微生物的海洋ppt课件

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1、n n 每张纸币带细菌：每张纸币带细菌：每张纸币带细菌：每张纸币带细菌：900900万万万万个；个；个；个；n n扶手的细菌含量高居首位，每平方厘米就聚集了扶手的细菌含量高居首位，每平方厘米就聚集了扶手的细菌含量高居首位，每平方厘米就聚集了扶手的细菌含量高居首位，每平方厘米就聚集了3838个单位个单位个单位个单位的菌群。的菌群。的菌群。的菌群。n n细菌数亿细菌数亿细菌数亿细菌数亿/ /g g土壤，土壤中的细菌总重量土壤，土壤中的细菌总重量土壤，土壤中的细菌总重量土壤，土壤中的细菌总重量估计为：估计为：估计为：估计为：10034 10 10034 10 1212 吨；吨；吨；吨；微生物的海洋微

2、生物的海洋n n电话上每平方英寸细菌电话上每平方英寸细菌25000个个n n电脑键盘每平方英寸细菌电脑键盘每平方英寸细菌3300个个n n鼠标每平方英寸细菌鼠标每平方英寸细菌1700个个人体体表及体内存在大量的微生物：人体体表及体内存在大量的微生物：n n 皮肤表面：平均皮肤表面：平均10万个细菌万个细菌/ /平方厘米；平方厘米；n n 口腔：细菌种类超过口腔：细菌种类超过500种；种；n n 肠道：微生物总量达肠道：微生物总量达100万亿，万亿，n n 粪便干重的粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总是细菌，每克粪便的细菌总 数为：数为：1000亿个；亿个； 每个喷嚏的飞沫含每个喷嚏的飞沫

3、含4500-150000个细菌，个细菌，重感冒患者为重感冒患者为8500万；万；微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！ 时时刻刻与微生物时时刻刻与微生物“共舞共舞” 是是 祸祸？是是 福福？少数微生物是人类的敌人！少数微生物是人类的敌人！天花天花: :出现时间出现时间 846年年15-20天死亡率高达30 天花病毒天花病毒鼠疫鼠疫: :出现时间出现时间公元公元6世纪世纪由鼠的寄生虫跳蚤传播给人,死亡率高达30-100鼠疫杆菌鼠疫杆菌霍乱霍乱: :出现时间出现时间 18世纪世纪死亡率高达30-100霍乱弧菌霍乱弧菌艾滋病艾滋病（AIDSAIDS）：出现时间）

4、：出现时间 1980年年死亡率死亡率61疯牛病疯牛病：出现时间：出现时间 1985年年传播动物牛，人消化道是主要传染传播动物牛，人消化道是主要传染途径，途径，死亡率死亡率100禽流感禽流感：出现时间：出现时间 1997年年传播动物鸡、鸭、鸽子等，传播动物鸡、鸭、鸽子等，死亡率死亡率33.3SARSSARS甲型甲型H1N1H1N1流感流感t 物质循环；物质循环；微生物也是人类的朋友！微生物也是人类的朋友！t 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证； t 有用物质的生产有用物质的生产； t 基因工程为代表的现代生物基因工程为代表的现代生物技术技术的发展也是微

5、生物对人类的发展也是微生物对人类作出的又一重大贡献。作出的又一重大贡献。 面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障; ;“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算是微生物学了。要算是微生物学了。” 日本学者尾形学在日本学者尾形学在“家畜微生物学家畜微生物学”（1977） 可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利

6、益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。一、什么是微生物二、微生物学的发展史三、微生物学研究的重要意义绪论一、什么是微生物？（一）什么是微生物 (1) (1) 定义定义 微生物微生物 ( microoganism )通常是指那些微小、简通常是指那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。单、肉眼难以观察的生物。 特点特点小小 个体微小个体微小简简 构造简单构造简单低低 进化地位低进化地位低微生物在生命世界的位置微生物在生命世界的位置原核生物界原生生物界真菌界共同祖先细菌域a 生物五界分类系统图示生物五界分类系统图示原核生物界原生生物界真菌界共同祖先细菌域b原核生物界原核生物界原生生物界原生生物界植物

7、界植物界真菌界真菌界动物界动物界共同祖先共同祖先细菌域细菌域古菌域古菌域真核生物域真核生物域生物生物三域分类系统三域分类系统图示图示原生生物：最简单的真核生物。活在水中，藻类，原生动物，原生菌微生物微生物古菌（古菌（ArchaeaArchaea）细菌（细菌（BacteriaBacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等） 单细胞藻类单细胞藻类 原生动物等原生动物等 非细胞型非细胞型 病毒、亚病毒（病毒、亚病毒（类病毒、朊病毒、 拟病毒 ）细胞型细胞型原核生物原核生物真核生物真核生物（EucaryaEucarya）(2)(2)种类种类放线菌、蓝细菌、衣原体、放线菌、蓝细菌、

8、衣原体、支原体、立克次氏体等支原体、立克次氏体等（二）微（二）微生物的五生物的五大共性大共性 （小、（小、多、快、强、多、快、强、广）广）n n（1）体积小，面积大 n n（2）吸收多，转化快n n（3）生长旺，繁殖快 n n（4）适应强，易变异 n n（5）分布广，种类多单位：单位：um(10-6 m)或或nm(10-9m)2m0.5m杆菌杆菌80个个杆杆菌菌肩肩并并肩肩总宽度总宽度=1根头发丝的宽度根头发丝的宽度1500个杆菌首尾相连个杆菌首尾相连总长度总长度=1粒芝麻的长度粒芝麻的长度微生物的体积大小微生物的体积大小 体积小体积小 面积大面积大个体小个体小不同生物类型细胞大小的比较不同生

9、物类型细胞大小的比较微生物与其它生物种类的体积比较微生物与其它生物种类的体积比较动物的模式细胞动物的模式细胞动物细胞核动物细胞核细菌细菌病毒病毒动物、植物和微生物个体大小尺度范围动物、植物和微生物个体大小尺度范围 体积小体积小 面积大面积大个体小个体小火星陨石中发现的细菌化石（直径 10 nm ）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”比表面值大比表面值大扩大了吸收面、排泄面扩大了吸收面、排泄面物质、能量、

10、信息交换物质、能量、信息交换表面积表面积/体积体积=比表面积比表面积600/10006/1意义意义体积小体积小 面积大面积大任何物体被分割得越细，其单位体积所占的表面积就越大；人比表面值=1；大肠杆菌比表面值=30万。吸收多，转化快微生物吸收和转化物质的能力比动物、植物要高很多倍。1.胃口大 在合适的环境下，大肠杆菌每小时内可在合适的环境下，大肠杆菌每小时内可在合适的环境下，大肠杆菌每小时内可在合适的环境下，大肠杆菌每小时内可消耗其自重消耗其自重消耗其自重消耗其自重 2000 2000 倍的乳糖。倍的乳糖。倍的乳糖。倍的乳糖。2.食谱广 微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广微生物获取营养的

11、方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！是动植物完全无法相比的！意义意义 1. 为生长提供了充足的物质基础为生长提供了充足的物质基础 2. 发挥发挥“活的化工厂活的化工厂”的作用的作用纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、甲烷、天然气、塑料塑料、酚类、氰化物、各种有机、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为物均可被微生物作为“粮食粮食”。吸收多，转化快生长旺，繁殖速大肠杆菌大肠杆菌在合适的生长条件下在合适的生长条件下：12.520分钟分钟 繁殖繁殖1代代每小时每小时 分裂分裂3代，由代，由1个变成个变成8个个经经24小时

12、小时 分裂分裂72代，重约代，重约4722吨吨经经48小时小时 可产生可产生2.21043个后代个后代地球重的地球重的4000倍倍微生物代时及每日增殖率微生物代时及每日增殖率微生物名称微生物名称代时代时(分分)温度温度日增殖率日增殖率乳酸菌乳酸菌38252.71011大肠杆菌大肠杆菌18371.21024根瘤菌根瘤菌110258.2103枯草杆菌枯草杆菌31307.21013光合细菌光合细菌144301.0103酿酒酵母酿酒酵母120304.1103念珠藻念珠藻1380252.1硅藻硅藻1020202.64小球藻小球藻4202510.6草履虫草履虫642264.921. 1.发酵工业，发酵工业

13、，发酵工业，发酵工业，周期短，周期短，生产效率高；生产效率高；2.2.2.2.使科研周期大大缩短使科研周期大大缩短, ,效率提高效率提高, , 经费减少经费减少 意义意义适应强，易变异适应强微生物有极其灵活的适应性，这是高等动植物微生物有极其灵活的适应性，这是高等动植物无法比拟。无法比拟。耐耐0196低温低温 耐耐250300的高温的高温 耐盐（饱和盐水）耐盐（饱和盐水） 耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子）耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子） 耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射易变异易变异个体小、结构简、且多与外界环境直接接触个体小、结构简、且多与外界环境直接接触 繁殖快、繁殖

14、快、 数量多数量多 短时间内产生大量的变异后代短时间内产生大量的变异后代突变率：突变率：1010-5-5 10 10-10-10适应强，易变异易变异易变异青霉素的使用剂量：青霉素的使用剂量：1940年年: 输液输液10万元单位万元单位/次次1980年：年： 输液输液80万单位万单位/次次2000年：年： 输液输液800万万-1000万单位万单位/次次有利面有利面 生产实践中，获得优良特性生产实践中，获得优良特性的变种的变种不利面不利面 菌株耐药性菌株耐药性种类多种类多地球上的微生物：地球上的微生物： 估计有估计有100万种以上万种以上已发现的微生物：已发现的微生物： 约有约有10万种万种已开发

15、利用的微生物：已开发利用的微生物： 约约1000种种 种类多，分布广微生物的微观性微生物的微观性研究手段的限制研究手段的限制分离培养的局限分离培养的局限微生物在自然界的分布：微生物在自然界的分布：无处不在无处不在 无孔不入无孔不入分布广分布广土壤土壤空气空气水域水域生物体内外生物体内外极端环境极端环境正常环境正常环境高空高空深海底深海底2000米深的地层米深的地层温泉温泉种类多，分布广二、微生物学的发展（1）什么是微生物学 微生物学（微生物学（MicrobiologyMicrobiology）是研究微生物生命活动规律）是研究微生物生命活动规律的学科，是生命科学中重要的基础学科之一。的学科，是生

16、命科学中重要的基础学科之一。（2）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。特征，包括繁殖方式。-第一章、第五章、第六章、第七章第一章、第五章、第六章、第七章 微生物生理学：微生物的营养机制、能量代谢，在自然微生物生理学：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。界元素特别是植物营养元素在生物循环中的作用。-第二章第二章 微生物遗传学微生物遗传学: :了解微生物遗传信息传递过程的特殊性以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。及细菌基因重组的不

17、同方式。-第三章第三章 微生物生态学：了解微生物在自然界的分布，与植物、微生物生态学：了解微生物在自然界的分布，与植物、动物的相互关系。动物的相互关系。-第八章第八章 该课程有利于学生全面、系统地理解微生物学的基本知识和基本理论，掌握微生物的基本操作技能，初步具有分析和解决有关实际问题的能力；同时也为后继专业课：细胞生物学、分子生物学、酶工程、发酵工程学习打下良好的基础。（3）微生物学的发展微生物学的史前时期，即古代劳动人民对微生物的利用时期（17世纪以前）微生物学的初创时期-形态学时期（17世纪后期-19世纪初期）微生物学的奠基时期-生理生化时期（ 19世纪初期- 19世纪未期）微生物学的发

18、展时期（20世纪初期- 20世纪中期）微生物学的成熟期（20世纪40年代至今）与微生物学相关的诺贝尔奖获得 史前期、初创期、奠基期、发展期、成熟期史前期、初创期、奠基期、发展期、成熟期一、史前时期（直观应用时期）一、史前时期（直观应用时期）16761676年以前未发现微生物个体尤其是细菌细胞年以前未发现微生物个体尤其是细菌细胞的漫长时期的漫长时期代表人物和主要成就：代表人物和主要成就：我国劳动人民的酿酒制曲技术我国劳动人民的酿酒制曲技术对传染病及其规律的认识对传染病及其规律的认识 二、初创时期（形态学发展时期）二、初创时期（形态学发展时期）16761676年列文年列文虎克用自制的单式显微镜观察

19、细菌个虎克用自制的单式显微镜观察细菌个体体18611861年（近年（近200200年）。年）。代表人物和主要成就：代表人物和主要成就：列文列文虎克虎克15901590年年 荷兰人荷兰人詹森兄弟詹森兄弟制作制作了第一台显微镜。了第一台显微镜。16641664年年 英国人英国人罗伯特罗伯特. .胡克胡克用自制的显微镜用自制的显微镜对生长在皮革对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。观察。荷兰商人荷兰商人- -列文列文. .虎克虎克1676年用自制的单式显微镜观察雨水、年用自制的单式显微镜观察雨水、污水、腐败肉汁等物质，看到了球状、污水、腐败肉汁等物质，看到了球状、杆状

20、、螺旋状的细菌以及原生动物等微杆状、螺旋状的细菌以及原生动物等微生物，并绘制成图。生物，并绘制成图。 419架架 266倍倍 400篇篇微生物学先驱者微生物学先驱者列文虎克向英国皇列文虎克向英国皇家学会的信中对细家学会的信中对细菌形态的描绘菌形态的描绘A、C、F、Q： 杆杆 菌菌E：球：球 菌菌H： 球菌的聚集体球菌的聚集体法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）德国人柯赫（德国人柯赫（Robert Koch）（ 18431910）三、奠基时期（生理学发展时期）三、奠基时期（生理学发展时期）1861 1861 年巴斯德通过曲颈瓶实验推翻了生命的自然发年巴斯

21、德通过曲颈瓶实验推翻了生命的自然发生说并创立种胚学说生说并创立种胚学说 18971897年年代表人物：代表人物：1. 1.巴斯德巴斯德 (1) 证实发酵是由微生物引起的证实发酵是由微生物引起的(2) 否定微生物自然发生说，建否定微生物自然发生说，建立种胚学说立种胚学说巴斯德涉足微生物学是为了治巴斯德涉足微生物学是为了治疗疗“酒病酒病”和和“蚕病蚕病”著名的曲颈瓶试验无可著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。引起有机质的腐败。微生物学奠基人微生物学奠基人, ,微生物学之父，微生物学之父，法国著名化学家，微生物学家，毕

22、业于巴黎高等师范学院，当时被称为法兰西的英雄。(3)发明制造疫苗和预防接种方法发明制造疫苗和预防接种方法鸡霍乱菌苗鸡霍乱菌苗狂犬疫苗狂犬疫苗(4)发明巴氏消毒法发明巴氏消毒法6065作短时间加热处理，杀死有害微生物作短时间加热处理，杀死有害微生物2.2.德国医生柯赫德国医生柯赫a）细菌纯培养方法的建立细菌纯培养方法的建立土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献）微生物学基本操作技术方面的贡献b）设计了各种培养基，实现了在实验室设计了各种培养基，实现了在实验室 内对各种微生物的培养内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影染色观察和显微

23、摄影细菌学奠基人细菌学奠基人2.2.德国医生柯赫德国医生柯赫（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a) 具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b) 发现了肺结核病的病原菌；发现了肺结核病的病原菌； (1905年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖)1.1.从动植物的患者体内分离出从动植物的患者体内分离出病原物病原物2.2.进行纯培养进行纯培养3.3.回接到同样类型的动植物体，回接到同样类型的动植物体，引起同样的病症引起同样的病症4.4.再分离得到与第二步一致的再分离得到与第二步一致的菌系菌系c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的证明某

24、种微生物是否为某种疾病病原体的 基本原则基本原则 著名的柯赫原则著名的柯赫原则生理生化时期生理生化时期19世纪出现改良的显微镜：现代光学显微镜世纪出现改良的显微镜：现代光学显微镜1748年年 英国传教士尼达姆（英国传教士尼达姆（John Needham）“微生物自生说微生物自生说” 1865年年 李斯特李斯特 创立外科消毒术创立外科消毒术1909年欧利希年欧利希 (Ehrilich )用化学制剂控制梅毒用化学制剂控制梅毒1929年年 弗来明（弗来明（Fleming）发现青霉素）发现青霉素1944年年 瓦克斯曼（瓦克斯曼（Wakesman ）土壤放线菌中找到了链霉素土壤放线菌中找到了链霉素n n

25、特点：特点：特点：特点：n na a建立了一系列研究方法和技术：巴氏消毒法，过滤除建立了一系列研究方法和技术：巴氏消毒法，过滤除建立了一系列研究方法和技术：巴氏消毒法，过滤除建立了一系列研究方法和技术：巴氏消毒法，过滤除菌，预防疾病的接种，外科消毒术，柯赫氏法则菌，预防疾病的接种，外科消毒术，柯赫氏法则菌，预防疾病的接种，外科消毒术，柯赫氏法则菌，预防疾病的接种，外科消毒术，柯赫氏法则n nb b 借助于良好的方法开创了寻找病原微生物的黄金时代借助于良好的方法开创了寻找病原微生物的黄金时代借助于良好的方法开创了寻找病原微生物的黄金时代借助于良好的方法开创了寻找病原微生物的黄金时代- -第一个第

26、一个第一个第一个“ “淘金热淘金热淘金热淘金热” ”n nc c 微生物学的研究从形态描述到生理学研究的水平微生物学的研究从形态描述到生理学研究的水平微生物学的研究从形态描述到生理学研究的水平微生物学的研究从形态描述到生理学研究的水平n n d d 开始客观地以辩证唯物主义的开始客观地以辩证唯物主义的开始客观地以辩证唯物主义的开始客观地以辩证唯物主义的“ “实践理论实践实践理论实践实践理论实践实践理论实践” ”的的的的思想指导科学实验（从实践中总结规律，用于指导实践）思想指导科学实验（从实践中总结规律，用于指导实践）思想指导科学实验（从实践中总结规律，用于指导实践）思想指导科学实验（从实践中总

27、结规律，用于指导实践） n ne e 分支学科形成，如分支学科形成，如分支学科形成，如分支学科形成，如 细菌学，酿造学，植物病理学，土细菌学，酿造学，植物病理学，土细菌学，酿造学，植物病理学，土细菌学，酿造学，植物病理学，土壤微生物学壤微生物学壤微生物学壤微生物学 四、发展时期（生物化学水平）四、发展时期（生物化学水平）18971897年德国人毕希纳年德国人毕希纳 E.BuchnerE.Buchner用无细胞酵用无细胞酵母菌压榨汁中的酒化酶母菌压榨汁中的酒化酶 对葡萄糖进行发酵成对葡萄糖进行发酵成功，开创微生物生化研究的新时代。功，开创微生物生化研究的新时代。酵母细胞酵母细胞石英砂研磨石英砂研

28、磨过过 滤滤滤液滤液葡萄糖葡萄糖酵母细胞酵母细胞酒精、酒精、CO2特点：特点： 微生物学的研究进入生化水平，发现维生素、抗生素、酶、微生物学的研究进入生化水平，发现维生素、抗生素、酶、基因（一个基因一个酶学说的提出，基因连锁，有性生殖、细基因（一个基因一个酶学说的提出，基因连锁，有性生殖、细菌质粒菌质粒F因子的发现）因子的发现） 应用分支学科的形成：抗生素学应用分支学科的形成：抗生素学 出现寻找各种有益微生物代谢产物热潮出现寻找各种有益微生物代谢产物热潮 分支学科开始综合形成普通微生物学分支学科开始综合形成普通微生物学 各学科相互渗透、相互促进，如各学科相互渗透、相互促进，如 遗传学、生物化学

29、，遗传学、生物化学，16人人次获诺贝尔奖次获诺贝尔奖 五、成熟时期（分子水平）五、成熟时期（分子水平）19531953年年4 4月月2525日日J.D.WatsonJ.D.Watson和和H.C. CrickH.C. Crick在英国的在英国的NatureNature杂志上发表了杂志上发表了DNADNA的双螺旋模型，从而将微的双螺旋模型，从而将微生物学的研究推进到分子生物学阶段生物学的研究推进到分子生物学阶段特点：特点： 微生物学发展成为热门的前沿学科微生物学发展成为热门的前沿学科 在基础理论的研究方面，微生物成为分子生物学的主在基础理论的研究方面，微生物成为分子生物学的主要研究对象要研究对象

30、 在应用方面，至在应用方面，至70年代初，有关发酵工程的研究已与年代初，有关发酵工程的研究已与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，微生物成为新遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，微生物成为新兴的生物工程中的主角，兴的生物工程中的主角，24人人12次获诺贝尔奖次获诺贝尔奖 分子生物学期分子生物学期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，19521952年年Hershey-ChaseHershey-Chase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

31、叶病毒的烟草花叶病毒的重建实验，证明了核酸是遗传的物质基础；重建实验，证明了核酸是遗传的物质基础； 19531953年年 WatsonWatson、Crick Crick 提出提出DNADNA双螺旋结构双螺旋结构 1961-661961-66年年 Holley Holley 等阐明遗传密码等阐明遗传密码 19731973年年 Boyer Boyer 和和CohenCohen首次报到细菌基因经体外人工重首次报到细菌基因经体外人工重组后转入细菌内能复制表达组后转入细菌内能复制表达-遗传工程问世遗传工程问世 19751975年年 Milstein Milstein 等建立生产单克隆抗体技术等建立生产

32、单克隆抗体技术 19881988年年 MullisMullis，建立，建立PCRPCR技术技术 1996 1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成第一个自养生活的古生菌基因组测定完成1997 1997 第一个真核生物第一个真核生物( (啤酒酵母啤酒酵母) )基因组测序完成基因组测序完成2 2010010年年5 5月月2121日出版的日出版的ScienceScience杂志上，报道了杂志上，报道了178178个细菌基个细菌基因组序列分析因组序列分析三、微生物学研究的重要意义( (一一) )微生物的作用微生物的作用 1. 1. 微生物与粮食微生物与粮食 提高土壤肥力提高土壤肥力促进粮食增产促

33、进粮食增产改进作物特性（如构建固氮植物）改进作物特性（如构建固氮植物）防治粮食作物的病虫害防治粮食作物的病虫害防止粮食霉腐变质防止粮食霉腐变质把多余粮食转化为糖把多余粮食转化为糖单细胞蛋白单细胞蛋白各种饮料各种饮料调味品调味品2 微生物与能源微生物与能源 n把纤维素转化成乙醇；把纤维素转化成乙醇；n利用产甲烷菌把可再生资源转化成甲烷；利用产甲烷菌把可再生资源转化成甲烷；n利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生产利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生产“清洁能源清洁能源” - 氢气；氢气；n通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率（黄原胶：

34、水溶性胶体多糖，具增粘、稳定、互溶等优良特性，（黄原胶：水溶性胶体多糖，具增粘、稳定、互溶等优良特性，用它作为注水增稠剂，注入油层驱油；也可作为钻井粘滑剂，同用它作为注水增稠剂，注入油层驱油；也可作为钻井粘滑剂，同时可脱去石油中的石蜡，改善成品的品质）；时可脱去石油中的石蜡，改善成品的品质）；n研制微生物电池使之实用化。研制微生物电池使之实用化。 3. 微生物与资源微生物与资源 各种化工原料（乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果各种化工原料（乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果酸等）酸等）轻工原料（水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二酸、丙烯酸、长链轻工原料（水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二酸、丙

35、烯酸、长链脂肪酸、亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（脂肪酸、亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（ PHB ），等等），等等）制药原料制药原料金属矿藏资源金属矿藏资源 由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和需高温、高压、能耗大和“三废三废”严重的化学工业。严重的化学工业。利用利用微生物肥料、微生物杀虫剂微生物肥料、微生物杀虫剂或或农用抗生素农用抗生素来取来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药代会造成环境恶化的各种化学肥料或

36、化学农药；利用微生物生产的利用微生物生产的PHB（聚羟基丁酸酯）制造易降（聚羟基丁酸酯）制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；解的医用塑料制品以减少环境污染；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物技术来监察环境的污染度；微生物技术来监察环境的污染度；利用利用EMB伊红美蓝伊红美蓝培养来检查饮水的肠道病原菌。培养来检查饮水的肠道病原菌。 4.微生物与环境保护微生物与环境保护利用微生物改善环境 土壤改良剂土壤改良剂内含丰富有机酶内含丰富有机酶( (酵素酵素), ), 这些有机这些有机酵素是从有益微生物菌提炼产生酵素是从有益微生物菌提炼产生,

37、 , 可让农作物直接可让农作物直接吸收。在农作物从土壤中吸收有机酶吸收。在农作物从土壤中吸收有机酶( (酵素酵素) )及矿物及矿物质后质后, , 农作物将充满活力及发育成长。农作物将充满活力及发育成长。 微生物菌可分解土壤中沉积的化学盐微生物菌可分解土壤中沉积的化学盐, , 这些化这些化学盐是因农地长期过量使用化肥所造成，去除沉积学盐是因农地长期过量使用化肥所造成，去除沉积的化学盐可松软土壤的化学盐可松软土壤, , 使水份能更深入土壤使水份能更深入土壤, , 增加增加土壤的保水性土壤的保水性, , 解除土壤的板结问题解除土壤的板结问题, , 增加农作物增加农作物根部发育。根部发育。v土壤改良v

38、污水处理 高效微生物污水处理技术，高效微生物污水处理技术，其方法是通过其方法是通过化学或辐照的方法筛选出无毒、无致病性、化学或辐照的方法筛选出无毒、无致病性、“能吃持水能吃持水”的高效微生物的高效微生物(HEM)(HEM)、然后投放到污、然后投放到污水处理现场，使污水得到净化。水处理现场，使污水得到净化。该技术可用于该技术可用于处理城市污水、酿造废水、屠宰废水等各种可处理城市污水、酿造废水、屠宰废水等各种可生物降解的污水。安全可靠、操作简单，处理生物降解的污水。安全可靠、操作简单，处理效率比传统方法提高效率比传统方法提高50%50%以上，投资及运行费用以上，投资及运行费用降低降低20-30%2

39、0-30%，特别适合经费短缺的中小城市、，特别适合经费短缺的中小城市、乡村及厂矿使用，并可用于改造老的污水处理乡村及厂矿使用，并可用于改造老的污水处理设施，使之重新获得新生。设施，使之重新获得新生。5. 微生物与人类健康微生物与人类健康 疫苗、类毒素疫苗、类毒素抗生素抗生素胰岛素、干扰素和白细胞介素胰岛素、干扰素和白细胞介素(二二) 微生物学的应用前景微生物学的应用前景 1 作为生命科学的研究材料。作为生命科学的研究材料。 2 生物生产与动植物生产并列为生物产业的三大支柱。生物生产与动植物生产并列为生物产业的三大支柱。 在工业中许多产品利用微生物来生产，如各种生物活性物质在工业中许多产品利用微

40、生物来生产，如各种生物活性物质 ( 抗生素等抗生素等 ) 、化工原料、化工原料 ( 酒精等酒精等 ) 。 微生物在农业生产中也有着多方面的作用。微生物在农业生产中也有着多方面的作用。 微生物在食品加工中有广泛用途，发酵食品和许多调味品都微生物在食品加工中有广泛用途，发酵食品和许多调味品都离不开微生物。离不开微生物。 3 微生物是消除污染、净化环境的重要手段。微生物是消除污染、净化环境的重要手段。 分解者微生物消费者动物环境土壤、空气、水生产者植物（包括部分微生物）微生物在生态系统中的地位：分解者，部分生产者4 与高等动植物相比，已知微生物种类只是估计存在与高等动植物相比，已知微生物种类只是估计

41、存在数量的很小一部分数量的很小一部分 。可以想像，既然对少数已知微生可以想像，既然对少数已知微生物的研究就已为人类作出了重要贡献，通过对多样性物的研究就已为人类作出了重要贡献，通过对多样性微生物的开发必然会为社会带来巨大利益。微生物的开发必然会为社会带来巨大利益。5 生物学事业方兴未艾生物学事业方兴未艾微生物基因组学研究将全面展开，以微生物之间、微微生物基因组学研究将全面展开，以微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为主要内生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为主要内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学将容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学将在基因组信息基础上获

42、得长足发展。在基因组信息基础上获得长足发展。四四 微生物学与现代生物技术的关系微生物学与现代生物技术的关系n n什么是生物技术n n生物技术与微生物学的关系什么是生物什么是生物技术技术 生物技术也称生物工程，是指人们以现代生命生物技术也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计生物体或加工生学科的科学原理，按照预先的设计生物体或加工生物原料，为人类生产出需要产品或达到某种目的。物原料，为人类生产出需要产品或达到某种目的。 先进的工程技术手段是指基因工程、细胞工程、先进的工程技术手段是指基因

43、工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质和酶工程等新技术。发酵工程、蛋白质和酶工程等新技术。在在基因工程中的基因基因工程中的基因获得、基因拼接、获得、基因拼接、扩展以至转移、表扩展以至转移、表达等一系列过程，达等一系列过程，均离不开微生物学均离不开微生物学的工作。的工作。基因工程基因工程 实质上就实质上就DNA重组技术。重组技术。基因获得基因获得基因拼接基因拼接扩展扩展转移转移表达表达微生物在基因工程中的重要作用微生物在基因工程中的重要作用微生物学的学习方法微生物学的学习方法n n微生物学是一门实践性很强的学科微生物学是一门实践性很强的学科n n广泛阅读广泛阅读n n兴趣兴趣n n主动主动 鼓励自学鼓

44、励自学!n n微生物学实验微生物学实验n n创新创新本课程的学习参考资料1、报刊及网上与微生物学相关的知识；、报刊及网上与微生物学相关的知识；2、参考书：、参考书：微生物学通报微生物学通报微生物学杂微生物学杂科学科学生命的科学生命的科学3、参考杂志参考杂志课时安排课时安排n n理论课：理论课：3333学时学时n n实验课：实验课：1515学时学时绪论绪论 2学时学时第一章第一章 微生物的形态和细胞结构性微生物的形态和细胞结构性 4学时学时第二章第二章 微生物营养和代谢微生物营养和代谢 4学时学时第三章第三章 微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异 4学时学时第四章第四章 微生物的生长与环境条件微

45、生物的生长与环境条件 4学时学时第五章第五章 原核生物原核生物 4学时学时第六章第六章 真核微生物真核微生物 4学时学时第七章第七章 病毒病毒 3学时学时第八章第八章 微生物生态微生物生态 4学时学时学习微生物学课程的评价方法学习微生物学课程的评价方法n n期末考试成绩期末考试成绩 70%n n实验表现及动手能力实验表现及动手能力 25% 课后作业课后作业 思考题思考题 自学自学n n课堂表现与课堂表现与 Presentation 5% 复习已学知识复习已学知识 出勤率出勤率小结小结 1. 1. 什么叫微生物什么叫微生物什么叫微生物什么叫微生物? ? 有何特点有何特点有何特点有何特点? ? 其

46、主要其主要其主要其主要类类类类群由哪些群由哪些群由哪些群由哪些? ?2. 2. 微生物学的微生物学的微生物学的微生物学的发发发发展史分展史分展史分展史分为为为为几个几个几个几个时时时时期期期期? ? 代表人是代表人是代表人是代表人是谁谁谁谁? ? 主要成主要成主要成主要成就有哪些就有哪些就有哪些就有哪些? ? 各各各各时时时时期的特点如何期的特点如何期的特点如何期的特点如何? ?3. 3. 试试试试述列文虎克、巴斯德和科赫在微生物学述列文虎克、巴斯德和科赫在微生物学述列文虎克、巴斯德和科赫在微生物学述列文虎克、巴斯德和科赫在微生物学发发发发展史上的杰展史上的杰展史上的杰展史上的杰出出出出贡贡贡

47、贡献。献。献。献。 4. 4. 微生物的五大共性是什么微生物的五大共性是什么微生物的五大共性是什么微生物的五大共性是什么? ?5. 5. 试试试试述微生物学在生命科学中的重要地位。述微生物学在生命科学中的重要地位。述微生物学在生命科学中的重要地位。述微生物学在生命科学中的重要地位。 6. 6. 你你你你认为现认为现认为现认为现代微生物学的代微生物学的代微生物学的代微生物学的发发发发展有哪些展有哪些展有哪些展有哪些趋势趋势趋势趋势？ 7. 7. 你你你你认为认为认为认为微生物学的哪些方面可以微生物学的哪些方面可以微生物学的哪些方面可以微生物学的哪些方面可以继续继续继续继续研究以研究以研究以研究以对对对对生命科生命科生命科生命科学作出学作出学作出学作出贡贡贡贡献？献？献？献？ 8. 8. 试试试试就微生物在工就微生物在工就微生物在工就微生物在工业业业业、农业农业农业农业、医、医、医、医药药药药、食品等方面的、食品等方面的、食品等方面的、食品等方面的应应应应用用用用作一作一作一作一简简简简要介要介要介要介绍绍绍绍。