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1、NLORGNLORG微生物学Microbiology主讲樊游江南大学生物工程学院Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论n n 微生物学的研究对象与任务n n 微生物学的发展简史n n 微生物的分类与命名n n 21世纪的工业微生物学2第一节第一节 微生物学研究的对象和任务微生物学研究的对象和任务一、一、 微生物及其特点微生物及其特点1、什么是微生物？ 微生物（Microorganism）是对所有形形体微小的体微小的单细胞，或细胞结构
2、较为简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物低等生物的通称。32、微生物的类群n n不具细胞结构：病毒、类病毒、朊病毒n n单细胞原核生物：细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝细菌等；n n真菌：酵母菌、霉菌、担子菌等；n n单细胞原生生物：藻类、原生动物等3、与发酵工业有关的微生物类群 噬菌体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、担子菌（蕈菌）、藻类44 4 4 4、微生物的特点微生物的特点 个个个个体小，比表面积大体小，比表面积大 吸收多，转化快吸收多，转化快 生长旺，繁殖快生长旺，繁殖快 适应强，变异快适应强，变异快 分布广，种类多分布广，种类多5二、微生物学及其研究内容二、微生物学及其研
3、究内容n n微生物学 研究微生物及其生命活动规律的科学。n n研究内容 形态构造， 生理代谢，遗传变异， 生态分布， 分类进化n n微生物学与生物工程6Biotechnology The use of microorganisms, such as bacteria or yeasts, or biological substances, such as enzymes, to perform specific industrial or manufacturing processes. Applications include the production of certain drugs,
4、 synthetic hormones, and bulk foodstuffs as well as the bioconversion of organic waste and the use of genetically altered bacteria in the cleanup of oil spills.7三、三、微生物与发酵工业微生物与发酵工业n n发酵过程 利用微生物作为动力，生产某种特定产物的生物化学过程。n n发酵产品 酿造食品，酒精饮料，有机酸，核苷酸，氨基酸类物质，酶制剂，抗生素，有机溶剂其它化工产品，营养和生长必需物质，生物制药 8 天然发酵 白酒、啤酒、葡萄酒、酱
5、油 纯种发酵 酒精、丙酮丁醇 通风发酵 抗生素、有机酸、酶制剂 代谢调控发酵氨基酸、核苷酸 基因重组菌种发酵胰岛素、干扰素 9第二节 微生物学的发展一一. 古代劳动人民对微生物的利用和控制n 酿造业 商书记载：“若作酒醴，尔维曲蘖”n 医学 种痘防天花n 农业 瓜与豆类轮作10二二. .微生物学发展简史微生物学发展简史1、形态学期n Robert Hooke 设计了显微镜n Anton van Leeuwenhoek 用自制的显微镜，清楚的看见了细菌和原生动物 112 2、生理学期、生理学期n nLouis Pasteur（18221895）法国生物学家及化学家：理论上彻底否定“自然发生说”医
6、学上发现了引起疾病的病原体，创立了免疫学原理和预防接种方法工业上揭示了酒醋的发酵本质、找到啤酒酸败的原因，发明了解决的方法；农业上揭示了蚕的微粒子病的本质，挽救了法国的养蚕业；12Louis PasteurLouis PasteurLouis Pasteur批驳“自然发生说”的实验 13nRobert Koch (18431910）德国细菌学家证实病原菌和疾病的关系， 提出了柯赫原则建立了分离纯化微生物的 实验技术建立了微生物的染色技术Robert Koch14Kochs Postulate(1)Find the suspected organism in all cases of the d
7、isease and demonstrate its absence in healthy individuals;(2)Isolate the organism in pure culture;(3)Reproduce the same disease in suitable experimental animals;(4)Re-isolate the same organism from the artificially infected animals. 153 3、分子生物学期、分子生物学期19281928年年 Griffith Griffith 的细菌转化实验，的细菌转化实验，195
8、21952年年Hershey-Hershey-ChaseChase的噬菌体感染实验，的噬菌体感染实验，19561956年年Frankel-ConratFrankel-Conrat烟草花烟草花叶病毒的重建实验，证明了核酸是遗传的物质基础；叶病毒的重建实验，证明了核酸是遗传的物质基础； 1953 1953年年 Watson Watson、Crick Crick 提出提出DNADNA双螺旋结构双螺旋结构 1961-66 1961-66年年 Holley Holley 等阐明遗传密码等阐明遗传密码 1973 1973年年 Boyer Boyer 和和CohenCohen首次报到细菌基因经体外人首次报到
9、细菌基因经体外人工重组后转入细菌内能复制表达工重组后转入细菌内能复制表达-遗传工程问世遗传工程问世 1975 1975年年 Milstein Milstein 等建立生产单克隆抗体技术等建立生产单克隆抗体技术 1988 1988年年 Mullis Mullis，建立，建立PCRPCR技术技术 1999 1999年年 基因研究所基因研究所 百余种微生物基因组序列百余种微生物基因组序列16第三节第三节 微生物的分类和命名微生物的分类和命名 一一. 微生物在自然界中的地位1、微生物的进化过程 厌氧好氧 有丝分裂 减数分裂 细胞分化形成组织，器官等17182 2、 微生物在生物界中的地位微生物在生物界
10、中的地位n n 原核生物界： 细菌 、放线菌、蓝细菌、古细菌n n 原生生物界：藻类、原生动物n n 真菌界：酵母菌、霉菌、mushroomn n 植物界 n n 动物界n n 病毒界19二、二、 微生物的分类单位和命名微生物的分类单位和命名n n微生物分类学(microbial taxonomy)：是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条理清楚的各种分类单位（单元）或分类群(taxon)的科学。n n其具体任务分类（分类（classificationclassification）鉴定（鉴定（identificationidentification）命名（命名（nomenclaturenomen
11、clature）201 1、微生物的分类单位、微生物的分类单位 主要主要分类单位分类单位 次要分类单位次要分类单位 界界 Kingdom Kingdom 门门 Phylum Phylum 亚门亚门 纲纲 Class Class 亚纲亚纲 目目 Order Order 亚目亚目 科科 Family Family 亚科亚科 属属 Genus Genus 亚属亚属 种种 Species 21基本单位基本单位“种种”的定义的定义n n 种种：(伯捷氏手册) 凡是与典型培养菌（type culture）密切相同的其它培养菌统一起来区分为细菌的一个种。 type strain, type species
12、22亚种（subspecies）/变种( variety)： 某一明显而稳定的特征与模式种不同的种称为模式种的亚种/变种。 菌株：(Strain) 菌株表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。因此，一种微生物的每一不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。232.2.微生物的命名微生物的命名微生物的命名微生物的命名n n种的命名原则双名法双名法学名= 属名属名+ +种名种名+ + ( (首次定名人首次定名人) ) + + 现名定名人现名定名人 ( + ( + 定名定名年份年份) ) 用斜体排字用斜体排字 均用正体排字，可省略均用正体排字，可省略 每每一一种种微微生生
13、物物的的学学名名由由两两个个拉拉丁丁字字、希希拉拉字字或或拉拉丁丁化化了了的其它文字组成；的其它文字组成；第第一一个个字字是是属属名名，用用名名词词，字字首首字字母母大大写写；第第二二个个字字是是种名，用形容词，字首字母不大写；种名，用形容词，字首字母不大写；属属名名规规定定了了微微生生物物的的主主要要特特征征，如如形形态态特特征征、生生理理特特征征等等；种种名名补补充充说说明明微微生生物物的的次次要要特特征征，如如颜颜色色、形形状状、用途等用途等； 24举例Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919 大肠埃希氏菌/大肠杆菌Sac
14、charomyces serevisiae var. ellipsoideus 酿酒酵母椭圆变种n变种的命名原则 “三名法三名法”学名学名= = 属名属名属名属名+ + + +种名种名种名种名+ + （subsp./var.subsp./var.） + + 亚种亚种亚种亚种/ / / /变种名变种名变种名变种名 排成斜体 排成正体，但可省略 排成斜体 25三、 微生物的分类依据 形态特征个体特征，群体特征 生理生化特征 生态特征 血清学反应 细胞壁成分 红外吸收光谱 GC比：(G+C）mol%值 核酸分子杂交 16S/18S rDNA 其它26四. 微生物的分类方法 1、经典分类法 2、遗传分类法 3、数值分类法numerical taxonomy 27第四节第四节 21 21世纪的工业微生物学世纪的工业微生物学一、微生物多样性的研究二、微生物基因组学28
