微生物微生物与微生物学.ppt

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1、现在学习的是第1页，共67页一一.微生物学：微生物学：生命科学相关专业本科生的必修基础课生命科学相关专业本科生的必修基础课 课程学习课程学习为生命科学的进一步学习及以后的相关工作为生命科学的进一步学习及以后的相关工作打下宽厚的基础打下宽厚的基础u 知晓微生物的基本特性及其生命活动规律；知晓微生物的基本特性及其生命活动规律；u 牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识；牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识；u 了解微生物学科的发展前沿、热点和问题。了解微生物学科的发展前沿、热点和问题。学习学习微生物微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫

2、、分类鉴定；微生物与其他生变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定；微生物与其他生物的相互关系及其多样性；在工、农、医等方面的应用等物的相互关系及其多样性；在工、农、医等方面的应用等。现在学习的是第2页，共67页教学内容：教学内容：第第1章章微生物微生物与微生物学与微生物学第第2章章微生物细胞结构与功能微生物细胞结构与功能第第3章章原核微生物原核微生物第第4章章真核微生物真核微生物第第5章章病毒病毒第第6章章微生物的营养微生物的营养第第7章章微生物的代谢微生物的代谢第第8章章微生物的生长微生物的生长繁殖及其控制繁殖及其控制第第9章章微生物的遗传和变异微生物的遗传和变异第第10章章微生物生态微生物生态

3、总学时总学时56学时，每次课学时，每次课2学时，共学时，共28次课次课现在学习的是第3页，共67页现在学习的是第4页，共67页http:/ and Molecular Biology Reviews Journal of Bacteriology http:/mmbr.asm.orghttp:/jb.asm.orgApplied and EnvironmentalMicrobiology现在学习的是第6页，共67页Trends in MicrobiologyResearch in MicrobiologyFEMS Microbiology Reviews FEMS Microbiology L

4、etters Journal of Microbiological Methods in Applied Microbiology Molecular Microbiology http:/www.blackwell-Cellular Microbiology现在学习的是第9页，共67页Canadian Journal of Microiologyhttp:/www.nrc.ca/cisti/journals/canadahttp:/mic.sgmjournals.orghttp:/现在学习的是第10页，共67页配套教学网站：配套教学网站：华中农业大学华中农业大学 南湖教苑南湖教苑 精品课程精

5、品课程 微生物学微生物学 现在学习的是第11页，共67页现在学习的是第12页，共67页一、一、二、二、微生物的发现和微生物学的建立与发展微生物的发现和微生物学的建立与发展三、三、微生物的类群与特点微生物的类群与特点四、四、微生物与我们微生物与我们-五、五、绪论绪论 讲授内容讲授内容现在学习的是第13页，共67页 虽然目前已定种的微生物只有大约虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的总数的1%现在学习的是第14页，共67页现在学习的是第15页，共

6、67页二、微生物的发现和微生物学的建立与发展二、微生物的发现和微生物学的建立与发展绪论绪论 讲授内容讲授内容（一）微生物的发现（一）微生物的发现（二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基 1.巴斯德巴斯德 2.柯赫柯赫（重点：巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献）（重点：巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献）（三）微生物学发展过程中的重大事件（三）微生物学发展过程中的重大事件（四）（四）20世纪的微生物学世纪的微生物学（微生物学的发展历程及与生物学的关系）（微生物学的发展历程及与生物学的关系）（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（重点）重点）1.微

7、生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象 2对生命科学研究技术的贡献对生命科学研究技术的贡献 3微生物与微生物与“人类基因组计划人类基因组计划”（六（六)我国微生物学的发展我国微生物学的发展（七）微生物学展望（七）微生物学展望现在学习的是第16页，共67页t我国我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒；年前就开始出现了曲蘖酿酒；t4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；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；年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；t公元六世纪公元六世纪(北魏时期北魏时期)贾思勰的巨著贾思勰的巨著“

8、齐民要术齐民要术”；t公元公元2 2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；t公元前公元前112112年年-212-212年间，年间，华佗：华佗：“割腐肉以防传染割腐肉以防传染”；t公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；t16世纪，古罗巴医生世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看疾病是由肉眼看 不见的生物不见的生物(living creatures)引起的；引起的；二、微生物的发现和微生物学的建立与发展二、微生物的发现和微生物学的建立与发展（一）微生物的发现（一）微生物的发现现在学习的是第17页，共

9、67页1664年，英国人虎克（年，英国人虎克（Robert Hooke）曾用原）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶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。上的霉菌进行观察。1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到）首次观察到了细菌。了细菌。现在学习的是第18页，共67页1676年，微生物学的先驱荷兰人年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。他没有上首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在过

10、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。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列文虎克利用业余时间制造过400多架多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为单式显微镜和放大镜，放大率一般为50200倍，倍，现在学习的是第19页，共67页（二）微生物学的奠基（二）微生物学的奠基二、微生物的发现和微生物学的建立与发展二、微生物的发现和微生物学的建立与发展法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis Pasteur）（18221895）德国人柯赫（德国人柯赫（Robert Koch）（18431910）现在学习的是第20页，共67页法国微生物学家巴斯德奠定了微生

11、物生理法国微生物学家巴斯德奠定了微生物生理学基础学基础现在学习的是第21页，共67页1、彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说学说 巴斯德巴斯德 自制了一个自制了一个具有长而弯曲的曲颈瓶具有长而弯曲的曲颈瓶，其中装有有机物浸提，其中装有有机物浸提液，经灭菌后瓶内一直液，经灭菌后瓶内一直保持无菌状态，有机物保持无菌状态，有机物不腐败。不腐败。巴斯德的贡献巴斯德的贡献：现在学习的是第22页，共67页现在学习的是第23页，共67页现在学习的是第24页，共67页柯赫法则：柯赫法则：患病动物体内存在病原患病动物体内存在病原菌菌 从感病个体内可分离出病从感病个体内可分离出病原菌的纯培养体原菌的纯培养

12、体 病原菌的纯培养接种健康病原菌的纯培养接种健康动物会引起相同的病症动物会引起相同的病症 相同的病原菌可以从接种相同的病原菌可以从接种动物体内分离出动物体内分离出现在学习的是第25页，共67页t1867 Lister创立了消毒外科；创立了消毒外科；（三）微生物学发展过程中的重大事件（三）微生物学发展过程中的重大事件t1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；制备抗毒素治疗白喉和破伤风；t1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；t1928 Griffith发现细菌转化；发现细菌转化；t1929 Fleming 发现青

13、霉素；发现青霉素；t1944 Avery等证实转化过程中等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；是遗传信息的载体；t1953 Watson和和Crick提出提出DNA双螺旋结构；双螺旋结构；t19701972 Arber、Smith和和Nathans发现并提纯了发现并提纯了 DNA限制性内切酶限制性内切酶现在学习的是第26页，共67页t 1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群 Sanger首次对首次对f f174噬菌体噬菌体DNA进行了全序列分析；进行了全序列分析；t 19821983 Prusiner发现朊病毒发现朊病毒(pr

14、ion)；t 19831984 Mullis 建立建立PCR技术；技术；t 1995第一个独立生活的细菌第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌)全基团组序列全基团组序列 测定完成；测定完成；t 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；t 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；现在学习的是第27页，共67页现在学习的是第28页，共67页要点回顾要点回顾现在学习的是第29页，共67页非细胞型微生物：病毒、类病毒、朊病毒非细胞型微生物：病毒、类病毒、朊病毒、拟病毒、拟病毒细胞型微生物细胞型微生物

15、原核微生物：细菌、放线菌、古细菌原核微生物：细菌、放线菌、古细菌 蓝细胞、支原体等蓝细胞、支原体等真核微生物：真菌（霉菌、酵母菌）真核微生物：真菌（霉菌、酵母菌）藻类、原生动物等藻类、原生动物等二、微生物的类群二、微生物的类群现在学习的是第30页，共67页史前期史前期 1676 初创期初创期 16761860 奠定期奠定期 18611896发展期发展期 18971952成熟期成熟期 1953现在学习的是第31页，共67页现在学习的是第32页，共67页微生物学微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、构、生理生化、遗传变异以及

16、微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。科。现在学习的是第33页，共67页现在学习的是第34页，共67页现在学习的是第35页，共67页Fungi Plants Animals ProtistaProkaryotaeVirus六界系统六界系统现在学习的是第36页，共67页ArchaebacteriaEubacteriaEukaryotes三界系统三界系统现在学习的是第37页，共67页（四）（四）20世纪的微生物学世纪的微生物学微生物学：微生物学：鉴定病原菌、鉴定病原菌、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、寻

17、找化学治疗药物、寻找化学治疗药物、分析微生物的代谢活性。分析微生物的代谢活性。普通生物学：普通生物学：细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、植物和动物的遗传和进化的机制。植物和动物的遗传和进化的机制。（微生物学的发展历程及生物学的关系）（微生物学的发展历程及生物学的关系）现在学习的是第38页，共67页肌肉的糖酵解酵母菌乙醇发酵维生素生长因子“生物化学的同一性”现在学习的是第39页，共67页对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物生化突变细菌基因水平转移微生物遗传学微生物遗传学肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验病毒重组实

18、验噬菌体感染实验噬菌体感染实验核酸是遗传的物质基础核酸是遗传的物质基础现在学习的是第40页，共67页二、微生物的发现和微生物学的建立与发展二、微生物的发现和微生物学的建立与发展 20世纪世纪40年代后，微生物自身的特点使其成为生物年代后，微生物自身的特点使其成为生物学研究的学研究的“明星明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。现在学习的是第41页，共67页（五）微生物学在生命科学发展中的重要地

19、位（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位1微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象，微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象，对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破t 基因和酶关系的阐明及基因和酶关系的阐明及“一个基因一个酶一个基因一个酶”的假说；的假说；t 遗传的物质基础的阐明；遗传的物质基础的阐明；t 基因概念的发展；基因概念的发展；t 遗传密码的破译；遗传密码的破译；t 基因表达调控机制的研究；基因表达调控机制的研究；t 生物大分子合成的中心法则；生物大分子合成的中心法则；现在学习的是第42页，共67页2对生命科学研究技术的贡献

20、对生命科学研究技术的贡献细胞的人工培养细胞的人工培养突变体筛选突变体筛选DNA重组技术和遗传工程重组技术和遗传工程3微生物与微生物与“人类基因组计划人类基因组计划”作为模式生物；作为模式生物；基因与基因组的功能研究的重要工具基因与基因组的功能研究的重要工具;现在学习的是第43页，共67页 微生物具备生命现象的特性和共性，是微生物具备生命现象的特性和共性，是21世纪进一步解决世纪进一步解决生物学重大理论问题，生物学重大理论问题，如生命起源与进化如生命起源与进化，物质运动的基本规物质运动的基本规律律等，和实际应用问题，如等，和实际应用问题，如新的微生物资源的开发利用新的微生物资源的开发利用，能源能

21、源、粮粮食食等的最理想的材料。等的最理想的材料。（六）（六）21世纪微生物学世纪微生物学现在学习的是第44页，共67页现在学习的是第45页，共67页个体小个体小:现在学习的是第46页，共67页德国科学家德国科学家H.N.Schulz等等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium）其大小可达其大小可达0.75 mmThiomargarita namibiensis-“纳米比亚硫磺珍珠纳米比亚硫磺珍珠”最大的细菌最大的细菌最小的细菌：最小的细菌：芬兰科学家芬兰科学家E.O.Kajander等发现了一种

22、能引起尿等发现了一种能引起尿结石的纳米细菌，其直径最小仅为结石的纳米细菌，其直径最小仅为50nm。现在学习的是第47页，共67页现在学习的是第48页，共67页代谢快：代谢快：消耗自身重量消耗自身重量2000倍食物的时间：倍食物的时间：大肠杆菌：大肠杆菌：1小时小时人人 ：500年（按年（按400斤斤/年计算）年计算）电视剧电视剧“康熙王朝康熙王朝”主题歌：好想再活主题歌：好想再活500年年现在学习的是第49页，共67页繁殖快：繁殖快：24小时后：小时后：4722366500万亿个后代，重量达万亿个后代，重量达4722吨吨48小时后：小时后：2.2 10 43个后代，重量达个后代，重量达2.2

23、10 25 吨吨相当于相当于4000个地球的重量！个地球的重量！大肠杆菌大肠杆菌一个细胞重约一个细胞重约10 12 克，克，平均平均20分钟繁殖一代分钟繁殖一代一头一头500 500 kgkg的公牛，的公牛，2424小时生产小时生产 0.5 0.5 kgkg蛋白质蛋白质,而同样重量的酵母菌，以糖液（如糖蜜）和氨水为原料，而同样重量的酵母菌，以糖液（如糖蜜）和氨水为原料，2424小时可以生产小时可以生产 50000 50000 kgkg优质蛋白质。优质蛋白质。现在学习的是第50页，共67页分布广：分布广：人迹可到之处，微生物的分布必然很多，人迹可到之处，微生物的分布必然很多，而人迹不到的地方，也

24、有大量的微生物存在！而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！t 强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；t 数十公里的高空（最高为离地数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样公里，须用火箭采样）；）；t 几千米的地下；几千米的地下；t 常年封冻的冰川；常年封冻的冰川；现在学习的是第51页，共67页现在学习的是第52页，共67页现在学习的是第53页，共67页抗（逆）性强：抗（逆）性强：抗热：抗热：有的细菌能在有的细菌能在265个大气压个大气压，250 的条件下生长；的条件下生长；自然界中细菌生长的最高温度可以达到自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ；有些细菌的芽孢，

25、需有些细菌的芽孢，需加热煮沸加热煮沸8小时小时才被杀死；才被杀死；抗寒：抗寒：有些微生物可以在有些微生物可以在12 30的低温生长；的低温生长；抗酸碱：抗酸碱：细菌能耐受并生长的细菌能耐受并生长的pH范围：范围：pH 0.5 13；耐渗透压：耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl,32%)中中 都有微生物生长；都有微生物生长；抗压力：抗压力：有些细菌可在有些细菌可在1400个大气压下生长；个大气压下生长；现在学习的是第54页，共67页休眠长：休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢）：世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年亿年Nature 407,897-900(200

26、0)现在学习的是第55页，共67页起源早：起源早：38亿年前，生命在海洋中出现26亿年前，陆地上就可能存在微生物发现晚：发现晚：300多年前人们才真正发现微生物的存在现在学习的是第56页，共67页 微生物与人类微生物与人类现在学习的是第57页，共67页酿酒：啤酒、白酒、黄酒、葡萄酒。酿酒：啤酒、白酒、黄酒、葡萄酒。利用微生物生产调味品利用微生物生产调味品：利用微生物生产酶制剂利用微生物生产酶制剂：用微生物生产有机酸用微生物生产有机酸：用微生物生产核酸：用微生物生产核酸：用微生物冶金：用微生物冶金：一、微生物与工业一、微生物与工业现在学习的是第58页，共67页二、微生物与农业二、微生物与农业微生

27、物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害。的病虫害。现在学习的是第59页，共67页三、微生物与能源三、微生物与能源微生物与石油资源的开采和利用微生物与石油资源的开采和利用纤维素转化为乙醇纤维素转化为乙醇燃料酒精燃料酒精甲烷沼气；甲烷沼气；研制微生物电池研制微生物电池利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生产产“清洁能源清洁能源”-氢气；氢气；现在学习的是第60页，共67页利用微生物生产的利用微生物生产的PHB（聚羟基丁酸酯）制（聚羟

28、基丁酸酯）制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；造易降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。利用微生物技术来监察环境的污染度。四、微生物与环境保护四、微生物与环境保护现在学习的是第61页，共67页微生物无处不在，微生物无处不在，我们无时不生活在我们无时不生活在“微生物的海洋微生物的海洋”中中。现在学习的是第62页，共67页t 家居环境家居环境（菜板、抹布等）（菜板、抹布等）t 人体体表及体内人体体表及体内（口腔、皮肤、肠道等）（口腔、皮肤、肠道等）t纸币纸币t 空气空气（每个喷嚏的飞沫含

29、每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患个细菌，重感冒患者为者为8500万万）现在学习的是第63页，共67页t土壤中土壤中现在学习的是第64页，共67页t 物质循环；物质循环；微生物是人类的朋友！微生物是人类的朋友！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技术；基因工程为代表的现代生物技术；五、微生物与人类健康五、微生物与人类健康现在学习的是第65页，共67页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？现在学习的是第66页，共67页少数微生物也是人类的敌人少数微生物也是人类的敌人！天花；天花；鼠疫；鼠疫；艾滋病；艾滋病；疯牛病；疯牛病；埃博拉病毒；埃博拉病毒；SARS；禽流感；禽流感；现在学习的是第67页，共67页