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1、微生物学微生物学Microbiology第一章第一章 绪论绪论一、什么是微生物？ 微生物通常是指那些微小、简单、肉眼难以微生物通常是指那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。观察的生物。英文“微生物”一词“microorganism”，就是在“生物（organism）”词之前加上前缀“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。微生物主要类群微生物主要类群真核生物真核生物真菌、微型藻类、原生动物、真菌、微型藻类、原生动物、和某些寄生蠕虫和某些寄生蠕虫原核生物原核生物细菌、放线菌、蓝细菌细菌、放线菌、蓝细菌和古生菌和古生菌非细胞生物
2、非细胞生物病毒、类病毒和朊病毒病毒、类病毒和朊病毒二、微生物的特点1大多数微生物肉眼难以直接观察大多数微生物肉眼难以直接观察 （microscopic） 2微生物通常以独立的增殖单位存在微生物通常以独立的增殖单位存在 （independent units）3微生物结构较不复杂。微生物结构较不复杂。 （less complex） 4微生物生长快速。微生物生长快速。 （rapid growth rates） 5微生物几乎无所不在。微生物几乎无所不在。 （opmipresent） 另外：另外： 微生物研究使用相同的方法微生物研究使用相同的方法使用微生物的群体进行研究。使用微生物的群体进行研究。使用特
3、殊的无菌技术。使用特殊的无菌技术。微生物类群进行鉴定、培养和研究时所使微生物类群进行鉴定、培养和研究时所使用的技术相似的。用的技术相似的。 实际上将互不相关的微生物类群放在一起实际上将互不相关的微生物类群放在一起作为一门独立学科作为一门独立学科-微生物学加以研究，主要微生物学加以研究，主要是根据研究微生物的方法和技术，而不是根是根据研究微生物的方法和技术，而不是根据微生物之间的相关性。据微生物之间的相关性。三、微生物在生命世界的位置三、微生物在生命世界的位置（a原核生物界原生生物界植物界真菌界动物界共同祖先细菌域古生菌域真核生物域（ba 生物五界分类系统图示原核生物界原生生物界植物界真菌界动物
4、界共同祖先细菌域古生菌域真核生物域（b原核生物界原生生物界真菌界原核生物界原生生物界植物界真菌界动物界共同祖先细菌域古生菌域共同祖先细菌域古生菌域真核生物域生物三域分类系统图示四、微生物的分类四、微生物的分类1、微生物的系统分类单元、微生物的系统分类单元微生物的系统分类单元遵循林耐建立的系统分类单元，自上微生物的系统分类单元遵循林耐建立的系统分类单元，自上而下依次可分七级，即：而下依次可分七级，即： 界界Kingdom， 门门Phylum， 纲纲Class， 目目Order， 科科Family， 属属Genus， 种种Species。必要时每一级都还可有若干辅助单元，故共可有十余级必要时每一级
5、都还可有若干辅助单元，故共可有十余级。问题：极其难于统一界定，至今还找不到一个公问题：极其难于统一界定，至今还找不到一个公认的、明确的微生物种的定义。认的、明确的微生物种的定义。 2、微生物种的定义：、微生物种的定义：一般认为：微生物的物种是一个基本分类单位，一般认为：微生物的物种是一个基本分类单位，它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其他种有着明显差异的个体集合的近、与同属内其他种有着明显差异的个体集合的总称。总称。 所有细胞微生物的种名均遵守林耐制所有细胞微生物的种名均遵守林耐制定的定的拉丁双名法拉丁双名法，即一个种的学名用拉丁，
6、即一个种的学名用拉丁词或拉丁化的词组成，应排成词或拉丁化的词组成，应排成斜体字斜体字。根。根据双名法的规则，据双名法的规则，学名通常由一个属名加学名通常由一个属名加一个种的加词构成一个种的加词构成。出现在分类学文献中。出现在分类学文献中的学名，在此两者之后往往还加上定名人，的学名，在此两者之后往往还加上定名人，但在一般使用时，定名人部分经常是省略但在一般使用时，定名人部分经常是省略的。的。3、细胞微生物的种名命名法、细胞微生物的种名命名法例例1：大：大肠埃希氏菌（即大埃希氏菌（即大肠杆菌）杆菌）Escherichia coli（Migula）Castellani et ChalmersearK
7、iKia例例2：黄曲霉菌：黄曲霉菌Aspergillus flavus 例例3：粟酒裂殖酵母：粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe当微生物名称是一个亚种（当微生物名称是一个亚种（subspecies，简称，简称“subsp”，排正体字）或变种（，排正体字）或变种（variety，简称，简称“var”，排正体字）时，学名就应按排正体字）时，学名就应按“三名法三名法”构成，即：构成，即：例1：苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种Bacillus thuringiensis subspgalleria例2：酿酒酵母椭圆变种Saccharomyces cerevisiae varellip
8、soideus种名省略写法：种名省略写法： 当一个微生物种名在一篇文章或著作中反复出现当一个微生物种名在一篇文章或著作中反复出现时，常常可以对学名进行省略。属及以上分类单位的时，常常可以对学名进行省略。属及以上分类单位的名称不能省略，只有种名可省略。当它在有关文章或名称不能省略，只有种名可省略。当它在有关文章或资料中首次出现时，不能省略，必须写全，以后均可资料中首次出现时，不能省略，必须写全，以后均可省略。省略时，只能简略种名中的属名，种加词不能省略。省略时，只能简略种名中的属名，种加词不能省略。省略。 （1）属属名名第第一一个个字字母母为为元元音音的的，仅仅用用第第一一个个元元音音字字母母代
9、替。例如：代替。例如：Aspergillus nigerA. niger； Escherichia coliE. coli。（2）属属名名开开始始的的字字母母是是辅辅音音时时，则则视视第第一一个个音音节节中中元元音前辅音字母数做相应的保留。音前辅音字母数做相应的保留。例如：例如：C. utilis = Candida utilis Ps. syringae = Pseudomonas syringae 有有时时，为为了了避避免免省省略略后后保保留留的的字字母母相相同同有有可可能能产产生生混混淆淆，也也可可写写两两至至三三个个字字母母，例例如如在在一一篇篇文文章章中中同同时时出出现现Escher
10、ichia coli（ 大大 肠肠 杆杆 菌菌 ） 和和Erwinia carotovora（胡胡萝萝卜卜软软腐腐欧欧文文氏氏菌菌）时时，为为了了避避免免E.coli和和E.carotovora同同时时出出现现可可能能引引起起的的对对这这两两种种是是否否为为同同一一属属细细菌菌的的误误解解，可可在在该该文文中中分分别别简简写写成成Es. coli和和Er. carotovora，以示区别。，以示区别。 五、微生物学研究范围五、微生物学研究范围 微生物学就是研究微生物的科学，其研微生物学就是研究微生物的科学，其研究范围包括微生物的多样性、微生物的生命究范围包括微生物的多样性、微生物的生命活动规律
11、及其对人类社会经济活动的影响。活动规律及其对人类社会经济活动的影响。 六、微生物学的重要性与社会需求六、微生物学的重要性与社会需求1.微生物学的重要性微生物学的重要性1）微生物与人类和动物健康及疾病密切相关）微生物与人类和动物健康及疾病密切相关2) 微生物与生态环境密切相关微生物与生态环境密切相关3）微生物在工业生产中有很多应用）微生物在工业生产中有很多应用 4）微生物对农业生产有着很大的影响）微生物对农业生产有着很大的影响 5）微生物学促进了生物学的发展）微生物学促进了生物学的发展 微生物作为研究对象具有如下优点：微生物作为研究对象具有如下优点：（1 1）微生物具有相对不复杂的结构微生物具有
12、相对不复杂的结构, , 容易加速生物学基本问题研究进展容易加速生物学基本问题研究进展 ；（2 2）微生物培养成本低、群体数量大，微生物培养成本低、群体数量大， 易于获得统计学上可信度高的结果；易于获得统计学上可信度高的结果；（3 3）微生物生长速度快，倍增时间短，微生物生长速度快，倍增时间短， 极大缩短了世代培养研究所需周期。极大缩短了世代培养研究所需周期。（4 4）基因组小基因组小, ,含有质粒含有质粒, ,基因操作方便。基因操作方便。 以与微生物学有关的以与微生物学有关的诺贝尔生理或医学生理或医学奖为例例Nobel Prize in Physiology or Medicine190119
13、0120062006之之之之间间有有有有3333项项（总总105105项项）。）。）。）。获奖年份诺贝尔生理学或医学奖获奖者主要贡献1901E.A.V.Behring,德国制成白喉抗毒素1905R.Koch,德国发现结核杆菌及结核病的研究1908P.Ehrlich,德国I.I.Mechnikov,俄国抗体形成的体液学说及其在免疫中的地位，吞噬作用及其在免疫中的作用1912A.Carrel,法国关于血管和器官移植的研究1913C.R.Richet,法国过敏反应方面的工作1919J.Bordet,比利时补体结合和免疫研究1928C.J.H.Nicolle,突尼斯斑疹伤寒的研究1930K.Lands
14、teiner,美国发现了人类的血型1939G.Domagk,德国百浪多息药物的抗菌作用1945S.A.Fleming,英国E.B.Chain,英国S.H.W.Florey,英国从霉菌中发现青霉素，研究青霉素的性质、分离、化学结构等问题1946H.J.Muller,美国发现X线照射引起基因突变1951M.Theiler,南非有关黄热病和如何预防1952S.A.Waksman,美国从链霉菌中分离出链霉素（第一个有效治疗肺结核的抗生素）1954J.F.Enders,美国，T.H.Weller,美国，F.C.Robbins,美国使脊髓灰质炎病毒能够在多种组织培养物中生长1958J.Lederberg,
15、美国G.W.Beadle,美国E.L.Tatum,美国发现基因重组和细菌遗传物质等多方面的工作发现生物体内的生化反应是由基因逐步控制的1960S.F.M.Burnet,澳大利亚P.B.Medawar,英国获得性免疫耐受1962J.D.Watson,美国F.H.C.Crick英国M.H.F Wilkins,英国利用微生物作为研究材料，提出了DNA的双螺旋结构模型及其在遗传信息传递中的作用1966P.Rous,美国发现了导致肿瘤的病毒1968R.W.Holley,美国H.G.Khorana,美国M.W.Nirenberg,美国解读了遗传密码及其在蛋白质合成方面的机能1969M.Delbrck美国A
16、.D.Hershey,美国S.E.Luria,美国病毒复制中病毒基因结构及作用机制1972G.M.Edelman,美国R.R.Porter,英国发现了抗体的化学结构1975R.Dulbecco,美国D.Baltimore,美国H.M.Temin,美国肿瘤病毒和细胞遗传物质间的相互作用发现逆转录酶在引起癌变开始阶段的作用1976B.S.Blumberg,美国D.C.Gajdusek,美国发现澳大利亚抗原（即乙型肝炎病毒表面抗原）库鲁病和克雅病的慢病毒基因1977R.Yalow,美国发现放射免疫测定法1978W.Arber,瑞士D.Nathans,美国H.O.smith,美国发现了限制性核酸内切酶
17、及其在分子遗传学中的作用1980B.Benacerraf,美国J.Dausset,法国G.D.Snell,美国细胞表面调节免疫反应的结构由遗传决定1984N.K.Jerne,丹麦G.J.F.Keler,德国C.Milstein,英国创立抗原选择抗体学说，发明单克隆抗体技术1987S.Tonegawa,日本发现了产生抗体多样性的遗传原理1989J.M.Bishop,美国H.E.Varmus,美国发现了逆转录酶病毒致癌基因的细胞来源1993K B Mullis 美国M Smith 美国R J Roberts 美国P A Sharp 美国聚合酶链反应（PCR）的发明定位诱变的发展断裂基因的发现199
18、6P.C.Doherty,澳大利亚R.M.Zinkernagel,瑞士细胞介导的特异免疫应答1997S.B.Prusiner,美国一种新的感染因子朊病毒的发现2001Leland Hartwell, 美国Paul Nurse, 英国Timothy Hunt，英国发现酵母“start”基因控制细胞循环的开始。在酵母和人细胞中发现了调节细胞周期的关键物质CDK。2005J. R. Warren，澳大利亚B. J. Marshall, 澳大利亚发现了幽门螺杆菌，并证明该细菌感染胃部会导致胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡。2、微生物学的社会需求与就业去向、微生物学的社会需求与就业去向 微生物与人类健康息息相
19、关，在工业、农业、微生物与人类健康息息相关，在工业、农业、生态环境保护等行业有着广阔的应用领域，微生物生态环境保护等行业有着广阔的应用领域，微生物学是生物学乃至生物技术研究的前沿学科。学是生物学乃至生物技术研究的前沿学科。微生物学研究天地宽广微生物学研究天地宽广微生物学人员大有作为微生物学人员大有作为 1、感性认识阶段（史前期）（约、感性认识阶段（史前期）（约800年前年前1676）七、微生物的发现与微生物学发展七、微生物的发现与微生物学发展 2 2、形态学描述阶段、形态学描述阶段 初创期（初创期（16761861）法国科学家巴斯德法国科学家巴斯德（Louis Pasteur，1822-189
20、5） 彻底否定了自然发生说证实发酵由微生物引起发明了狂犬病毒减毒疫 苗制备方法 发明巴氏消毒法3 3、生理水平研究阶段、生理水平研究阶段 奠基期奠基期（18611897）发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立证实炭疽病因 炭疽杆菌发现结核病原菌结核杆菌科赫法则德国微生物学家柯赫（Robert Koch， 1843-1910） 划线法获得单菌落 科赫定理图示单菌落4 4、生化水平研究阶段、生化水平研究阶段, ,发展期发展期（18971953）德国科学家布赫纳（1897年）： 酵母菌无细胞压榨汁将葡萄糖发酵成酒精英国科学家弗莱明（1929年）： 发现了世界上第一个抗生素-青霉素 J.D.
21、Waston, H.F.C.CrickJ.D.Waston, H.F.C.Crick发现发现DNADNA双螺旋模（双螺旋模（19531953年）年）5 5、分子生物学水平研究阶段、分子生物学水平研究阶段, ,成熟期成熟期（1953至今） 1、医学微生物和病毒学：、医学微生物和病毒学： 病原微生物抗药性，新显病毒的出现；病原微生物抗药性，新显病毒的出现； 2、环境微生物学：环境污染的生物修复；、环境微生物学：环境污染的生物修复； 3、工业微生物学：生物催化与生物转化；、工业微生物学：生物催化与生物转化； 生物有机合成，生物有机合成， 生物能源生产生物能源生产 4、微生物资源的开发、微生物资源的开
22、发: 99%左右未培养微生物；左右未培养微生物； 5、基础生物学研究、基础生物学研究: 仍然是最理想的材料。仍然是最理想的材料。 2121世纪微生物学展望世纪微生物学展望思考题思考题:如何定义”微生物”? 微生物有那些共同特点？为什么要把互不相关的微生物类群放在一起作为一门独立学科-微生物学加以研究？简述微生物“五界分类系统”与“三域分类系统”有什么不同？各包含那些微生物类群？举例说明书写微生物种名时如何遵循林耐“拉丁双名法”原则。谁最先观察到了微生物？什么是“柯赫定律”？巴斯德对微生物学发展所做出的重要贡献有那些？简述微生物学的重要性。尝试从当地电话本黄页中找出5个以上的需要聘用微生物学工作
23、者的部门或公司。 参考文献：参考文献：1 周德庆。微生物学教程(第二版)。北京: 高等教育出版社, 2002。2 黄秀梨。微生物学（第二版）。北京：高等教育出版社，2003。3 沈萍主编. 微生物学. 北京：高等教育出版社. 2000年7月4. Barry L. Batzing. Microbiology: an introduction. Tomson Learning, Inc., U.S.A. 2002.5. Lansing M. Prescott, John P. Harley, Donald A. Klein. Microbiology, fifth edition. The Mcg
24、raw-Hill Companies, Inc., U.S.A., 2002.（有中译本）6. J. Nicklin, K. Graeme-Cook, R. Killington. Instant Notes in Microbiology, Second edition. BIOS Scientific Publishers Limited, the United Kingdom, 2002. （有中译本）7. K. P. Talaro. Foundations in Microbiology. Fifth edition. Mcgraw-Hill Companies, Inc., U.S.A., 2005.8. Michael T. Magigan, Jon M. Martinko, Jack Parker. Brock Biology of Microorganisms, tenth edition. Pearson Edition, Inc. USA, 2005. www.微微微微生生生生物物物物学学学学相相相相关关关关网网网网站站站站
