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1、微生物的特点微生物的特点目目 录录遗传学遗传学遗传学遗传学生理学生理学生理学生理学分类学分类学分类学分类学生态学生态学生态学生态学形态学形态学形态学形态学第一章第一章第一章第一章 原核微生物原核微生物原核微生物原核微生物第二章第二章第二章第二章 真核微生物真核微生物真核微生物真核微生物第三章第三章第三章第三章 病毒病毒病毒病毒第十章第十章第十章第十章 微生物的分类和鉴定微生物的分类和鉴定微生物的分类和鉴定微生物的分类和鉴定第四章第四章第四章第四章 微生物的营养微生物的营养微生物的营养微生物的营养第五章第五章第五章第五章 微生物的代谢微生物的代谢微生物的代谢微生物的代谢第六章第六章第六章第六章
2、微生物的生长及其控制微生物的生长及其控制微生物的生长及其控制微生物的生长及其控制第八章第八章第八章第八章 微生物的生态微生物的生态微生物的生态微生物的生态第九章第九章第九章第九章 传染与免疫传染与免疫传染与免疫传染与免疫第七章第七章第七章第七章 微生物的遗传变异和育种微生物的遗传变异和育种微生物的遗传变异和育种微生物的遗传变异和育种结束语结束语结束语结束语 21 21世纪的微生物学世纪的微生物学世纪的微生物学世纪的微生物学绪绪绪绪 论论论论2 2、吸收多，转化快、吸收多，转化快 由于微生物的比表面积大得惊人，所以与外界环境的接触由于微生物的比表面积大得惊人，所以与外界环境的接触面特别大，这非常
3、有利于微生物通过体表吸收营养和排泄废物，面特别大，这非常有利于微生物通过体表吸收营养和排泄废物，而且，微生物的食谱又非常广泛，凡是动植物能利用的营养，而且，微生物的食谱又非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。物质，微生物照样可以视为美味佳肴。 我们可以利用微生物这个特性，发挥我们可以利用微生物这个特性，发挥“微生物工厂微生物工厂”的的作用，使大量基质在短时间内转化为大量有用的化工、医药产作用，使大量基质在短时间内转化为大量有用的化工、医药产品或食品，为人类造
4、福，使有害物质化为无害，将不能利用的品或食品，为人类造福，使有害物质化为无害，将不能利用的物质变为植物的肥料。物质变为植物的肥料。胃口大：胃口大：消耗自身重量消耗自身重量2000倍食物的时间：倍食物的时间：大肠杆菌：大肠杆菌：1小时小时人人 ：500年（按年（按400斤斤/年计算）年计算）电视剧电视剧“康熙王朝康熙王朝”主题歌：好想再活主题歌：好想再活500年年3 3、生长旺，繁殖快、生长旺，繁殖快、生长旺，繁殖快、生长旺，繁殖快微生物以惊人的速度微生物以惊人的速度“生儿育女生儿育女”。例如大肠杆。例如大肠杆菌在合适的生长条件下，菌在合适的生长条件下，12.5-20分钟便可繁殖一代，分钟便可繁
5、殖一代，每小时可分裂每小时可分裂3次，由次，由1个变成个变成8个。下面的表格列个。下面的表格列出了几种微生物的代时（分裂出了几种微生物的代时（分裂1次所需的时间）和次所需的时间）和每日增殖率。每日增殖率。繁殖快：繁殖快：24小时后：小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：万亿个后代，重量达到：4722吨吨48小时后：小时后：2.2 10 43个后代，重量达到个后代，重量达到2.2 10 25 吨吨相当于相当于4000个地球的重量！个地球的重量！大肠杆菌大肠杆菌一个细胞重约一个细胞重约10 12 克，克，平均平均20分钟繁殖一代分钟繁殖一代一头一头500 kg500 kg的食用公牛，
6、的食用公牛，2424小时生产小时生产 0.5 kg 0.5 kg蛋白质蛋白质, ,而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）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，和氨水为原料，2424小时可以生产小时可以生产 50000 kg 50000 kg优质蛋白质。优质蛋白质。微生物的代时和每日增殖率微生物的代时和每日增殖率微生物的代时和每日增殖率微生物的代时和每日增殖率微生物名微生物名称称代时代时每日分每日分裂次数裂次数温度温度（）每日增每日增殖率殖率细菌乳酸菌38分38252.71011大肠杆菌18分80371.21024根瘤菌110分13258.2103枯草杆菌31分46
7、307.01013光合细菌144分10301.0103酿酒酵母120分12304.1103藻类小球藻7小时3.42510.6念球藻23小时1.04252.1硅藻17小时1.4202.64草履虫10.4小时2.3264.92 由于种种条件的限制，这种繁殖是不可能实由于种种条件的限制，这种繁殖是不可能实现的。细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可现的。细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可能无限制地繁殖。因而在培养液中繁殖细菌，它能无限制地繁殖。因而在培养液中繁殖细菌，它们的数量一般仅能达到每毫升们的数量一般仅能达到每毫升110亿个，最多亿个，最多达到达到100亿。亿。 高密度培养高密度培养 10,0
8、00亿亿4、适应强，易变异、适应强，易变异 微生物对环境条件尤其是恶劣的微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境极端环境”具有惊人的具有惊人的适应力，这是高等生物所无法比拟的。例如，多数细菌能耐适应力，这是高等生物所无法比拟的。例如，多数细菌能耐0到到196的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250-300的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年甚至上千年。耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗几十年、几
9、百年甚至上千年。耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射、抗静水压等特性在微生物中也极为常见。辐射、抗静水压等特性在微生物中也极为常见。利：青霉素利：青霉素 20u/ml 105u/ml 弊：感冒病毒、弊：感冒病毒、AIDS等等5、分布广，种类多、分布广，种类多多：多：物种多样性物种多样性 生理类型多样性；生理类型多样性； 代谢产物多样性；代谢产物多样性； 遗传基因多样性遗传基因多样性 生态类型多样性生态类型多样性广：广：体表、体内；体表、体内； 高空、深海；高空、深海； 极端环境极端环境分布广：分布广：人迹可到之处，微生物的分布必然很多，人迹可到之处，微生物的分布必然很多，而人迹不到的地方，也有大量的
10、微生物存在！而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！tt 强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；tt 数十公里的高空（数十公里的高空（数十公里的高空（数十公里的高空（最高为离地最高为离地最高为离地最高为离地8585公里，须用火箭采样公里，须用火箭采样公里，须用火箭采样公里，须用火箭采样）；）；）；）；tt 几千米的地下；几千米的地下；几千米的地下；几千米的地下；tt 常年封冻的冰川；常年封冻的冰川；常年封冻的冰川；常年封冻的冰川；生物物质雨般落下生物物质雨般落下 科学家称外太空有生命科学家称外太空有生命(2001-08-
11、02 )抗（逆）性强：抗（逆）性强：抗热：抗热：抗热：抗热：有的细菌能在有的细菌能在有的细菌能在有的细菌能在265265个大气压个大气压个大气压个大气压，250 250 的条件下生长；的条件下生长；的条件下生长；的条件下生长； 自然界中细菌生长的最高温度可以达到自然界中细菌生长的最高温度可以达到自然界中细菌生长的最高温度可以达到自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 121 ； 有些细菌的芽孢，需有些细菌的芽孢，需有些细菌的芽孢，需有些细菌的芽孢，需加热煮沸加热煮沸加热煮沸加热煮沸8 8小时小时小时小时才被杀死；才被杀死；才被杀死；才被杀死；抗寒：抗寒：抗寒：抗寒：有些微生物可以在有些微生物
12、可以在有些微生物可以在有些微生物可以在1212 30 30的低温生长；的低温生长；的低温生长；的低温生长；抗酸碱：抗酸碱：抗酸碱：抗酸碱：细菌能耐受并生长的细菌能耐受并生长的细菌能耐受并生长的细菌能耐受并生长的pHpH范围：范围：范围：范围：pH 0.5 13pH 0.5 13；耐渗透压：耐渗透压：耐渗透压：耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（蜜饯、腌制品，饱和盐水（蜜饯、腌制品，饱和盐水（蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)NaCl, 32%)中中中中 都有微生物生长；都有微生物生长；都有微生物生长；都有微生物生长；抗压力：抗压力：抗压力：抗压力：有些细菌可在有些细菌可在有些细菌可在有
13、些细菌可在14001400个大气压下生长；个大气压下生长；个大气压下生长；个大气压下生长；科学家发现一种食铁微生物可在科学家发现一种食铁微生物可在科学家发现一种食铁微生物可在科学家发现一种食铁微生物可在121121度高温下繁殖度高温下繁殖度高温下繁殖度高温下繁殖 在最新一期科学杂志（在最新一期科学杂志（在最新一期科学杂志（在最新一期科学杂志（Science, Vol. 301, Issue 5635, 976-978, August Science, Vol. 301, Issue 5635, 976-978, August 15,200315,2003）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种
14、能够在）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种能够在）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种能够在）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种能够在121121度度度度 高温下生存高温下生存高温下生存高温下生存繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。在上周的欧洲热
15、浪中有诸多抱怨的人们。来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员Kazem KashefiKazem Kashefi和和和和Derek LovleyDerek Lovley发发发发现这种微生物并将之成为现这种微生物并将之成为现这种微生物并将之成为现这种微生物并将之成为“121“121株株株株” ”，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的
16、温度可以高达平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达400400摄氏度。两位研摄氏度。两位研摄氏度。两位研摄氏度。两位研究人员将究人员将究人员将究人员将121121株放在株放在株放在株放在121121摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温度，菌落大小很快就增大到原来的两倍。这比以前报告的微生物最高生存温度高度，菌落大小很
17、快就增大到原来的两倍。这比以前报告的微生物最高生存温度高度，菌落大小很快就增大到原来的两倍。这比以前报告的微生物最高生存温度高度，菌落大小很快就增大到原来的两倍。这比以前报告的微生物最高生存温度高出出出出8 8摄氏度。摄氏度。摄氏度。摄氏度。LovleyLovley表示，研究这种食铁的表示，研究这种食铁的表示，研究这种食铁的表示，研究这种食铁的121121株微生物可以为我们揭示株微生物可以为我们揭示株微生物可以为我们揭示株微生物可以为我们揭示3535亿年前第一种亿年前第一种亿年前第一种亿年前第一种生命形式演化所处的环境。生命形式演化所处的环境。生命形式演化所处的环境。生命形式演化所处的环境。科
18、学家建议寻找地下科学家建议寻找地下科学家建议寻找地下科学家建议寻找地下5050公里生命公里生命公里生命公里生命 北京晚报北京晚报北京晚报北京晚报:2002-3-8:2002-3-8把大肠杆菌放在地下把大肠杆菌放在地下把大肠杆菌放在地下把大肠杆菌放在地下5050公里的超强压力下，它会不会公里的超强压力下，它会不会公里的超强压力下，它会不会公里的超强压力下，它会不会活下来？美国卡内基学会地球物理研究所夏尔马博士领导活下来？美国卡内基学会地球物理研究所夏尔马博士领导活下来？美国卡内基学会地球物理研究所夏尔马博士领导活下来？美国卡内基学会地球物理研究所夏尔马博士领导的小组在最近出版的的小组在最近出版的
19、的小组在最近出版的的小组在最近出版的美国科学杂志美国科学杂志美国科学杂志美国科学杂志上介绍，在他们的上介绍，在他们的上介绍，在他们的上介绍，在他们的实验中，大肠杆菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能实验中，大肠杆菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能实验中，大肠杆菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能实验中，大肠杆菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能进行新陈代谢。进行新陈代谢。进行新陈代谢。进行新陈代谢。 在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石钻压槽。放
20、入金刚石钻压槽中的大肠杆菌和另外一种常见钻压槽。放入金刚石钻压槽中的大肠杆菌和另外一种常见钻压槽。放入金刚石钻压槽中的大肠杆菌和另外一种常见钻压槽。放入金刚石钻压槽中的大肠杆菌和另外一种常见细菌，受到了强力的挤压，细菌，受到了强力的挤压，细菌，受到了强力的挤压，细菌，受到了强力的挤压，其承受的压力最高值相当于海其承受的压力最高值相当于海其承受的压力最高值相当于海其承受的压力最高值相当于海平面气压的平面气压的平面气压的平面气压的1.61.6万倍。万倍。万倍。万倍。 美生物学家提出：美生物学家提出：美生物学家提出：美生物学家提出：“ “当你认识到有机体能够在压强达当你认识到有机体能够在压强达当你认
21、识到有机体能够在压强达当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候，生命的极限已经被延伸上百吨的地下生存并繁衍的时候，生命的极限已经被延伸上百吨的地下生存并繁衍的时候，生命的极限已经被延伸上百吨的地下生存并繁衍的时候，生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。的可能性。的可能性。的可能性。休眠长：休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢）：世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年亿年Nature 407
22、, 897 - 900 (2000) Nature 407, 897 - 900 (2000) 微生物种类繁多。迄今为止，我们所知道的微微生物种类繁多。迄今为止，我们所知道的微微生物种类繁多。迄今为止，我们所知道的微微生物种类繁多。迄今为止，我们所知道的微生物约有生物约有生物约有生物约有1515万种，有人估计目前已知的种只占地万种，有人估计目前已知的种只占地万种，有人估计目前已知的种只占地万种，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球上实际存在的微生物总数的球上实际存在的微生物总数的球上实际存在的微生物总数的20%20%，微生物很可，微生物很可，微生物很可，微生物很可能是地球上物
23、种最多的一类。微生物资源是极其丰能是地球上物种最多的一类。微生物资源是极其丰能是地球上物种最多的一类。微生物资源是极其丰能是地球上物种最多的一类。微生物资源是极其丰富的，但在人类生产和生活中仅开发利用了已发现富的，但在人类生产和生活中仅开发利用了已发现富的，但在人类生产和生活中仅开发利用了已发现富的，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微生物种数的微生物种数的微生物种数的1%1%。 六、微生物学及其分科六、微生物学及其分科 微生物学（微生物学（Microbiology）是一门在细）是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的生命活胞、分子或群体水平上研究微生物的生命活动基本规律，并
24、将其利用到工业发酵、生物动基本规律，并将其利用到工业发酵、生物工程、和环境保护等实践领域的科学。工程、和环境保护等实践领域的科学。（1）按研究微生物的）按研究微生物的基本生命活动规律基本生命活动规律为目为目的分：总学科为普通微生物学，分科为微的分：总学科为普通微生物学，分科为微生物分类学、微生物生理学、微生物遗传生物分类学、微生物生理学、微生物遗传学和分子微生物学等。学和分子微生物学等。（2）按微生物）按微生物应用领域应用领域分：总学科为应用微分：总学科为应用微生物学，分科为工业微生物学、农业微生生物学，分科为工业微生物学、农业微生物学、食品微生物学、医学微生物学等。物学、食品微生物学、医学微
25、生物学等。（3）按）按研究对象研究对象的微生物分：细菌学、真菌的微生物分：细菌学、真菌学、病毒学、原核生物学等学、病毒学、原核生物学等（4）按微生物所处的）按微生物所处的生态环境生态环境分：土壤微分：土壤微生物、微生态学、海洋微生物学、环境生物、微生态学、海洋微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学和水微生物学微生物学、宇宙微生物学和水微生物学等。等。（5）按学科间的）按学科间的交叉、融合交叉、融合分：化学微生分：化学微生物学、分析微生物学、微生物生物工程物学、分析微生物学、微生物生物工程学、微生物化学分类学等学、微生物化学分类学等（6）按）按实验方法、技术实验方法、技术分：实验微生物学、分：实验
26、微生物学、微生物研究方法等。微生物研究方法等。微生物学在生命科学发展中的重要地位微生物学在生命科学发展中的重要地位1微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象，微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象， 对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破t 基因和酶关系的阐明及基因和酶关系的阐明及“一个基因一个酶一个基因一个酶”的假说；的假说；t 遗传的物质基础的阐明；遗传的物质基础的阐明；t 基因概念的发展；基因概念的发展；t 遗传密码的破译；遗传密码的破译；t 基因表达调控机制的研究；基因表达调控机制的研究；t 生物大分子合成的中心法则；生物大分
27、子合成的中心法则；2对生命科学研究技术的贡献对生命科学研究技术的贡献细胞的人工培养；细胞的人工培养；突变体筛选；突变体筛选；DNA重组技术和遗传工程；重组技术和遗传工程；3微生物与微生物与“人类基因组计划人类基因组计划”作为模式生物；作为模式生物；基因与基因组的功能研究的重要工具基因与基因组的功能研究的重要工具;思考题：思考题：1.什么是微生物？它包括哪些类群？什么是微生物？它包括哪些类群？2.什么是微生物学？它的主要内容和任务是什什么是微生物学？它的主要内容和任务是什么？如何研究微生物学？么？如何研究微生物学？3.为什么说巴斯德是微生物学的奠基人？科赫为什么说巴斯德是微生物学的奠基人？科赫学派的重要贡献有哪些？学派的重要贡献有哪些？4.微生物的特点有哪些？试举例说明微生物的微生物的特点有哪些？试举例说明微生物的特点在现代生物学中的应用。特点在现代生物学中的应用。www.微微生生物物学学相相关关网网站站
