微生物学绪论课件.ppt

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1、第一章第一章 绪论绪论主要内容主要内容什么是微生物？什么是微生物？微生物的特点微生物的特点微生物学的发展史微生物学的发展史微生物学发展促进了人类进步微生物学发展促进了人类进步微生物学及其分科微生物学及其分科生物界的组成生物界的组成生物界生物界宏生物宏生物动物、植物动物、植物微生物微生物真核微生物真核微生物原核微生物原核微生物非细胞型病毒非细胞型病毒一、什么是微生物？什么是微生物？微生物是一切微生物是一切肉眼看不见或看不清肉眼看不见或看不清的微小生物的总的微小生物的总称。是一群称。是一群个体微小个体微小，构造简单构造简单，大多数是单细胞，大多数是单细胞，少数是多细胞（如霉菌），还有些没有细胞结构

2、少数是多细胞（如霉菌），还有些没有细胞结构（如病毒）的（如病毒）的低等生物低等生物，包括原核微生物、真核微，包括原核微生物、真核微生物和非细胞生物。生物和非细胞生物。m（微米）级：光学显微镜下可见（细胞）微米）级：光学显微镜下可见（细胞）nm（纳米）级：电子显微镜下可见（细胞器，纳米）级：电子显微镜下可见（细胞器，病毒）病毒）单细胞单细胞 简单多细胞简单多细胞 非细胞（即非细胞（即“分子生物分子生物”）原核类原核类：细菌（真细菌、古细菌）、放线菌、：细菌（真细菌、古细菌）、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝支原体、立克次氏体、衣原体、蓝 细菌（蓝绿藻或蓝藻）等细菌（蓝绿藻或蓝藻）等 真核类

3、：真核类：真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、原真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、原 生动物、显微藻类生动物、显微藻类 非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）朊病毒）小小（个体微小）（个体微小）简简（构造简单）（构造简单）低低（进化地位低）（进化地位低）微微 生生 物物二、微生物的特点（五大共性）二、微生物的特点（五大共性）体积小，面积大体积小，面积大吸收多，转化快吸收多，转化快生长旺，繁殖快生长旺，繁殖快适应强，易变异适应强，易变异分布广，种类多分布广，种类多1、体积小，面积大、体积小，面积大五大共性的基础和关键五大共性的基础和关键优点优点：巨大的营养物质

4、吸收面巨大的营养物质吸收面巨大的代谢废物排泄面巨大的代谢废物排泄面巨大的环境信息交换面巨大的环境信息交换面2、吸收多，转化快吸收多，转化快Candida utilis（产朊假丝酵母）合成蛋白质的能力比产朊假丝酵母）合成蛋白质的能力比大豆强大豆强100倍，比食用公牛强倍，比食用公牛强10万倍。万倍。Escherichia coli（大肠杆菌）在大肠杆菌）在1小时内可分解其自身小时内可分解其自身重重2000倍的乳糖（约为人类的倍的乳糖（约为人类的3,000,000倍）。倍）。优点：优点：超小型超小型“活的催化化工厂活的催化化工厂”的作用。的作用。为微生物高速生长繁殖提供物质基础为微生物高速生长繁殖

5、提供物质基础为物质转化、累积代谢产物提供条件为物质转化、累积代谢产物提供条件3、生长旺、繁殖快生长旺、繁殖快优点：优点：生产效率高，发酵周期短；生产效率高，发酵周期短；缩短科学研究周期，减少空间，降低经费，缩短科学研究周期，减少空间，降低经费，提高效率。提高效率。缺点：缺点：病原微生物或有害微生物：蔓延快、危害病原微生物或有害微生物：蔓延快、危害大大4、适应强、易变异、适应强、易变异适应性适应性-对对“极端环境极端环境”具有惊人的适应力具有惊人的适应力热热 250 300寒寒 69 196盐盐 饱和盐水（饱和盐水（32%NaCl）干干 可保存几千年可保存几千年压压 1400atm辐射辐射酸酸

6、510%H2SO4碱碱 pH 911抗毒、抗缺氧抗毒、抗缺氧变异性变异性变异频率变异频率低低：10-510-10优势在于优势在于数量多、繁殖快数量多、繁殖快，故，故变异数量惊人变异数量惊人。利：青霉素产生菌利：青霉素产生菌Penicillium chrysogenum（产产黄青霉）的产量变异大黄青霉）的产量变异大 20U./1943 50000100000U./目前目前 约约5,000 倍倍弊：弊：致病菌对抗生素的抗药性变异致病菌对抗生素的抗药性变异 金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 0.02 g/ml/1943 耐药量提高耐药量提高10,000倍倍5、分布广，种类多、分布广，种类多分布广：分布广

7、：“无孔不入无孔不入”、“无处不在无处不在”人体肠道正常菌群人体肠道正常菌群种类种类 100400种种总量总量1013个个 占排泄物干重的占排泄物干重的1/3厌氧菌数量是好氧菌的几百至上千倍厌氧菌数量是好氧菌的几百至上千倍万米深海底部的耐热硫细菌万米深海底部的耐热硫细菌耐高温耐高温 100耐高压耐高压 1140atm8.5万米高空中的微生物万米高空中的微生物地层下岩石中的微生物地层下岩石中的微生物球菌、杆菌、真菌球菌、杆菌、真菌种类多种类多物种的多样性物种的多样性动物：动物：150万种万种植物：植物：50万种万种微生物微生物：20万种万种 50 600万种万种生理代谢类型的多样性动植物的总和生

8、理代谢类型的多样性动植物的总和代谢产物的多样性代谢产物的多样性遗传基因的多样性遗传基因的多样性生态类型的多样性生态类型的多样性三、微生物学的发展史三、微生物学的发展史史前期史前期初创期初创期奠基期奠基期发展期发展期成熟期成熟期1、史前期、史前期-朦胧期朦胧期（距今（距今8000年前年前公元公元1676年）年）指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞之前的一指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞之前的一段漫长的时期。段漫长的时期。代表人物和主要成就：代表人物和主要成就：我国劳动人民的我国劳动人民的酿酒制曲技术酿酒制曲技术身在菌中不知身在菌中不知菌菌对微生物视而不见，嗅而不闻，触而不觉，食而不察对微

9、生物视而不见，嗅而不闻，触而不觉，食而不察2、初创期、初创期-形态学期形态学期（1676年年1861年）年）1676年列文虎克用自制的年列文虎克用自制的单式显微镜单式显微镜观察细菌个体观察细菌个体1861年（近年（近200年）。年）。代表人物和主要成就：代表人物和主要成就：荷兰商人荷兰商人 微生物学先驱者微生物学先驱者安东安东列文虎克列文虎克（1632-1723）1676年用自制的年用自制的单式显微镜单式显微镜观察雨水、污水、腐败肉汁等观察雨水、污水、腐败肉汁等物质，看到了球状、杆状、螺旋状的细菌以及原生动物等物质，看到了球状、杆状、螺旋状的细菌以及原生动物等微生物，并微生物，并绘制成图绘制成

10、图。一生制作了一生制作了419架显微镜，放大率一般为架显微镜，放大率一般为50200倍，最高达倍，最高达266倍。倍。发表了约发表了约400篇论文，其中篇论文，其中375篇在英国皇家学会发表。篇在英国皇家学会发表。3、奠基期、奠基期-生理学期生理学期（1861年年1897年）年）1861年巴斯德根据年巴斯德根据曲颈瓶试验曲颈瓶试验彻底推彻底推翻生命的翻生命的自然发生说自然发生说。代表人物和主要成就：代表人物和主要成就：法国的法国的巴斯德巴斯德（1822-1895）微微生物学的奠基人、微生物学之父生物学的奠基人、微生物学之父否定微生物的自然发生说，建立否定微生物的自然发生说，建立胚种学说。胚种学

11、说。创立巴氏消毒法（创立巴氏消毒法（63 30min，7215sec）德国医生德国医生科赫科赫（1843-1910）细菌学的奠基人细菌学的奠基人1884年科赫提出年科赫提出确定病原菌确定病原菌的原则的原则 科赫式定律科赫式定律。建立研究微生物的一系列重建立研究微生物的一系列重要方法要方法建立建立分离和纯化分离和纯化微生物的平微生物的平板分离法板分离法 4、发展期、发展期（1897年年1953年）年）1897年德国人毕希纳（年德国人毕希纳（E.Buchner）用无细胞酵）用无细胞酵母菌压榨汁中的酒化酶对葡萄糖进行酒精发酵母菌压榨汁中的酒化酶对葡萄糖进行酒精发酵成功，开创微生物生化研究的新时代。成

12、功，开创微生物生化研究的新时代。主要特点主要特点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。应用微生物的分支学科更为扩大，出现抗生素等新应用微生物的分支学科更为扩大，出现抗生素等新学科。学科。出现寻找各种有益微生物代谢产物的热潮。出现寻找各种有益微生物代谢产物的热潮。普通微生物学开始形成（代表人物：美国加里福利普通微生物学开始形成（代表人物：美国加里福利亚大学伯克利分校的亚大学伯克利分校的M.Doudoroff）。）。各相关学科和技术方法相互渗透促进，加速了微生各相关学科和技术方法相互渗透促进，加速了微生物学的发展。物学的发展。5、成熟期、成熟期（1953年年至今）至今）1953年

13、沃森（年沃森（J.D.Waston）和克里克（）和克里克（H.F.C.Crick）在英国的在英国的Nature杂志上发表杂志上发表DNA双螺旋模型双螺旋模型，生，生命科学进入分子生物学阶段。命科学进入分子生物学阶段。WatsonWatson、CrickCrick发现的发现的DNADNA结构的双螺旋模型结构的双螺旋模型主要特点主要特点微生物学发展成为一门十分热门的前沿基础学科。微生物学发展成为一门十分热门的前沿基础学科。在基础理论的研究方面，微生物成为分子生物学研在基础理论的研究方面，微生物成为分子生物学研究中的最主要的对象。究中的最主要的对象。在应用研究方面，至在应用研究方面，至70年代初，有

14、关发酵工程的研年代初，有关发酵工程的研究已与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，微究已与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，微生物成为新兴的生物工程中的主角。生物成为新兴的生物工程中的主角。四、微生物学发展促进了人类进步四、微生物学发展促进了人类进步医疗保健战线上的医疗保健战线上的“六大战役六大战役”微生物在工业发展过程中的微生物在工业发展过程中的“六个里程碑六个里程碑”微生物学促进了微生物学促进了农业农业的进步的进步微生物与微生物与生态和环境保护生态和环境保护的关系的关系微生物学对微生物学对生物学基础理论研究生物学基础理论研究的贡献的贡献1、医疗保健战线上的、医疗保健战线上的“六大战役六大战

15、役”外科消毒术的建立外科消毒术的建立寻找人畜病原菌寻找人畜病原菌免疫防治法的应用免疫防治法的应用化学治疗剂的发明化学治疗剂的发明抗生素治疗的兴起抗生素治疗的兴起用基因工程菌生产多肽类生物药物用基因工程菌生产多肽类生物药物2、工业发展过程中的、工业发展过程中的“六个里程六个里程碑碑”自然发酵与食品、饮料的酿造技术改造自然发酵与食品、饮料的酿造技术改造罐头保藏：罐头保藏：1804年法国厨师年法国厨师N.Appert发明食品的玻璃发明食品的玻璃瓶罐藏技术。瓶罐藏技术。厌氧纯种发酵技术的建立厌氧纯种发酵技术的建立深层液体通气搅拌培养技术的建立深层液体通气搅拌培养技术的建立代谢调控理论在发酵工业上的应用

16、代谢调控理论在发酵工业上的应用生物工程生物工程的兴起的兴起3、微生物学促进了农业的进步、微生物学促进了农业的进步以菌治病，以菌治虫（微生物农药）以菌治病，以菌治虫（微生物农药）以菌治草（微生物除草剂）以菌治草（微生物除草剂）以菌当饲料（单细胞蛋白作饲料）以菌当饲料（单细胞蛋白作饲料）以菌当蔬菜（蘑菇、香菇、木耳等食用菌）以菌当蔬菜（蘑菇、香菇、木耳等食用菌）以菌增肥（固氮菌）以菌增肥（固氮菌）以菌促长（赤霉素等促进植物生长）以菌促长（赤霉素等促进植物生长）以菌产沼气（产甲烷菌）以菌产沼气（产甲烷菌）4、微生物与生态和环境保护、微生物与生态和环境保护生态食物链中的主角生态食物链中的主角分解者分解

17、者污水处理中的主角污水处理中的主角自然界物质循环的主角自然界物质循环的主角5、微生物学与生物学基础理论研究、微生物学与生物学基础理论研究以微生物作为研究对象解决了生物学上的许多重大争以微生物作为研究对象解决了生物学上的许多重大争论问题。论问题。分子生物学的三大来源之一。分子生物学的三大来源之一。遗传学研究对象的微生物化遗传学研究对象的微生物化促使经典遗传学发展成为促使经典遗传学发展成为分子遗传学。分子遗传学。微生物学中的一套微生物学中的一套独特实验技术独特实验技术迅速扩散到生命科学迅速扩散到生命科学的各研究领域。的各研究领域。独特的研究技术独特的研究技术显微镜技术和制片染色技术显微镜技术和制片

18、染色技术无菌操作和消毒灭菌技术无菌操作和消毒灭菌技术纯种分离和克隆技术纯种分离和克隆技术菌种保藏技术菌种保藏技术原生质体制备和融合技术原生质体制备和融合技术深层液体培养技术深层液体培养技术五、微生物学及其分科五、微生物学及其分科微生物学：在细胞、分子或群体水平上研究微生物的微生物学：在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造形态构造、生理代谢生理代谢、遗传变异遗传变异、生态分布生态分布和和分类进分类进化化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，其药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，其根本任务根

19、本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。微生物学的分科微生物学的分科按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分-普普通微生物学通微生物学按微生物应用领域来分按微生物应用领域来分-应用微生物学应用微生物学按研究的微生物对象分按研究的微生物对象分按微生物所处的生态环境分按微生物所处的生态环境分按学科的交叉、融合分按学科的交叉、融合分按实验方法、技术分按实验方法、技术分思考题思考题什么是微生物和微生物学？微生物包括哪些类群？什

20、么是微生物和微生物学？微生物包括哪些类群？简述微生物发展史上简述微生物发展史上5个时期的特点、代表人物及个时期的特点、代表人物及其主要成就。其主要成就。微生物有哪五大共性？试讨论五大共性对人类的利微生物有哪五大共性？试讨论五大共性对人类的利弊。弊。试述微生物对当代人类实践、生命科学基础理论研试述微生物对当代人类实践、生命科学基础理论研究的重大贡献。究的重大贡献。真核微生物真核微生物(Eukaryotic microorganisms)藻类藻类真菌真菌 粘菌粘菌原生动物原生动物Km m mm m nm 动、植物界动、植物界 微生物界微生物界(包括动、植物包括动、植物的单细胞培养株的单细胞培养株)

21、动、植物界与微生物界个体大小的比较动、植物界与微生物界个体大小的比较 对对1cm3固体作固体作10倍系列三维分割后的比面值变化倍系列三维分割后的比面值变化 边长边长 立方体数立方体数 总表面积总表面积 比面值比面值 近似对象近似对象 1.0cm 1 6cm2 6 豌豆豌豆 1.0mm 103 60cm2 60 细小药丸细小药丸 0.1mm 106 600cm2 600 滑石粉粒滑石粉粒 0.01mm 109 6000cm2 6,000 变形虫变形虫 1.0um 1012 6m2 60,000 球菌球菌 0.1um 1015 60m2 600,000 大胶粒大胶粒 0.01um 1018 600

22、m2 6,000,000 大分子大分子 1.0nm 1021 6000m2 60,000,000 分子分子比面值比面值=总表面积总表面积/体积体积若干微生物和动植物组织的比呼吸速率若干微生物和动植物组织的比呼吸速率生物材料名称生物材料名称温度温度/-QO2*固氮菌属固氮菌属282820002000醋杆菌属醋杆菌属303018001800假单胞菌属假单胞菌属303012001200面包酵母面包酵母2828110110肾和肝组织肾和肝组织373710-2010-20根和叶组织根和叶组织20200.5-40.5-4*-QO2：每小时内每毫克生物干重所消耗每小时内每毫克生物干重所消耗O2的微升数的微升

23、数若干微生物的代时及每日增殖率若干微生物的代时及每日增殖率 微生物名称微生物名称 代时代时 每日分裂次数每日分裂次数 温度温度 每日增殖率每日增殖率 乳酸菌乳酸菌 38分分 38 25 2.71011 大肠杆菌大肠杆菌 18分分 80 37 1.21024 根瘤菌根瘤菌 110分分 13 25 8.2103 枯草杆菌枯草杆菌 31分分 46 30 7.01013 光合细菌光合细菌 144分分 10 30 1.0103 酿酒酵母酿酒酵母 120分分 12 30 4.1103 小球藻小球藻 7小时小时 3.4 25 10.6 念珠藻念珠藻 23小时小时 1.04 25 2.1 硅藻硅藻 17小时小

24、时 1.4 20 2.64 草履虫草履虫 10.4小时小时 2.3 26 4.92细细 菌菌藻藻 类类从医院分离到的从医院分离到的 S.aureus 耐青霉素菌株耐青霉素菌株 年份年份 1946 1947 1948 1949 1957 1966 耐药株耐药株%14 38 59 68 80 97 Staphlococcus aurreus 金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 0.02 g/ml/1943 耐药量提高耐药量提高10,00010,000倍倍酿酒工艺归纳为三种酿酒工艺归纳为三种谷物曲酿酒：谷物淀粉谷物曲酿酒：谷物淀粉啤酒或醴（甜酒）：谷物淀粉啤酒或醴（甜酒）：谷物淀粉葡萄等果酒：葡萄等果品葡

25、萄等果酒：葡萄等果品曲（微生物酶）曲（微生物酶）蘖蘖蘖蘖（麦芽酶）（麦芽酶）直接压榨直接压榨酵酵母母菌菌酒酒蒸馏酒蒸馏酒糖糖液液单式显微镜曲曲曲曲颈颈颈颈瓶瓶瓶瓶试试试试验验验验科赫确定病原菌实验科赫确定病原菌实验相关性相关性可分离培养可分离培养可人工感染可人工感染可再分离可再分离李斯特李斯特外科手术器械消毒奠基人外科手术器械消毒奠基人约瑟夫约瑟夫李斯特（李斯特（J.Lister，1827-1892）英国爱丁堡医院的外科医生；英国爱丁堡医院的外科医生；提出微生物是外科手术感染的提出微生物是外科手术感染的主要原因（主要原因（1867）；）；发明用发明用石炭酸石炭酸消毒手术器械、消毒手术器械、衣物和手术环境，可大大降低衣物和手术环境，可大大降低感染的机会。感染的机会。