微生物学 绪论.ppt

微 生 物 学主讲教师：韩丽珍 副教授授课方式1.课堂教学t教材：以《微生物学教程》为主，54学时t课后思考题2.实验教学t 实验教材：沈萍著《微生物学实验》t 实验学时：九次实验，27学时1.红色：重要内容 2.深兰色：次重要内容 3.黄色：一般内容 4.其他颜色：扩充知识面内容文字颜色提示!!绪 论教学内容1.掌握微生物与微生物学的概念 2.了解微生物学的发展史 3.掌握微生物的特点6.了解微生物对于人类的重要性5.掌握真原核微生物的主要区别4.了解微生物在生物界的地位第一节 微生物与微生 物学 一.微生物二.微生物的类群三.微生物学及其任务四.微生物学的分科 一.微生 物微生物（（MicroorganismMicroorganism））是对所有个体微 小的单细胞和结构极为简单的多细胞、甚至无 细胞结构的低等生物的统称包括原核微生物、真核微生物和非细胞结 构的生物单细胞：大肠杆菌、乳酸杆菌结构简单多细胞：霉菌无细胞结构：病毒真细菌原核微生物 二.微生物的 类群 微 生 物 的 类 群细菌、放线菌、 蓝细菌、衣原体 、支原体、立克 次氏体古细菌嗜盐菌、嗜热菌 、产甲烷细菌 真核微生物 真菌、单细胞藻类和原生动 物 非细胞生物 病毒、类病毒、拟病毒和朊 病毒 细菌—球菌古细菌真菌—酵母菌真菌—蘑菇真核微生物—草履虫病毒—噬菌体三. 微生物学及其任 务 根本任务：开发、利用和改良有益微生物；控制、消灭和改造有害微生物；使微生物能更好地为人类服务。

1.微生物学2.微生物学的任务微生物学（Microbiology）是从群体、细胞和分 子水平等不同层面上研究微生物的形态结构、生理代 谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基 本规律及应用的科学青霉素生产：1943年,20iu./ml发酵液;现在50000iu/ml；疾病：鼠疫、麻风病、SARS、爱滋病、天花；四.微生物学的分 科1.基础微生物学 细菌学 病毒学 真菌学 藻类学 原生动物学按微生物种类分---微生物分类学按过程或功能分微生物生理学 微生物遗传学 微生物生态学 分子微生物学 细胞微生物学 微生物基因组学按与疾病的关系分免疫学医学微生物学流行病学2.应用微生物学按生态环境分土壤微生物学 海洋微生物学 环境微生物学 水微生物学 宇宙微生物学按技术与工艺分分析微生物学 微生物技术学 发酵微生物学 遗传工程按应用范围分工业微生物学 农业微生物学 医学微生物学 药学微生物学 兽医微生物学 食品微生物学 预防微生物学第二节 微生物学的发展 史认识微生物的 “四大障碍”：史前期微 生 物 学 的 发 展 史微生物学的发展大致可划分五个时期：开创期 奠基期 发展期 成熟期“个体微小、群体外貌不显、种间杂居混生和因果难联 ”t16世纪古罗巴 Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物引起的；一.史前期（朦胧阶段 ）t8000年前我国开始出现曲蘖酿酒；t4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；t2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；t公元2世纪张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；t公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”；t公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；二二. .开创期开创期( (形态描述阶段形态描述阶段) )从1676年吕文虎克用自制显微镜观察到微生物个体细 胞起到1861年止，主要对微生物进行形态观察与描述。

代表性人物： 荷兰的眼镜商、 微生物学的创始 人——吕文虎克 (Anthony vanLeeuwenhoek， 1632~1723)吕文虎克的贡献有三个方面： （1）发明了第一台显微镜，一生共制作了419架显微镜和放大镜，放大率为50—300倍，最高达266倍 （2）利用自制显微镜在世界上首先观察到微生物，从而使人类由宏观世界跨入了一个崭新的微观领域，跨越了人类认识微生物世界的“第一道障碍” （3）发表论文约400篇，其中375篇由英国皇家学会发表 观察雨水、污水、血液、体液、辣椒水、腐败物质 、有机物质水浸液、酒、醋、黄油、牙垢等物质， 看到有各种微小的生物，称为“微动体”从1861年巴斯德提出“胚种学说” 起到1897年止三.奠基期（生理水平研究阶段 ）该时期的微生物学研究的特点是：（1）建立了研究微生物所必需的方法和技术，从而克服了认识微生物的第二、三、四个障碍2）借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生物的“黄金时代”3）开始将微生物学从形态描述推进到生理学研究的新水平4）微生物学作为独立学科的雏形开始形成，但还是以应用性分支学科的形式存在 巴斯德（L. Pasteur,1822~1895）是微生物 学的奠基人，是现代微生物学之父。

巴斯德的贡献主要是：（1）彻底否定了“自然发生说” ，提出了生命“胚种学说” 2）发现并证实了发酵是由微生物引起，并分离了引起 发酵的微生物3）建立了巴斯德消毒法（63ﾟＣ30min）4）预防接种—制成狂犬减毒疫苗，鸡霍乱、牛羊炭疽 病疫苗等科赫的贡献主要有三方面： （1）建立微生物学研究基本技术包括分离和纯化细菌 的划线法；平面培养法；培养基的使用（洋菜代替明胶， 玻璃培养皿） （2）利用平板分离技术分离到了多种病原菌，如 炭疽杆 菌、结核杆菌和链球菌、霍乱弧菌 （3）创立了科赫法则（Koch’s postulates，证实病害的 病原体学说）科赫(Robert Koch，1843~1910)是细菌学的奠基人科 赫 法 则a. 在患传染病的动物体中可分离出相应的病原微生物 ，而该微生物在健康动物体内不存在b. 可将病原微生物从动物体内分离出来，在体外进行 纯培养c. 该病原微生物的纯培养物接种到敏感动物后，可引 起相应的典型病症d. 该微生物可从患病动物体内重新分离出来，并可再 次进行纯培养，且与原始的病原微生物相同四.发展期（生化水平研究 阶段） 1897年德国科学家E. Buchner用无细胞的 酵母菌压榨汁中的“酒化酶”（Zymase）对葡萄 糖进行酒精发酵成功，从而开创了微生物生化 水平研究的新时期。

1897~1953年 ）1929年英国人A.Fleming发现青霉素（在长有青 霉的周围不长葡萄球菌）1）微生物学研究进入生化水平的研究阶段此阶段的微生物学研究有以下特点：（2）应用微生物的分支学科更为扩大，出现了抗生素等新学科3）开始寻找微生物的有益代谢产物，出现了微生物学史上的第二个“淘金热” 4）研究微生物基础生物学的综合性学科—— 《普通微生物学》开始形成，其代表人物是美国加州大学伯克利分校的M. Doudoroff5）各相关学科和技术相互渗透、相互促进，加速了微生物学的发展1953年Watson和Crick在《Nature》杂志上发 表DNA双螺旋结构的模型，标志着生命科学进入 了分子生物学研究的新阶段，同样也标志着微生物 学成熟期的到来 五.成熟期（分子生物学水平研究阶 段）t1977 Woese 提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群，Sanger 首次对 f×174噬菌体DNA进行了全序列分析t1982～1983 Prusiner 发现朊病毒(prion)t1983～1984 Mullis 建立PCR技术t1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基因组序列测定完成t1996 第一个自养型古生菌基因组测定完成t 1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成t1953 Watson和Crick 提出DNA双螺旋结构t1970～1972 Arber、Smith和Nathans 发现并提纯了DNA限制性内切酶（1）微生物学从一门应用学科，迅速成长为热门的前沿基础学科。

2）在基础理论研究方面，微生物成为了分子生物学研究的最主要对象3）在应用研究方面，向着更自觉、更高效和可人为控制的方向发展现在微生物已成为新兴的生物技术的主角，微生物学也步入了其发展史上的第三个“淘金热” 这一时期微生物学的特点是：第三节 微生物的特点一.细胞生物的共性二.微生物的特点一. 细胞生物的共 性动、植物 的生命活动规律适用于结构大大简单的微生物吗？答案Yeah1.结构的同一性2.生物化学的同一性3.代谢的同一性4.遗传机制的同一性1.结构的同一性：大多数微生物与其它生物一 样，构成其个体的基本组成单位相同，都由细 胞组成原核细胞真核细胞维生素生长因子相同的化学本质多种辅酶的前体辅酶为细胞代谢所必需2.生物化学的同一性：主要的化学组成成分相 同，尤其蛋白质、核酸、多糖和脂类等大分子 化合物肌肉的糖酵解细菌的乳酸发酵最终产物：乳酸3.代谢的同一性：新陈代谢活动相似4.遗传机制的同一性：所有的生命活动都受基 因控制，并且具有繁殖的能力 对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物肺炎双球菌转化实验病毒重组实验噬菌体感染实验核酸是遗传的物质基础二.微生物的特 点个体小、结构简；种类多、级界宽；数量大、分布广；胃口大、食谱广；易培养、繁殖快；易变异、适应快；休眠长、抗性强；起源早、发现晚。

微生物除与其他生物有许多共同之处外 ，还具有与其他生物不同的特征：细菌和真菌的大小用um表示，一般只能用光学显微镜才能观察到病毒的大小以nm表示，必须借助电镜才能观察到1.个体小、 结构简t 杆菌的平均长度：2 微米t 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度t 10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克t 面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30万这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关火星陨石中发现的细菌化石（直径10nm）迄今最大的细菌是德国科学家H N Schulz发现硫细菌，大 小一般0.1-0.3mm，可达0.75mm,称“纳米比亚硫磺珍珠” 最小的芬兰科学家E O Kajander发现纳米细菌，直径 50nm多数单细胞，少数简单多细胞，病毒无细胞结构2.种类多、级 界宽目前，已发现的微生物仅有10万多种限于人类的研究水平，目前绝大多数微生 物是不可培养的，我们所认识的微生物还不到 自然界微生物总量的1%有人对土壤中DNA的多样性分析后估计自 然界的微生物可能有上千万种 为什么 ？有的微生物生活于一些极端环境中。

如有的微生物生 活于深达万米的海沟中；有的在万米高空仍然存活；有的 在零下几十度的北极和南极仍能生存；有的可生长在高达 百度的温泉中；有的可生活于盐浓度超过20%的死海里 可以这样说微生物“无处不在”人体所含的微生物数量至少在1010个以上水中的微生物少的几个，多的可达上万个；空气中的微生物少则几百个，多则上万个；3.数量大、 分布广大多数微生物生活于土壤中，土壤是微生物生活的栖 息地，每克土壤中微生物的数量可达108个 人体体表及体内存在大量的微生物：皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米；口腔：细菌种类超过500种；肠道：微生物总量达100万亿；粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个t 每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万；t 每张纸币带细菌：900万个；南极Vostok湖冰芯样品中的微生物4.胃口大、食 谱广纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、 石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类 、氰化物等各种有机物均可被作为食物微生物的食谱之广也是动植物无法比拟的 ！消耗自身重量1000倍食物的时间： 大肠杆菌：0.5小时人：100年（按每人50kg体重，每年 消耗500kg食物计算）5.易培养、繁殖快 微生物细胞体积小，表面积大，表面积与体积之 比大，易于吸收营养物质和排除代谢废物，因此，代 谢旺盛，繁殖速度惊人。

例如大肠杆菌在37°C下牛奶中的分裂代时为12.5 分钟，若以平均20分钟计，则单个细菌经24小时可产 生4722×1021个后代，总重达4722吨若将细菌平铺 在地表面，能将地球表面。