微生物学基础绪论精选PPT.ppt

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1、关于微生物学基础绪论第1页，讲稿共45张，创作于星期日绪绪 论论微生物的概念及特点微生物的概念及特点微生物学研究的内容微生物学研究的内容微生物学的发展微生物学的发展微生物与人类微生物与人类参考书目及主要刊物参考书目及主要刊物第2页，讲稿共45张，创作于星期日 一、微生物的概念与特点一、微生物的概念与特点 (一一)什么是微生物？什么是微生物？微生物不是分类学上微生物不是分类学上 的专门名词，是人们的专门名词，是人们肉眼不能看见的微小肉眼不能看见的微小生物的总称。生物的总称。包括包括原核微生物：原核微生物：细菌细菌、古细菌、放线、古细菌、放线菌、蓝细菌菌、蓝细菌真核微生物：真核微生物：酵母菌、霉菌

2、、单细胞酵母菌、霉菌、单细胞藻类、原生动物藻类、原生动物 非细胞型微生物：非细胞型微生物：病毒、亚病毒病毒、亚病毒第3页，讲稿共45张，创作于星期日 (二二)微生物在生物分类中的地位微生物在生物分类中的地位二界系统：二界系统：微生物发现之前，生物微生物发现之前，生物分为动物界和植物界。分为动物界和植物界。三界系统：三界系统：1866年年Haeckel把生物分把生物分为动物界、植物界和原生生物界为动物界、植物界和原生生物界五界系统：五界系统：美国生物学家魏泰克美国生物学家魏泰克(R.H.Whittaker)1969年根据细胞结年根据细胞结构及营养吸收方式的不同提出。构及营养吸收方式的不同提出。六

3、界系统：六界系统：五界系统中加上病毒界五界系统中加上病毒界第4页，讲稿共45张，创作于星期日微生物研究对象包括微生物研究对象包括真菌界（真菌界（fungi）:酵母、霉菌酵母、霉菌 原生生物界（原生生物界（protista）：原生动物、单）：原生动物、单细胞藻类、粘菌细胞藻类、粘菌原核生物界（原核生物界（procaryotae）病毒界（病毒界（virus）三原界三原界(域域)系统：系统：70年代以后，年代以后，Woese提出古细菌的提出古细菌的概念概念。后来提出真核生物、真细菌和古细菌三原界。后来提出真核生物、真细菌和古细菌三原界学说。学说。目前较流行。目前较流行。第5页，讲稿共45张，创作于星

4、期日（三）微生物与其它生物的共同点（三）微生物与其它生物的共同点除病毒外，均由细胞组成除病毒外，均由细胞组成基本化学组成相同，有蛋白质、核酸和基本化学组成相同，有蛋白质、核酸和多糖等多糖等有新陈代谢等基本生理活动有新陈代谢等基本生理活动有受基因控制的遗传机制有受基因控制的遗传机制有繁殖能力有繁殖能力第6页，讲稿共45张，创作于星期日（四）微生物的特点（四）微生物的特点个体小、比表面大个体小、比表面大分布广、种类多分布广、种类多生长繁殖快、转化率高生长繁殖快、转化率高代谢类型多，生活方式多样代谢类型多，生活方式多样易变异、适应性强易变异、适应性强第7页，讲稿共45张，创作于星期日1.个体小，比表

5、面大个体小，比表面大 微生物的面积与体积的比值称为比面值。微生物的面积与体积的比值称为比面值。球菌：面积球菌：面积=4R2 体积体积=4/3R3 面积面积/体积体积=4R2/4/3R3=3/R（R越小，比面越小，比面值越大）值越大）例如：一个球菌，若体积为例如：一个球菌，若体积为例如：一个球菌，若体积为例如：一个球菌，若体积为11mm3 3 的话，用这样的球菌堆成的话，用这样的球菌堆成的话，用这样的球菌堆成的话，用这样的球菌堆成1 1cmcm3 3其总面积可达其总面积可达其总面积可达其总面积可达6 6mm2 2，而一粒而一粒而一粒而一粒1 1cmcm3 3大小的豌豆，其总表面大小的豌豆，其总表

6、面大小的豌豆，其总表面大小的豌豆，其总表面积仅积仅积仅积仅6 6cmcm2 2。第8页，讲稿共45张，创作于星期日 微生物微生物 大小范围大小范围细胞类型细胞类型Viruses（病毒）（病毒）0.01-0.25mAcellularBacteria（细菌）（细菌）0.1-10mProkaryoteFungi（真菌）（真菌）2m-1mEukaryoteProtozoa（原生动物）（原生动物）2-1000mEukaryoteAlgae（藻类）（藻类）1m-数数mmEukaryote微生物细胞的大小和类型微生物细胞的大小和类型第9页，讲稿共45张，创作于星期日第10页，讲稿共45张，创作于星期日德国科

7、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第11页，讲稿共45张，创作于星期日2.分布广分布广 分布：分布：土壤、土壤、水域、水域、动植物体内、动植物体内、极端环境、极端环境、食品。食品。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，也有大量的微生物存在！而人迹不到的地

8、方，也有大量的微生物存在！t 数十公里的高空（最高离地数十公里的高空（最高离地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 强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；t 常年封冻的冰川；常年封冻的冰川；第12页，讲稿共45张，创作于星期日种类多种类多动物：动物：150万种万种植物：植物：50万种万种微生物：已知微生物：已知10多万种多万种 病毒：病毒：4000多种多种 原核生物：原核生物：5000多种多种 藻类：藻类：23100种种 真菌：真菌：47300种种 原生动物：原生动物：24000种种第13页，讲稿共45张，创作于星期日3.生长繁殖

9、快生长繁殖快比面值大的微生物必然有一个大的营养物质比面值大的微生物必然有一个大的营养物质的吸收面，一个大的代谢物的排泄面，所以的吸收面，一个大的代谢物的排泄面，所以小的微生物代谢旺盛，繁殖快。小的微生物代谢旺盛，繁殖快。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分钟繁殖分钟繁殖一代。一代。24小时后：小时后：4722366500万亿个后代，重量达到：万亿个后代，重量达到：4722吨吨48小时后：小时后：2.2 10 43个后代，重量达到个后代，重量达到2.2 10 25 吨吨相当于相当于4000个地球的重量！个地球的重量！第14页，讲稿共45张，创作于星期日转化率

10、高转化率高如产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆如产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆强强100倍，比公牛强倍，比公牛强10万倍。万倍。一头一头500kg重的公牛每天可增加蛋白质重的公牛每天可增加蛋白质0.5kg，而而500kg的酵母的酵母24h可合成可合成50000kg的蛋白质。的蛋白质。第15页，讲稿共45张，创作于星期日4.代谢类型多代谢类型多自养、异养、光能、化能自养、异养、光能、化能生活方式多样生活方式多样互生、共生、寄生、腐生互生、共生、寄生、腐生第16页，讲稿共45张，创作于星期日5.适应强，抗逆性强适应强，抗逆性强微生物适应性强是动植物无法比拟的微生物适应性强是动植物无法比拟的抗寒

11、：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个大气压下生个大气压下生长长；抗热：抗热：有的细菌能在有的细菌能在250 的条件下生长；自然界中的条件下生长；自然界中 细细菌生长的最高温度可以达到菌生长的最高温度可以达到121 第17页，讲稿共45张，创作于星期日易变异易变异微生物由于个体小易受环境条件影响发生变微

12、生物由于个体小易受环境条件影响发生变异。异。变异有好的一面，如提高青霉素产生菌效价，变异有好的一面，如提高青霉素产生菌效价，变异也有坏的一面，如细菌产生抗药性。变异也有坏的一面，如细菌产生抗药性。第18页，讲稿共45张，创作于星期日二、微生物学研究的内容二、微生物学研究的内容微生物学微生物学：研究微生物生命活动规律及其应用的科学。研究微生物生命活动规律及其应用的科学。包括包括:微生物的形态、细胞结构和功能（物质、能量和信息的转运）。微生物的形态、细胞结构和功能（物质、能量和信息的转运）。微生物的多样性和进化微生物的多样性和进化(diversity and evolution)。微生物的生态学（

13、微生物的生态学（Ecology）规律，即微生物与环境、微生物）规律，即微生物与环境、微生物之间、微生物与其他生物间的关系。之间、微生物与其他生物间的关系。微生物同人类的关系，发掘和利用有益微生物，改造或杀死微生物同人类的关系，发掘和利用有益微生物，改造或杀死有害微生物。有害微生物。第19页，讲稿共45张，创作于星期日本课程的主要内容本课程的主要内容微生物形态学：认识主要微生物类群的个体形态、微生物形态学：认识主要微生物类群的个体形态、群体特征，包括繁殖方式。群体特征，包括繁殖方式。-第一章、第二章、第第一章、第二章、第三章、第四章三章、第四章 微生物生理学：微生物的营养机制、物质和能量代谢。微

14、生物生理学：微生物的营养机制、物质和能量代谢。-第五章、第六章第五章、第六章 微生物遗传学微生物遗传学:了解微生物遗传信息传递过程的特殊了解微生物遗传信息传递过程的特殊性以及细菌基因重组的不同方式。性以及细菌基因重组的不同方式。-第七章第七章 微生物生态学：了解微生物在自然界元素循环微生物生态学：了解微生物在自然界元素循环中的作用、微生物在自然界的分布，与植物、动中的作用、微生物在自然界的分布，与植物、动物的相互关系。物的相互关系。-第八章第八章第20页，讲稿共45张，创作于星期日三、微生物学发展简史三、微生物学发展简史史前期：史前期：人类对微生物的认识和利用建立人类对微生物的认识和利用建立在

15、生产在生产-实践的基础上。实践的基础上。初创期：初创期：吕文虎克吕文虎克(Antony van Leeuwenhock)开创的微生物形态学阶段。开创的微生物形态学阶段。奠基期：奠基期：巴斯德开创的微生物生理学阶段。巴斯德开创的微生物生理学阶段。发展期发展期：应用微生物学和基础微生物学。：应用微生物学和基础微生物学。现代微生物学阶段：现代微生物学阶段：分子微生物学分子微生物学第21页，讲稿共45张，创作于星期日1、史前期、史前期4000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；2500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；公元六世纪

16、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“齐民要术齐民要术”；公元公元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；公元前公元前112年年-212年间，华佗：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；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；16世纪，古罗巴医生世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的：疾病是由肉眼看不见的生物生物(living creatures)引起的；引起的；1641年，明末医生吴又可也提出年，明末医生吴又可也提出“戾气戾气”学说；学说；第22页，讲稿共45张，创

17、作于星期日2、初创期、初创期Antony van Leeuwenhock (1632-1723)微生物的发现微生物的发现 Leeuwenhoek：吕文吕文虎克虎克，荷兰人，荷兰人，微生物学微生物学的先驱的先驱。1676年，利用自年，利用自制的显微镜首次观察到制的显微镜首次观察到了细菌。了细菌。1590年荷兰人詹森兄弟制作年荷兰人詹森兄弟制作了第一台显微镜。了第一台显微镜。1664年英国人罗伯特年英国人罗伯特.胡克用胡克用自制的显微镜并描述了霉菌自制的显微镜并描述了霉菌的子实体结构。的子实体结构。第23页，讲稿共45张，创作于星期日罗伯特胡克的显微镜 第24页，讲稿共45张，创作于星期日吕文虎克

18、观察到的微生物第25页，讲稿共45张，创作于星期日n 17481748年年 英国传教士尼达姆（英国传教士尼达姆（John NeedhamJohn Needham）“微微生物自生说生物自生说”法国法国路易斯路易斯巴斯德巴斯德（Louis PasteurLouis Pasteur）德国科学家罗伯特德国科学家罗伯特柯赫柯赫（Robert KochRobert Koch）1865 1865年年 李斯特李斯特 外科消毒术外科消毒术 微生物学的基本技术已建立并完善：微生物学的基本技术已建立并完善：显微术显微术 19世纪出现改良的显微镜世纪出现改良的显微镜-现代光学显微镜现代光学显微镜纯培养技术、灭菌技术、

19、革兰氏染色法等纯培养技术、灭菌技术、革兰氏染色法等3、奠基期、奠基期-生理生化时期生理生化时期第26页，讲稿共45张，创作于星期日现代光学显微镜第27页，讲稿共45张，创作于星期日 巴斯德（巴斯德（Pasteur 1822 1895）：法国化学家，）：法国化学家，微生物生理学奠基人。微生物生理学奠基人。推翻推翻“生命自然发生说生命自然发生说”。证明只有活的微生物。证明只有活的微生物才是传染病、发酵和腐败才是传染病、发酵和腐败的真正原因。的真正原因。Louis PasteurPasteur和和自然发生说的终结自然发生说的终结第28页，讲稿共45张，创作于星期日Louis Pasteur 的贡献的

20、贡献 通过曲颈瓶实验彻底否定了通过曲颈瓶实验彻底否定了自然发生说自然发生说生理学生理学证实发酵由微生物引起：证实发酵由微生物引起：证明酒精发酵由酵母菌引起。证明酒精发酵由酵母菌引起。发明了巴氏消毒法（发明了巴氏消毒法（Pasteuriza tion：62-63 /30分钟或分钟或71 /15分钟）。分钟）。免疫学：免疫学：发明用接种减毒细菌来预防鸡发明用接种减毒细菌来预防鸡霍乱，发明疫苗，首次制成了狂犬霍乱，发明疫苗，首次制成了狂犬疫苗。疫苗。第29页，讲稿共45张，创作于星期日 柯赫柯赫（Koch）与）与Koch法则法则Koch,德国医生，创立疾病的种质学说德国医生，创立疾病的种质学说，成为

21、细菌学奠基人。，成为细菌学奠基人。1876年年,证明炭疽杆菌引起炭疽病证明炭疽杆菌引起炭疽病（anthrax）；）；1882年，发现结核杆菌，年，发现结核杆菌，并因此获诺贝尔奖。并因此获诺贝尔奖。柯赫法则（柯赫法则（Kochs postulates）:用于用于确定某种微生物是否是引起某种疾病的确定某种微生物是否是引起某种疾病的病原体的法则。病原体的法则。发明了固体培养基，获得微生物的发明了固体培养基，获得微生物的纯培养纯培养 种质学说（种质学说（the Germ Theory of Disease）纯培纯培养养 （Pure Culture）只有一种微生物组只有一种微生物组成的细胞群体成的细胞群

22、体。Robert Koch(1843-1910)第30页，讲稿共45张，创作于星期日柯赫法则：柯赫法则：1.病原微生物总在患传染病的动病原微生物总在患传染病的动物中发现而不存在于健康的个物中发现而不存在于健康的个体中。体中。2.病原微生物可以离开动物体，病原微生物可以离开动物体，并被培养为纯培养物。并被培养为纯培养物。3.这种纯培养物接种到敏感动物体这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现特有的病征。后，应当出现特有的病征。4.该微生物可从患病的实验动物中该微生物可从患病的实验动物中重新分离出来，并可在实验室中重新分离出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍与原始病原再次培养，此后它仍与原始病原

23、微生物相同。微生物相同。第31页，讲稿共45张，创作于星期日贝耶林克（贝耶林克（Beijerinck）和）和维诺格拉德斯基（维诺格拉德斯基（Winogradsky）Winogradsky(1856-1953),俄国人俄国人Beijerinck(1851-1931),荷兰人荷兰人两人均对土壤和水体微生物感兴两人均对土壤和水体微生物感兴趣，被看作普通微生物学的奠基趣，被看作普通微生物学的奠基人人。第32页，讲稿共45张，创作于星期日4、发展期：、发展期：二十世纪初，对微生物生理、生化研究的开展和深入，微生物二十世纪初，对微生物生理、生化研究的开展和深入，微生物开始涉入农业、工业和医学等领域，一系列

24、分支学科开始出现：开始涉入农业、工业和医学等领域，一系列分支学科开始出现：大体分为：基础微生物学大体分为：基础微生物学 ，应用微生物学，应用微生物学按生命活动规律分：普通微生物学、微生物形态学、按生命活动规律分：普通微生物学、微生物形态学、分类学、遗传学、生理学分类学、遗传学、生理学按应用领域：按应用领域：工业微生物、农业微生物、环境微生物工业微生物、农业微生物、环境微生物第33页，讲稿共45张，创作于星期日Alexander Fleming(1881-1955)1929年：年：Alexander Fleming(弗弗莱明莱明)发现了青霉素；发现了青霉素；1944年：年：Waksman 在土壤

25、放线菌中找在土壤放线菌中找到链霉素到链霉素。开始了抗生素研究的热潮开始了抗生素研究的热潮1953年年,Watson-Crick DNA双螺旋的发现开创双螺旋的发现开创了微生物分子生物学的发展时期。了微生物分子生物学的发展时期。第34页，讲稿共45张，创作于星期日5、现代微生物学阶段：、现代微生物学阶段：u 20 20 世世纪纪 80 80 年年代代以以来来，微微生生物物学学进进入入分分子子研研究究水水平平。微生物成为生物技术和遗传工程的主角。微生物成为生物技术和遗传工程的主角。分类学：三原界学说分类学：三原界学说 基因组学：细菌基因组测序基因组学：细菌基因组测序 细菌基因表达调控研究细菌基因表

26、达调控研究 微生物与动植物互作的分子机理研究微生物与动植物互作的分子机理研究 第35页，讲稿共45张，创作于星期日 微生物学的未来微生物学的未来 沿着分子微生物学领域继续发展是一个重要方面。沿着分子微生物学领域继续发展是一个重要方面。基因工程菌的构建基因工程菌的构建 全面展开微生物基因组和后基因组的研究全面展开微生物基因组和后基因组的研究 广泛和深入地开展微生物多样性的研究广泛和深入地开展微生物多样性的研究 利用微生物治理环境利用微生物治理环境 微生物致病性和免疫机制的研究微生物致病性和免疫机制的研究第36页，讲稿共45张，创作于星期日四、微生物与人类四、微生物与人类第37页，讲稿共45张，创

27、作于星期日q 医学医学u微生物制药微生物制药 抗生素抗生素 疫苗等疫苗等q 工业上的贡献工业上的贡献食品工业与发酵、微生物冶金、生物降解等等食品工业与发酵、微生物冶金、生物降解等等q 农业与生物技术农业与生物技术生物防治、生物肥料等生物防治、生物肥料等微生物与环境保护微生物与环境保护在生态系统中的作用在生态系统中的作用利用微生物改善环境利用微生物改善环境q 对生物学基础研究的贡献对生物学基础研究的贡献微生物繁殖快、价值低，没有种族上的异议，是很好的微生物繁殖快、价值低，没有种族上的异议，是很好的 实验材料实验材料模式菌株模式菌株q 危害危害开发和利用有益微生物，控制和杀死有害微生物。开发和利用

28、有益微生物，控制和杀死有害微生物。第38页，讲稿共45张，创作于星期日沈萍沈萍 1999.微生物学微生物学 高等教育出版社高等教育出版社周德庆周德庆 2002.微生物学教程微生物学教程 第二版。高等教育出版社第二版。高等教育出版社杨苏声杨苏声 周俊初周俊初.2005 微生物学，科学出版社微生物学，科学出版社 中文参考书目中文参考书目李阜棣李阜棣 胡正嘉胡正嘉.2000 微生物学，微生物学，中国农业出版社中国农业出版社 黄秀梨黄秀梨.1998.微生物学微生物学,第五版第五版,中国农业出版社中国农业出版社 第39页，讲稿共45张，创作于星期日2“Microbiology”，Lansing M.Pr

29、escott,Donald Klein,John Harley，McGraw-Hill Higher Education，2002及其中译本（沈及其中译本（沈萍等，高等教育出版社，萍等，高等教育出版社，2003）英文参考书及多媒体辅助课件英文参考书及多媒体辅助课件:3Microbe Zoo CD-ROM,the Michigan State University Board of Trustees,19981Brocks Biology of Microorganism 10TH，Michael T.Madigan John M.Martinko Jack Parker，Prentice Ha

30、ll，2002第40页，讲稿共45张，创作于星期日微生物学国内主要刊物微生物学国内主要刊物中国微生物学会中国微生物学会辽宁省微生物学会辽宁省微生物学会辽宁省微生物研究所辽宁省微生物研究所http:/ and Molecular Biology Reviews Journal of Bacteriology http:/mmbr.asm.orghttp:/jb.asm.orgApplied and EnvironmentalMicrobiology第42页，讲稿共45张，创作于星期日Trends in MicrobiologyResearch in MicrobiologyFEMS Microbiology Reviews FEMS Microbiology Letters Journal of Microbiological Methods http:/ 南湖教苑南湖教苑 精品课程精品课程 微生物学微生物学 第44页，讲稿共45张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第45页，讲稿共45张，创作于星期日