微生物学课件：绪论.ppt

绪绪 论论一、微生物学的研究对象一、微生物学的研究对象微微生生物物（（microorganism,microbe））是是直直径径小小于于0.1mm肉眼看不见或看不清的微小生物总称肉眼看不见或看不清的微小生物总称 原核类：细菌原核类：细菌(真细菌，古细菌真细菌，古细菌)，放线菌，，放线菌， 蓝细菌，支原体，立克次氏体，衣原体蓝细菌，支原体，立克次氏体，衣原体 真核类：真菌真核类：真菌(酵母菌，霉菌，蕈菌酵母菌，霉菌，蕈菌)微生物微生物 原生动物：原生动物： 显微藻类：显微藻类： 非非细细胞胞类类：：病病毒毒，，亚亚病病毒毒(类类病病毒毒, 拟拟病病毒毒, 朊朊病病毒毒) 二、微生物的发展简史二、微生物的发展简史1、、 史前期（史前期（~1676））我国古代对微生物的认识和利用（制曲、酿酒技术）我国古代对微生物的认识和利用（制曲、酿酒技术）2、初创期（、初创期（1676~1861））列文虎克列文虎克(荷兰荷兰)：为微生物形态学发展做出重要贡献。

为微生物形态学发展做出重要贡献1））利利用用单单式式显显微微镜镜观观察察了了许许多多微微小小生生物物，，并并于于1676年年首首次次观观察察到到形形态态微微小小、、作作用用巨巨大大的的细细菌菌，，从从而而解解决决了了认认识识微微生生物物世界个体微小难以发现的障碍；世界个体微小难以发现的障碍；（（2）） 一一生生制制作作了了419架架显显微微镜镜或或放放大大镜镜，，放放大大倍倍数数最最高高达达266倍；倍；（（3））约发表了约发表了400篇论文，其中篇论文，其中375篇发表在英国皇家学会篇发表在英国皇家学会 3、奠基期（、奠基期（1861~1897））巴斯德（法国）：为微生物学奠基人主要贡献有：巴斯德（法国）：为微生物学奠基人主要贡献有：（（1））开开始始客客观观上上以以辨辨证证唯唯物物主主义义的的“实实践践－－理理论论－－实实践践”的的思思想方法指导科学实验想方法指导科学实验（（2））建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术（（3））把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平（（4））借借助助于于良良好好的的研研究究方方法法,开开创创了了寻寻找找病病原原微微生生物物的的黄黄金金时时期期,如人的狂犬病、家蚕微粒子病、牛羊的炭疽病等如人的狂犬病、家蚕微粒子病、牛羊的炭疽病等（（5））提出了生命只能来自生命的胚种学说提出了生命只能来自生命的胚种学说（（6））微生物学开始建立微生物学开始建立Where do the microorganisms come from?Where do the microorganisms come from?Spontaneous generation?Spontaneous generation?Heat was used to kill the microorganisms in the liquidHeat was used to kill the microorganisms in the liquidWhen dust was prevented from reaching the sterilized When dust was prevented from reaching the sterilized liquid, nor microorganisms grew in the liquidliquid, nor microorganisms grew in the liquidContact with dust resulted in growth of microorganisms in the liquidContact with dust resulted in growth of microorganisms in the liquid-disproved spontaneous generation-disproved spontaneous generation科赫科赫(德国德国):细菌学奠基人细菌学奠基人科赫学派的重要贡献有科赫学派的重要贡献有:（（1））建建立立了了研研究究微微生生物物的的一一系系列列重重要要方方法法，，尤尤其其在在分分离离微微生生物物纯纯种种方方面面和和观观察察细细菌菌的的多多种种染染色色方方法法、、悬悬滴培养法滴培养法、、显微摄影技术显微摄影技术等；等；（（2））利利用用平平板板分分离离法法寻寻找找到到多多种种传传染染病病的的病病原原，，如如炭炭疽疽病病菌菌、、结结核核杆杆菌、链球菌、霍乱弧菌等；菌、链球菌、霍乱弧菌等；（（3））提提出出了了证证实实病病原原微微生生物物的的科科赫赫法则。

法则4、发展期（、发展期（1897~1953））E.Buchner（（德国）：生物化学奠基人德国）：生物化学奠基人 发展期的主要成果有发展期的主要成果有（（1））进入了微生物生化水平的研究进入了微生物生化水平的研究2））应用微生物的分支学科更为广大应用微生物的分支学科更为广大,出现了抗生素等新学科出现了抗生素等新学科3））开开始始出出现现微微生生物物学学史史上上的的第第二二个个“淘淘金金热热”——寻寻找找各各种种有益微生物代谢产物的热潮有益微生物代谢产物的热潮4））在在各各微微生生物物应应用用学学科科较较深深入入发发展展的的基基础础上上，，一一门门以以研研究究微微 生生物物基基本本生生物物学学规规律律的的综综合合学学科科——普普通通微微生生物物开开始始形形成成，，代表人物是美国加里福尼亚大学伯克利分校的代表人物是美国加里福尼亚大学伯克利分校的M.Doudoroff5））各各相相关关学学科科和和技技术术方方法法相相互互渗渗透透，，相相互互促促进进，，加加速速了了微微生生物学的发展物学的发展5、成熟期（、成熟期（1953~）） J.watson和和F.Crick：：分子生物学奠基人分子生物学奠基人（（1））广广泛泛运运用用分分子子生生物物学学理理论论和和现现代代研研究究方方法法，，深深刻刻揭揭示示微微生物的各种生命活动规律；生物的各种生命活动规律；（（2））以以基基因因工工程程为为主主导导，，把把传传统统的的工工业业发发酵酵提提高高到到发发酵酵工工程程新水平；新水平；（（3））大大量量理理论论性性、、交交叉叉性性、、应应用用性性和和实实验验性性分分支支学学科科飞飞速速发发展；展；（（4））微微生生物物学学的的基基础础理理论论和和独独特特实实验验技技术术推推动动了了生生命命科科学学各各领域的飞速发展；领域的飞速发展；（（5））微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来三、微生物的五个特点三、微生物的五个特点1、体积小，面积大、体积小，面积大 比比表表面面积积值值＝＝面面积积/体体积积，，1cm3豌豌豆豆比比表表面面积积值值是是6，，球球菌的是菌的是60000。

2、吸收多，转化快、吸收多，转化快 发发酵酵乳乳糖糖的的细细菌菌如如E.coli在在1小小时时内内可可分分解解其其自自重重1000～～10000倍的乳糖倍的乳糖 产产朊朊假假丝丝酵酵母母Candida utilish合合成成蛋蛋白白质质的的能能力力比比大大豆豆强强100倍，比食用公牛强倍，比食用公牛强10万倍3、生长旺，繁殖快、生长旺，繁殖快 1个个E.coli细细胞胞在在合合适适的的条条件件下下20分分钟钟可可分分裂裂1次次，，24小小时时可分裂可分裂72次，后代数可达次，后代数可达4722×106万亿万亿 ，重约，重约4722吨4、适应强，易变易、适应强，易变易适应强，易变易的原因：适应强，易变易的原因：（（1））微生物多为单细胞；微生物多为单细胞；（（2））单倍体；单倍体；（（3））与外界环境直接接触；与外界环境直接接触；（（4））繁繁殖殖快快，，能能在在短短时时间间内内繁繁殖殖出出大大量量后后代代，，其其变变异异频频率率在在10－－5～～10－－10时短时间内也可以产生大量变异的后代时短时间内也可以产生大量变异的后代5、分布广，种类多、分布广，种类多（（1）物种的多样性）物种的多样性 1995年已记载的种类约年已记载的种类约20万种：原核生物万种：原核生物3500种种 真菌真菌9万种万种 病毒病毒4000种种 原生动物和藻类原生动物和藻类10万种万种 估计微生物的总数在估计微生物的总数在50~600万种万种 （（2）生理代谢类型的多样性）生理代谢类型的多样性（（3）代谢产物的多样性）代谢产物的多样性（（4）遗传基因的多样性）遗传基因的多样性（（5）生态类型的多样性）生态类型的多样性四、微生物学及其分科四、微生物学及其分科1、、微微生生物物学学（（Microbiology））：：是是在在细细胞胞、、分分子子或或群群体体水水平平上上研研究究微微生生物物的的形形态态构构造造、、生生理理代代谢谢、、遗遗传传变变异异、、生生态态分分布布和和分分类类进进化化等等生生命命活活动动基基本本规规律律，，并并将将其其应应用用于于工工业业发发酵酵、、医医药药卫卫生生、、生生物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2、微生物学的任务：、微生物学的任务：发掘发掘、、利用利用、、改善改善和和保护保护有益有益微生物，微生物，控制控制、、消灭消灭或或改造改造有害微生物，为人类有害微生物，为人类社会的进步服务社会的进步服务3、微生物学的分科：、微生物学的分科：（（1）按）按研究微生物的基本生命活动规律研究微生物的基本生命活动规律为目的分：为目的分： 微生物分类学微生物分类学 微生物生理学微生物生理学 微生物遗传学微生物遗传学 微生物生态学微生物生态学 分子微生物学等分子微生物学等（（2）按微生物）按微生物应用领域应用领域分：分： 工业微生物学工业微生物学 医学微生物学医学微生物学 农业微生物学农业微生物学 药用微生物学药用微生物学 食品微生物学等食品微生物学等（（3）按）按研究的微生物对象研究的微生物对象分：分： 细菌学细菌学 真菌学真菌学 病毒学病毒学 原核微生物学原核微生物学 自养菌生物学自养菌生物学 厌氧菌生物学等厌氧菌生物学等（（4）按）按微生物所处生态环境微生物所处生态环境分：分： 土壤微生物学土壤微生物学 微生态学微生态学 海洋微生物学海洋微生物学 环境微生物学等环境微生物学等（（5）按）按学科间的交叉、融合学科间的交叉、融合分：分： 化学微生物学化学微生物学 分析微生物学分析微生物学 微生物信息学微生物信息学 微生物生物工程学等微生物生物工程学等（（6）按）按实验方法、技术实验方法、技术分：分： 实验微生物学实验微生物学 微生物研究方法等微生物研究方法等五、微生物学的未来五、微生物学的未来 微生物学对于人类面临的新的和再现的传染病威微生物学对于人类面临的新的和再现的传染病威胁以及发展高效而不破坏环境的工业技术都是需要胁以及发展高效而不破坏环境的工业技术都是需要的。

的1．新传染病不断地出现，而老疾病又再一次广泛传播并具．新传染病不断地出现，而老疾病又再一次广泛传播并具破坏性爱滋病、出血热和结核病就是新的和再现的传染破坏性爱滋病、出血热和结核病就是新的和再现的传染病的最好例证微生物学家必须对这些威胁（其中还存在病的最好例证微生物学家必须对这些威胁（其中还存在许多未知因素）提出应对措施许多未知因素）提出应对措施 2．．微微生生物物学学家家们们必必须须寻寻找找使使已已确确定定的的传传染染病病停停止止传传播播的的途途径径抗抗生生素素抗抗性性的的增增加加将将是是一一个个持持续续性性问问题题，，特特别别是是多多重重抗抗药药性性的的传传播播，，它它们们能能使使现现代代医医学学治治疗疗对对病病原原体体无无效效微微生生物物学学家家们们不不得得不不研研制制新新药药和和发发现现减减缓缓或或阻阻止止抗抗药药性性传传播播的的途途径径必必须须发发展展新新疫疫苗苗，，来来预预防防像像爱爱滋滋病病这这类类的的疾疾病病显显然然，，这这些些问问题的解决将需要利用分子生物学技术和题的解决将需要利用分子生物学技术和DNA重组技术重组技术3．．应应该该研研究究传传染染性性因因子子与与慢慢性性病病（（如如自自身身免免疫疫和和心心血血管管病病））之间的关系，这些慢性病可能部分由感染所引起。

之间的关系，这些慢性病可能部分由感染所引起4．．我我们们现现在在对对病病原原体体与与宿宿主主细细胞胞如如何何相相互互作作用用和和致致病病途途径径的的了了解解还还只只是是开开始始，，有有关关宿宿主主是是如如何何抗抗病病原原体体入入侵侵的的，，我我们们还有很多东西需要进一步认识还有很多东西需要进一步认识5．．微微生生物物在在工工业业和和环环境境控控制制中中的的作作用用日日益益显显得得重重要要，，我我们们必必须须学学会会如如何何以以多多种种新新的的途途径径来来利利用用微微生生物物，，例例如如，，微微生生物物能能够够：：（（a））用用作作高高品品质质食食物物和和其其他他实实用用产产品品（（像像工工业业用用酶酶））的的来来源源；；（（b））降降解解污污染染物物和和有有毒毒废废物物；；（（c））用用作作治治疗疗疾疾病病和和提提高高农农业业生生产产率率的的载载体体此此外外，，在在防防止止微微生生物物损损害害食食品和农作物方面也一直显示其重要性品和农作物方面也一直显示其重要性6. 微微生生物物的的多多样样性性是是值值得得研研究究的的另另一一个个领领域域实实际际上上, 据据估估计计已已经经培培养养的的微微生生物物种种群群还还不不到到地地球球上上的的1%。

我我们们必必须须研研究究开开发发新新的的分分离离技技术术和和恰恰当当的的微微生生物物分分类类方方法法,该该分分类类包包括括在在实实验验室室不不能能培培养养的的微微生生物物对对生生活活在在极极端端环环境境中中的的微微生生物物也也有有大大量量的的工工作作需需要要做做，，发发现现新新的的微微生生物物将将可可能能引引导导工工业业制制造造更更加加进进步步和和增增强强环环境境控制7. 微微生生物物群群落落常常常常呈呈生生物物膜膜状状生生活活，，这这些些生生物物膜膜对对于于医医学学微微生生物物生生态态学学都都是是非非常常重重要要的的生生物物膜膜研研究究刚刚刚刚起起步步，，需需要要很很多多年年我我们们才才能能较较好好地地了了解解它它们们的的本本质质，，才才能能应应用用总总之之，，微生物与微生物的相互作用有待进一步探索微生物与微生物的相互作用有待进一步探索8. 许许多多微微生生物物的的基基因因组组已已测测序序，，在在今今后后几几年年内内，，将将会会有有更更多多的的基基因因组组序序列列被被测测定定这这些些序序列列对对于于了了解解基基因因组组与与细细胞胞结结构构的的关关系系以以及及什什么么是是生生命命存存在在所所必必需需的的最最低低限限度度基基因因组组合合提提供供了了重重要要信信息息。

基基因因组组及及其其功功能能的的分分析析将将伴伴随随生生物物信信息息学学领域和应用计算机研究生物学问题领域和应用计算机研究生物学问题。