞 1、定义 细胞是构成生物体最基本的结构和功能单位，由膜包围的能进
12、行独立繁殖的最小原生质团。细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。没有细胞就没有完整的生命。2、微生物细胞的功能 和高等生物细胞一样，微生物细胞是构成微生物生命体的最小的功能单位，但微生物细胞的功能有其特殊性，而且不同的微生物在细胞数量、细胞结构等方面差异很大。微生物细胞具有以一些功能： 营养功能：直接从环境中吸收营养物质、在细胞内代谢，转化、合成，产能，排除废弃物； 生长功能：生长和分裂；分化：微生物细胞在微生物生长过程中，其形态和功能要发生变化，有的种类会和高等生物细胞类似，分化产生一些具有特殊功能的细胞，形成类似于组织的特殊结构。 信号传导：微生物之间及与其它生物间通过化学信号交流； 进化：
13、细胞适应环境条件而不断地进化。二、原核细胞和真核细胞的主要区别1、核、核膜、染色体 原核生物细胞：无核膜、核仁，有一个明显的核区，核区集中了主要遗传物质，由一条与类组蛋白相联系的双链DNA构成的染色体组成。 真核生物细胞：具有核膜、核仁，具有完整的核结构，一条或一条以上的双链DNA与组蛋白等结合成的染色体，存在于细胞核中，细胞核由核膜包围。2、代谢场所 原核生物细胞：没有独立的内膜系统，与代谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细胞膜上，因此它的能量代谢在细胞膜进行。 真核生物细胞：不仅有独立的内膜系统，有专用的细胞器来完成各项生理功能，如线粒体、叶绿体。还有细胞骨架，呼吸酶在线粒体中。3、核糖体的大
14、小和分布 原核生物细胞：核糖体大小为70S，常以游离状态或多聚体状态分布于细胞质中。真核生物细胞：核糖体大小为80S，以游离状态存在于细胞质中或结合于内质网上。线粒体和叶绿体内有各自在结构上特殊的核糖体。下表是原核生物细胞和真核生物细胞的区别。 原核细胞真核细胞遗传物质染色体状态DNA在细胞质中游离DNA在膜包围的核中，只有一个核仁染色体数目只有一个染色体，一个（真细菌、古菌和蓝细菌）或多个拷贝（放线菌）多于一个染色体，每个染色体是双拷贝(双倍体)染色体结构DNA与类组蛋白连接，DNA缠绕在类组蛋白上DNA与组蛋白连接质粒常见，且一个细胞中可有多个罕见，只在某些酵母中发现内含子没有有遗传重组方式细胞通过接合、转导、转化实现遗传重组通过杂交方式为主，除此外，可有其他的方式，如异核现象和准性生殖。代谢场所细胞膜，无细胞器细胞器细胞壁肽聚糖植物细胞为纤维素和半纤维素，真菌多数为几丁质，少数为纤维素，真菌中酵母菌为葡聚糖。细胞繁殖方式细菌主要以二分分裂，放线菌主要以产生孢子，其他的原核生物较复杂主要行成孢子繁殖，真菌中酵母菌主要以出芽方式繁殖第二节 原核生物之细菌(Bacteria)细菌是一类细胞细小（细胞直径约0.5um，长度约0.55um）、
