生物2011微生物界.pdf

一、微生物学的发展简史1、古代对微生物的认识和利用1、古代对微生物的认识和利用我国8000年前就开始出现了我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒曲蘖酿酒；4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著；4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著“齐民要术齐民要术”；公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；公元前112年-212年间，华佗：；公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染割腐肉以防传染”；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(鞑靼人-罗马人)； 16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures)引起的；；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(鞑靼人-罗马人)； 16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures)引起的；2、微生物学的初创时期2、微生物学的初创时期1664年，1664年，英国人虎克英国人虎克英国人虎克英国人虎克（Robert Hooke）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察；（Robert Hooke）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察；1676年，微生物学的先驱荷兰人1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克列文虎克列文虎克首次观察到了细菌列文虎克首次观察到了细菌。

他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员列文虎克利用业余时间制造过400多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为50~300倍，发表过约他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员列文虎克利用业余时间制造过400多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为50~300倍，发表过约400400篇论文，其中绝大部分（375篇）寄往英国皇家学会发表篇论文，其中绝大部分（375篇）寄往英国皇家学会发表3、微生物学发展的奠基者3、微生物学发展的奠基者(1) (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的发现并证实发酵是由微生物引起的：：化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病酒病”和和“蚕病蚕病”..（2）彻底否定了（2）彻底否定了“自然发生自然发生”学说:学说:著名的著名的曲颈瓶试验曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败3) 免疫学(3) 免疫学：：预防接种首次制成狂犬疫苗预防接种首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献： (4)其他贡献： 巴斯德消毒法巴斯德消毒法----60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物----60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物（2）科赫（Robert Koch），德国人，（1843～1910）（2）科赫（Robert Koch），德国人，（1843～1910）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献（1）微生物学基本操作技术方面的贡献①细菌纯培养方法的建立土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）②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①细菌纯培养方法的建立土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）②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(2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：(2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：①具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；②发现了肺结核病的病原菌；①具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；②发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）（1905年获诺贝尔奖）③证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则③证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则————病原微生物的柯赫原则病原微生物的柯赫原则病原微生物的柯赫原则病原微生物的柯赫原则———— 1、在每一相同病例中都出现这种微生物；2、从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。

1、在每一相同病例中都出现这种微生物；2、从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来1、青霉素1、青霉素英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗疾病的新纪元英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗疾病的新纪元二、微生物的展望病毒学家，朱既明院士青绿色霉菌病毒学家，朱既明院士青绿色霉菌1945年采用我国自己分离的菌种研制青霉素成功,香港理工大学教授蔡宏花费16 年时间，研究的香港理工大学教授蔡宏花费16 年时间，研究的“用活性污泥生产可降解塑料用活性污泥生产可降解塑料”项目，获得了2008 德国纽伦堡工业发明奖项目，获得了2008 德国纽伦堡工业发明奖“国际创意、发明及新产品展金奖国际创意、发明及新产品展金奖” 用从活性污泥中萃取的微生物来生产百分百可降解的塑料成为最可行替代石油塑料的材料这种材料可被完全降解为二氧化碳与水 用从活性污泥中萃取的微生物来生产百分百可降解的塑料成为最可行替代石油塑料的材料这种材料可被完全降解为二氧化碳与水 微生物的力量不可估量微生物的力量不可估量工人正在向被石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的工人正在向被石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的细菌（NG80-2）细菌（NG80-2）长起来。

长起来一种嗜热土壤芽孢杆菌，并取名为“NG80-2”它在45摄氏度至73摄氏度的条件下存活，能以原油为唯一的“食物”，一种嗜热土壤芽孢杆菌，并取名为“NG80-2”它在45摄氏度至73摄氏度的条件下存活，能以原油为唯一的“食物”，三、微生物的概念• 微生物(Microorganism,microbe) 是指一大类形体微小、结构简单的低等生物的总称微生物的概念• 三个要点: • 小：观察借助光镜；测量单位为 微米或纳米； • 简：简单多细胞;单细胞;无细胞 结构 • 低：进化程度低，为原始的生命 形式；四、微生物的特点• 比面值: 人=1; 大肠杆菌(E.coli)=30万; • 有利于物质交换和能量、信息的交换； • 正是由于微生物的比表面积大的这一特性，才决定了其它所具有的特性（另四个特性）1、个体最小，比面值最大（比面值=面积/体积)2、吸收多转化快发酵乳糖的细菌一小时可以分解自身体重一千至一万倍的乳糖，产朊假丝酵母蛋白质合成能力是大豆的一百倍，肉用牛的10万倍所以微生物比表面积大，吸收快、多，被誉为活的化工厂，人们利用这一特性的有利方面进行工业发酵生产等等微生物的五大特点微生物的五大特点大肠杆菌在适宜条件下，分裂一次仅需12.5-20min，若20min分离一次，每昼夜可分裂72次，一个细菌的后代数4722366500万亿个，总重约可达4772吨，两天左右为2.2×1043个，等于4000个地球的重量，但事实上不会如此，尚有许多不利因素。

3、生长旺繁殖快微生物的五大特点微生物的五大特点利用微生物生长旺、繁殖快和可以生产有利物质进行生物学基本理论研究（缩短周期、减少经费），但对于有害微生物即有害人畜的微生物，有损于物品的微生物，则会给人类带来巨大的危害微生物的五大特点微生物的五大特点1）适应强 微生物的适应能力是任何高等动、植物无法比拟的，其原因亦与其体积小有关体积小，含的蛋白质少，无用蛋白不贮存用时诱导产生，具有灵活的代谢调控机制4、适应强易变异微生物的五大特点微生物的五大特点微生物的适应性强，更突出的表现在“极端环境”下，它们能生存，堪称生物界之最在深海250℃，甚至300℃有耐热的硫细菌，在0―-196℃（液氮）甚至-25 3℃（液氢）它们可以保持生命；在32%的饱和盐水中有嗜盐菌；在干燥条件下，芽孢可存在几十到上百上千年；在5-10%（0.5~1.0mol/L pH0.5）的H2SO4中有氧化硫杆菌；脱氧硫杆菌在pH10.7可生长；青霉和曲霉也能在pH9~11条件下生长微生物的五大特点微生物的五大特点人、哺乳动物辐射半致死量低于1000R（伦琴），E.coli为10000R，酵母菌30000R，原生动物100000R，耐辐射微球菌高达750000R，酵母抗500个大气压，某些细菌、霉菌为3000个大气压，植物病毒5000个大气压，地球大洋最深处的关岛附近的马里亚纳海沟，深11034m，压力为1103.4个大气压，但仍有细菌生存。

此外耐缺氧、耐毒物的微生物也较为常见微生物的五大特点微生物的五大特点2）变异性突变频率（繁殖一代过程中产生的突变个体占总个体的比率）一般为10-5—10-10,因其繁殖快,数量多,与外界环境直接接触,因而在短时间内可出现大量变异的后代. 如将金黄色葡萄球菌在含有青霉素的培养基上经过长期培育，可以获得金黄色葡萄球菌抗青霉素的菌株 此外,微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点.1）分布广 因其体积小，易传播，适应性强，哪都有它们的成员人、动物体内外，宇宙自然环境的万米深海、万米高空、地层深处到处分布5、分布广种类多微生物的五大特点微生物的五大特点高山、深海、污水、冰川、沙漠、油井、无孔不入，随遇而安2）种类多 据估计，微生物的总数约在50万至600万种之间，其中已记载过的仅约20万种微生物种类多的表现为：微生物的五大特点微生物的五大特点⑴微生物的生理代谢类型多 ⑵代谢产物种类多,仅就E.coli一种即可生产2000－3000种蛋白质 ⑶种数多，而且还不断的发现新种种类多微生物的五大特点微生物的五大特点繁殖最快• 大肠杆菌在合适的生长条件下,细胞分裂一次只需12.5-20min。

昼夜分裂72次的话，总重约可达4772吨; 一般培养液的菌浓度为108-109个/ml意义：发酵工业：1KG酵母菌以糖蜜和氨水为主要养料，24h内可合成100kg的优质蛋白质五、微生物的种类一、原核生物细菌、放线菌、衣原体、支原体、蓝细菌；二、真核生物 真菌（霉菌、酵母菌）、原生动物(单细胞 胞动物：草履虫、变形虫等）、藻类； 三、非细胞生物 病毒、类病毒, 朊病毒,卫星等；微生物的种类 微生物：个体微小、结构简单的一类低等生物um 级：光镜下可见（细胞） 小（个体微小）nm 级：电镜下可见（细胞器、病毒） 少数肉眼可见 单细胞 简（结构简单）简单多细胞 非细胞 原核类：细菌，放线菌，支原体， 立克次氏体，衣原体，蓝细菌 低（进化地位低） 真核类：真菌（酵母菌，霉菌）， 原生动物，显微藻类非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒， 拟病毒，朊病毒）第二节原核微生物的形态和构造一、细菌二、放线菌三、蓝细菌：一、细菌二、放线菌三、蓝细菌：螺旋藻、地耳、大部分引发螺旋藻、地耳、大部分引发“赤潮赤潮”的藻类的藻类四、支原体、立克次氏体和衣原体四、支原体、立克次氏体和衣原体细菌Bacteria细菌的基本特点体小而细 壁坚而韧 二等分裂 水生性强的单细胞原核单细胞原核微生物最大的细菌—纳米比亚的硫珍珠在显微镜下硫磺珍珠以链珠状丛聚，自然状态下存活于硫化氢浓度高的海底沈积物中，硫化氢对动物极毒，但却是硫磺珍珠的食物，它在细胞壁内存着硝酸盐，以之来氧化硫化氢。

细菌呈球形细胞，阔度普遍有0.1-0.3毫米，但有些大至0.75毫米它们的数量很多，住在纳米比亚海岸的沉淀物(sediments)，因含有微小的硫磺颗粒，所以发出闪烁的白色当它们排列成一行的时候，就好像一串闪亮的珍珠链因此，舒尔斯和其他研究人员便把它命名为“纳米。