农学微生物生物学0课件

1、湖南文理学院生命科学学院 主讲 郭春秋,微 生 物 生 物 学 (Biology of microorganisms),Tel： 13974212898 QQ: 317979649 E-mail： ,使用教材,沈萍，微生物学，高等教育出版社,2000。,主要参考书,李阜棣，胡正嘉主编。微生物学，中国农业出版社, 2000 。,周德庆，微生物学教程，高等教育出版社，（第二版）(2002年)。,蔡信之，微生物学，上海科技出版社。,微生物学报 中国科学院微生物研究所 主办 中 国 微 生 物 学 会,微生物学通报 中国科学院微生物研究所 主办 中 国 微 生 物 学 会,杨苏声，周俊初 主编。微生物生物学，科学出版社, 2004 。,总学时：66 理论学时：36 实验学时：30（7次）,考 核：理论 平时成绩：20% 期末考试：80% 实验 平时成绩：20% 操作考试：20% 实验理论：60%,学时安排及考核评分规则,各章节学时安排,绪 论,本 章 重 点,1、微生物的定义、类群及特征。,2、微生物学的定义、及分科。,3、微生物在日常生活中与生产实践中与我们人类 的关系。,4、了解微生物学的

2、发展阶段及微生物学的奠基人。,第一节 微生物学的研究对象与任务,一、微生物学的研究对象,1、什么叫微生物？,微生物是一类个体微小，结构简单，大多数为单细胞，少数为多细胞，甚至没有细胞构造生物的总称。大多数微生物的个体小于1mm。所以，微生物必须借助显微镜甚至电子显微镜才能看到其形态。,微生物包括：真细菌，蓝细菌，放线菌，古细菌；真菌，原生动物，藻类；病毒。,2、微生物的研究对象,微生物一词不是分类学上的专门名词，它是指形态微小生物的总称。,当代生物分类学中，人们将生物分为如下六界：,动物界（animalia) 植物界（plantae） 真菌界（fungi) 原生生物界（protista)（原生动物，单细胞藻类，粘菌） 原核生物界（procaryotae) 病毒界（virus),Whittaker (1969)的五界系统,上述六界系统中，前五界是Whittaker1969年提出的五界系统，微生物的研究对象包括：真菌界，原生生物界，原核生物界，病毒界。,（1）种类多，分布广,动物：150万种,植物：50万种,微生物：10多万种，其中：,病毒： 4000多种 原核生物： 5000种 藻类：

3、23100种 真菌： 47300种 原生动物： 24000种,分布：土壤、水域、动植物体内、极端环境、食品等。,（2）体积小，面积大,任何一定体积的物体，如对其进行三维切割，则切割的次数越多，所产生的颗粒也越多，颗粒的体积就越小，这时如把所有颗粒的总面积相加，则表面积越大。,3、微生物的特点,例如：一个球菌，若体积为1m3的话，用这样的球菌堆成1cm3，其总面积可达6m2，而一粒1cm3大小的豌豆，其总面积仅6cm2。,微生物的面积与体积的比值称为比面值。,球菌：面积=4 R2,体积=4/3 R3,面积/体积=3/R,R越小，比面值越大,比面值大的微生物必然有一个大的营养物质的吸收面，一个大的代谢物的排泄面。所以，小的微生物代谢旺盛。,（3）吸收多，转化快,产阮假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。一头500kg的牛每天可以增加蛋白质0.5kg，而500kg的酵母24小时可形成50000kg的蛋白质。,（4）生长旺盛，繁殖快,E.coli每分裂1次的时间是12.520min，若以20min分裂1次计，1天24小时可以分裂72次，其后代数为4，722，366，5

4、00万亿个，约重4722吨，事实上由于客观条件的限制，细菌的对数增长只能维持数小时，不可能达到这么多。,（5）适应强，易变异,微生物适应性强是动植物无法比拟的。,某些硫细菌能在250C甚至300C下正常生长，而大多数细菌可在-196C的液氮中存活。,微生物由于个体小，易受环境条件影响而发生变异。,变异有好的一面，如提高青霉素产生菌的效价；变异也有坏的一面，如细菌产生抗药性。,二、微生物学的任务与分科,什么叫微生物学？微生物学是研究微生物生命活动规律及其应用的科学。,微生物学的任务包括,研究微生物的形态及其生命活动规律。,利用有益微生物。,防治有害微生物。,微生物学的分科,按研究对象分：细菌学、真菌学、放线菌学、病毒学、藻类学、原生动物学等。,按研究微生物本身的基本理论分：普通微生物学、微生物生理学、微生物遗传学、微生物生态学、微生物分子生态学等。,按微生物的生活环境可分为：土壤微生物学、海洋微生物学、水体微生物学、大气微生物学等。,按微生物的应用来划分则有：医学微生物学、食品微生物学、工业微生物学、农业微生物学、乳品微生物学、环境微生物学、酿造微生物学、兽医微生物学、石油微生物学等。,

5、第二节 微生物学的发展,一、我国古代对微生物的利用,1、利用微生物酿酒,早在距今4000多年前的龙山文化时期（黄河流域原始父系社会时期），我国就有了利用微生物酿酒的技术。从龙山出土的陶器中有不少的饮酒用具，尊、高脚杯、小壶等器皿。,殷代甲骨文中就有了酒的象形字。（殷即商朝，从公元前1611世纪）,解放后在河南郑州发现了商代酿造工厂遗址。,公元前14世纪书经一书里有“若作酒醴，尔惟曲蘖”的记载，意思是说，做甜酒，必须要麦芽和酒曲，麦芽起糖化作用，酒曲中的微生物则起转化糖变成酒。,曹操的乐府诗短歌行中道：“慨当以慷，幽思难忘；何以解忧，唯有杜康。”在这里，杜康是酒的代名词，人们都因此把姓杜名康这个人当作了酿酒的祖师。,据古藉记载，我国酿酒的创始人是仪狄和杜康两人，仪狄是夏禹的臣，他会做酒，世本里说“帝女令仪狄始作酒醪，变五味”，说明仪狄是很会造酒的人。,史籍中有多处提到仪作酒而美、始作酒醪的记载，似乎仪狄乃制酒之始祖。这是否事实，有待于进一步考证。一种说法叫仪狄作酒醪，杜康作秫酒。这里并无时代先后之分，似乎是讲他们作的是不同的酒。醪是一种糯米经过发酵工而成的醪糟儿。性温软，其味甜，多产于江

6、浙一带。现在的不少家庭中，仍自制醪糟儿。醪糟儿洁白细腻，稠状的糟糊可当主食，上面的清亮汁液颇近于酒。秫即高梁的别称。杜康作秫酒，指的是杜康造酒所使用的原料是高梁。如果硬要将仪狄或杜康确定为酒的创始人的话，只能说仪狄是黄酒的创始人，而杜康则是高梁酒创始人 。,绍兴酒是我国八大名酒之一，它是黄酒的一种，在战国时代就已经开始酿造了。,白酒又名烧酒，是一种蒸馏酒，它在唐代以前就有了。,葡萄酒是在汉代由西域传来的。,2、利用微生物提高肥力,公元前1世纪氾胜之书中就提出肥田要熟粪及瓜与小豆间作的耕作制度。,熟粪是经微生物分解过的肥料，氨态氮含量高，利于作物吸收；小豆是豆科作物，可固定空气中的N2为氮化物，被作物吸收。,3、防治农业病害,公元2世纪神农本草经中就有蚕“白僵”的记载，陈 农书里也明确提到“黑白红僵”三种蚕病，并提出了相对的防治措施，如保持蚕室干燥，空气流通，勤晒养蚕用具等。,4、栽培食用菌,据本草纲目记载，栽培食用菌在我国始于公元7世纪的唐朝，而西方在18世纪才开始。,5、种痘防治天花,种痘防治天花的方法在宋真宗（公元9981022年）就已广泛应用，后来传至亚洲其它国家，并于1717年

7、经土尔其传到英国，继而传到美洲各国，在“人痘”的基础上发展成为“牛痘”。,二、微生物的发现和微生物学的奠基,1、Leeuwenhoek 最先看到了微生物,16世纪，荷兰人Leeuwenhoek 制造了能放大270300倍的简单显微镜，他利用此镜观察了污水，牙垢，腐败有机物，直接看到了微生物，并作了相当正确的描述，为微生物的存在提供了有力的证据。,后来，英国皇家学会会员 Rbert Hooke用Leeuwenhoek 制作的显微镜第一次看到了软木细胞。,2、巴斯德的贡献,巴斯德的贡献在于把微生物的研究从形态学推进到了生理学研究阶段。, 巴斯德在研究酒变质时发现，糖变成酒是由于酵母菌的作用，而酒变质则是由于杂菌引起（乳酸菌和醋酸菌）。于是他得出结论，发酵是微生物引起的，不同的微生物引起不同的发酵（1857年）。, 巴斯德否定了自然发生说（1861年） 。 创立了巴斯德消毒法，推动了罐头和食品工业的发展（1864年） 。, 巴斯德发现传染病是由病原菌引起的，奠定了微生物病原学的基础（1864）, 巴斯德还发现了制造疫苗的方法和预防接种，为免疫学奠定了基础（1877）,3、柯赫的贡献, 柯赫是

8、一位德国医生，他的一系列工作为疾病的病原说建立了牢固的基础，柯赫提出了病原菌的严格标准，即柯赫定理（通过对牛炭疽病的研究提出的定理） 。,感病动物有菌此病菌可分离到纯培养分离接种可使动物感病能再次分离出相同的纯培养体。, 柯赫的贡献还在于创造了许多纯培养的方法。,4、其它学者的贡献, 1860年，苏格兰人李斯特首创无菌的外科手术。,（2）1883年，俄国人梅奇尼可夫发现细胞吞噬作用即白细胞吞噬入侵的细菌。,（3）1884年，丹麦人Gram首创革兰氏染色法。,（4）1888年，荷兰人贝依林克（病毒学创始人）分离出纯培养的根瘤菌。 1901年，贝依林克分离出自身球褐固氮菌。,（5）1890年，俄国人维诺格拉德斯基（土壤微生物学创始人）发现自养细菌。 1895年，维诺格拉德斯基分离出厌氧的固氮梭菌。,（6）1892年，俄国人伊万诺夫斯基发现烟草花叶病的病原为一种滤过性病毒。,三、现代微生物学的发展,现代微生物学的发展，包括两个方面：一是微生物与生物化学的结合，一是微生物学与遗传学的结合。电子显微镜的问世，把现代微生物学的发展推向了一个新的阶段。,1、1928年，英国人格里菲斯发现了转化现象。

9、,2、1929年，英国人弗来明（Fleming)首先发现了青霉素。,3、1935年，Stanley首先提纯了TMV，并获得了它的“蛋白质结晶”。,4、1941年，比德耳（Beadle)和塔图姆（Tatum)用X射线和紫外线照射，使链霉菌发生变异获得了营养缺陷型。,5、1943年，瓦克斯曼（Waksman）分离出链霉素产生菌。,6、1944年，艾弗里(Avery)第一次证明遗传的物质基础是DNA。,7、1946年，Ledberg和Tatum发现细菌确有接合过程。1952年，Zinder与Ledberg发现了细菌的普遍转导。,8、1953年，华特生（Watson)与克里克（Crick)提出了DNA的双螺旋分子结构模型和半保留复制假说。,9、1961年，莫诺（Monod）和雅各布（Jacob)提出了操纵子学说。,10、1963年，尼伦伯格(Nirenberg)提出了遗传密码的理论。,11、1970年，Temin发现了反转录酶。,12、1973年，柯汉（Cohen）提出了基因工程的理论。,13、19821983年，Prusiner发现了阮病毒。,14、19831984年，Gallo分离鉴定了爱滋病毒，Mullis建立PCR技术。,15、1995年，人类完成了流感嗜血杆菌全基因组的测序工作。,16、1997年，人类完成了酵母菌全基因组的测序工作。,17、2001年，人类基因组图框架数据结果正式发表。,18、2002年，水稻基因组图框架数据结果正式发表。, 微生物基因组测序为生命科学开辟了新的研究领域，如生物信息学、比较基因组学、功能基因组学等。 微生物基因组测序为微生物学、医学和免疫学等提供了新的思路和方法。 微生物基因组测序对于后基因组时代，研究基因与功能之间的相互关系将起着重大作用。 微生物作为理想的模式生物，其基因组测序技术和方法对于高等生物的基因组测序具有重要的指导和借鉴意义。,第三节 微生物与人类的关系,微生物

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