高二生物微生物學(xué)

1、微生物學(xué) Microbiology參考書目目目 錄錄緒論緒論第一章第一章 原核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能原核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能第二章第二章 真核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能真核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能第三章第三章 病毒和亞病毒病毒和亞病毒第四章第四章 微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基第五章第五章 微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝第六章第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制微生物的生長(zhǎng)及其控制第七章第七章 微生物的遺傳變異和育種微生物的遺傳變異和育種第八章第八章 微生物的生態(tài)微生物的生態(tài)第九章第九章 傳染與免疫傳染與免疫第十章第十章 微生物的分類和鑒定微生物的分類和鑒定 緒緒 論論Introduc

2、tion 一、什么是微生物一、什么是微生物微生物微生物(microorganism，microbe) 微生物并非生物分類學(xué)上的名詞，微生物并非生物分類學(xué)上的名詞，而是存在于自然界的一群個(gè)體微?。ㄒ欢谴嬖谟谧匀唤绲囊蝗簜€(gè)體微?。ㄒ话惆?.1mm)0.1mm)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、肉眼看不見或、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、肉眼看不見或看不清楚，必須借助光學(xué)或電子顯微鏡看不清楚，必須借助光學(xué)或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍甚至數(shù)萬(wàn)倍才能觀放大數(shù)百倍、數(shù)千倍甚至數(shù)萬(wàn)倍才能觀察到的低等生物的總稱。察到的低等生物的總稱。 微生物的主要類群微生物的主要類群 微米級(jí)：光學(xué)顯微鏡下可見（細(xì)胞）微米級(jí)：光學(xué)顯微鏡下可見（細(xì)胞） ?。▊€(gè)體微小

3、）?。▊€(gè)體微小） 納米級(jí)：電子顯微鏡下可見（細(xì)胞器、病毒）納米級(jí)：電子顯微鏡下可見（細(xì)胞器、病毒） 單細(xì)胞單細(xì)胞微生物微生物 簡(jiǎn)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）簡(jiǎn)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單） 簡(jiǎn)單多細(xì)胞簡(jiǎn)單多細(xì)胞 非細(xì)胞（即非細(xì)胞（即“分子生物分子生物”） 原核類：細(xì)菌，放線菌，藍(lán)細(xì)菌，支原體，立克次氏體原核類：細(xì)菌，放線菌，藍(lán)細(xì)菌，支原體，立克次氏體 衣原體，古生菌等衣原體，古生菌等 低（進(jìn)化地位低）低（進(jìn)化地位低） 真核類：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），顯微藻類真核類：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），顯微藻類 原生動(dòng)物原生動(dòng)物 非細(xì)胞類：非細(xì)胞類： 病毒病毒 亞病毒亞病毒( (類病毒類病毒, ,衛(wèi)星病毒，衛(wèi)星衛(wèi)星病毒，衛(wèi)星RNA,

4、 RNA, 朊病毒朊病毒) )二、微生物的五大共性二、微生物的五大共性（一）比表面積大；（一）比表面積大；（二）代謝能力強(qiáng)，代謝類型多；（二）代謝能力強(qiáng)，代謝類型多；（三）生長(zhǎng)繁殖快，容易培養(yǎng)；（三）生長(zhǎng)繁殖快，容易培養(yǎng)；（四）適應(yīng)能力強(qiáng)，易發(fā)生變異；（四）適應(yīng)能力強(qiáng)，易發(fā)生變異；（五）分布廣泛，種類繁多（五）分布廣泛，種類繁多（一）比表面積大（一）比表面積大 把一定體積的物體分割得越小，它們的總表面積就把一定體積的物體分割得越小，它們的總表面積就越大，物體的表面積和體積之比稱為越大，物體的表面積和體積之比稱為比表面積比表面積。 一個(gè)典型的球菌，其體積僅一個(gè)典型的球菌，其體積僅1um1um3

5、3左右，可是其比面左右，可是其比面值卻極大。值卻極大。如果把人的比表面積值定為如果把人的比表面積值定為1 1，則大腸桿，則大腸桿菌（菌（E.coliE.coli）的比表面積可高達(dá)）的比表面積可高達(dá)3030萬(wàn)！萬(wàn)！ 一個(gè)如此突出的小體積特大表面積的系統(tǒng)，正是微一個(gè)如此突出的小體積特大表面積的系統(tǒng)，正是微生物與一切大型生物相區(qū)別的關(guān)鍵所在。了解了這生物與一切大型生物相區(qū)別的關(guān)鍵所在。了解了這點(diǎn)，我們就比較容易理解微生物的許多特性了。點(diǎn)，我們就比較容易理解微生物的許多特性了。 （二）代謝能力強(qiáng)，代謝類型多（二）代謝能力強(qiáng)，代謝類型多 代謝能力強(qiáng)代謝能力強(qiáng) 微生物的代謝能力比動(dòng)植物強(qiáng)得多。它們個(gè)體小，

6、微生物的代謝能力比動(dòng)植物強(qiáng)得多。它們個(gè)體小，比表面積大，一個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞就是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，比表面積大，一個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞就是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，能迅速與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，因而具有很強(qiáng)的合能迅速與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，因而具有很強(qiáng)的合成與分解能力。成與分解能力。例如：例如： 大腸桿菌每小時(shí)可分解自重大腸桿菌每小時(shí)可分解自重100010001000010000倍的乳糖；倍的乳糖； 乳酸細(xì)菌每小時(shí)可產(chǎn)生自重乳酸細(xì)菌每小時(shí)可產(chǎn)生自重10001000倍的乳酸；倍的乳酸； 產(chǎn)朊假絲酵母產(chǎn)朊假絲酵母( (Candida utilisCandida utilis) )合成蛋白質(zhì)的能力是大豆合成蛋白質(zhì)的能力是大豆

7、的的100100倍，是肉用公牛的倍，是肉用公牛的1010萬(wàn)倍。萬(wàn)倍。 微生物高效率的吸收轉(zhuǎn)化能力具有極大的應(yīng)用價(jià)值微生物高效率的吸收轉(zhuǎn)化能力具有極大的應(yīng)用價(jià)值。 代謝類型多代謝類型多 微生物代謝類型之多是動(dòng)植物所不及的。它微生物代謝類型之多是動(dòng)植物所不及的。它們幾乎能分解地球上的一切有機(jī)物，也能合成各們幾乎能分解地球上的一切有機(jī)物，也能合成各種有機(jī)物。種有機(jī)物。 微生物的代謝產(chǎn)物極多，僅抗生素已發(fā)現(xiàn)微生物的代謝產(chǎn)物極多，僅抗生素已發(fā)現(xiàn)90009000多種。微生物有多種產(chǎn)能方式，有的利用分多種。微生物有多種產(chǎn)能方式，有的利用分解有機(jī)物放出的能量；有的從無(wú)機(jī)物的氧化中獲解有機(jī)物放出的能量；有的從無(wú)

8、機(jī)物的氧化中獲得能量；有的能利用光能，進(jìn)行光合作用。有的得能量；有的能利用光能，進(jìn)行光合作用。有的能進(jìn)行有氧呼吸；有的能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。有的能能進(jìn)行有氧呼吸；有的能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。有的能固定分子態(tài)氮；有的能利用復(fù)雜有機(jī)氮化物。有固定分子態(tài)氮；有的能利用復(fù)雜有機(jī)氮化物。有的微生物具有抗熱、冷、酸、堿、高滲、高壓、的微生物具有抗熱、冷、酸、堿、高滲、高壓、高輻射劑量等極端環(huán)境的特殊能力。高輻射劑量等極端環(huán)境的特殊能力。（三）生長(zhǎng)繁殖快，容易培養(yǎng)（三）生長(zhǎng)繁殖快，容易培養(yǎng) 生長(zhǎng)繁殖快生長(zhǎng)繁殖快 微生物的繁殖速度是動(dòng)植物無(wú)法比擬的。微生物的繁殖速度是動(dòng)植物無(wú)法比擬的。例如：大腸桿菌的細(xì)胞在例如：大腸桿菌的

9、細(xì)胞在合適合適的生長(zhǎng)條件下，每分的生長(zhǎng)條件下，每分裂裂1 1次的時(shí)間是次的時(shí)間是12122020分鐘，如按每分鐘，如按每2020分鐘分裂分鐘分裂1 1次次計(jì)，則每小時(shí)可分裂計(jì)，則每小時(shí)可分裂3 3次，每晝夜可分裂次，每晝夜可分裂7272次，后次，后代數(shù)為：代數(shù)為：4 722 366 5004 722 366 500萬(wàn)億個(gè)（重約萬(wàn)億個(gè)（重約4722t4722t），），4848小時(shí)為小時(shí)為222210461046個(gè)（約等于個(gè)（約等于40004000個(gè)地球重）。但是個(gè)地球重）。但是當(dāng)菌數(shù)增加，營(yíng)養(yǎng)消耗，代謝積累，就會(huì)限制生長(zhǎng)當(dāng)菌數(shù)增加，營(yíng)養(yǎng)消耗，代謝積累，就會(huì)限制生長(zhǎng)速度。速度。 分裂時(shí)間：乳酸菌分

10、裂時(shí)間：乳酸菌2828分鐘、根瘤菌分鐘、根瘤菌110110分鐘、光合分鐘、光合細(xì)菌細(xì)菌144144分鐘、硅藻分鐘、硅藻1717小時(shí)、草履蟲小時(shí)、草履蟲10.410.4小時(shí)。小時(shí)。 微生物的快速繁殖能力應(yīng)用在工業(yè)發(fā)酵上可以大大微生物的快速繁殖能力應(yīng)用在工業(yè)發(fā)酵上可以大大提高生產(chǎn)率，運(yùn)用于科學(xué)研究中可以大大縮短科研提高生產(chǎn)率，運(yùn)用于科學(xué)研究中可以大大縮短科研周期。當(dāng)然，必須防止病原微生物和腐敗微生物的周期。當(dāng)然，必須防止病原微生物和腐敗微生物的危害。危害。 容易培養(yǎng)容易培養(yǎng) 微生物培養(yǎng)容易，能在常溫常壓下利微生物培養(yǎng)容易，能在常溫常壓下利用簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，甚至工農(nóng)業(yè)廢棄物生用簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，甚至工

11、農(nóng)業(yè)廢棄物生長(zhǎng)繁殖，積累代謝產(chǎn)物。長(zhǎng)繁殖，積累代謝產(chǎn)物。 利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)食品、醫(yī)藥、利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)食品、醫(yī)藥、化工原料等具有許多優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，不化工原料等具有許多優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要高溫、高壓設(shè)備；原料廣泛，可用廉需要高溫、高壓設(shè)備；原料廣泛，可用廉價(jià)的甘薯粉、米糠、麩皮、玉米粉及廢糖價(jià)的甘薯粉、米糠、麩皮、玉米粉及廢糖蜜、酒糟等工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品；不需要催化劑；蜜、酒糟等工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品；不需要催化劑；產(chǎn)品一般無(wú)毒。工藝獨(dú)特，成本低廉，可產(chǎn)品一般無(wú)毒。工藝獨(dú)特，成本低廉，可因地制宜，就地取材。因地制宜，就地取材。容易污染容易污染（四）適應(yīng)能力強(qiáng)，易發(fā)生變異；（四）適應(yīng)能力強(qiáng)，易發(fā)生變異

12、； 適應(yīng)能力強(qiáng)適應(yīng)能力強(qiáng) 微生物具有極靈活的適應(yīng)性，這也是動(dòng)微生物具有極靈活的適應(yīng)性，這也是動(dòng)植物無(wú)法比擬的。為了適應(yīng)多變的環(huán)境條件，植物無(wú)法比擬的。為了適應(yīng)多變的環(huán)境條件，微生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化中產(chǎn)生了許多靈活的代微生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化中產(chǎn)生了許多靈活的代謝調(diào)控機(jī)制，并有很多種誘導(dǎo)酶。謝調(diào)控機(jī)制，并有很多種誘導(dǎo)酶。 微生物對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的微生物對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端極端環(huán)境環(huán)境”具有驚人的適應(yīng)能力。具有驚人的適應(yīng)能力。 例如例如: : 海洋深處的某些硫細(xì)菌可在海洋深處的某些硫細(xì)菌可在10O10O以以上的高溫下正常生長(zhǎng)，一些嗜鹽細(xì)菌能在上的高溫下正常生長(zhǎng)，一些嗜鹽細(xì)菌能在3232的鹽水中正

13、?；顒?dòng)。的鹽水中正?；顒?dòng)。許多微生物尤其許多微生物尤其是產(chǎn)芽孢的細(xì)菌可在干燥條件下保藏幾十是產(chǎn)芽孢的細(xì)菌可在干燥條件下保藏幾十年、幾百年甚至上千年；氧化硫硫桿菌是年、幾百年甚至上千年；氧化硫硫桿菌是耐酸菌的典型，它的一些菌株能生長(zhǎng)在耐酸菌的典型，它的一些菌株能生長(zhǎng)在pH0.5pH0.5的的 H H2 2SOSO4 4中；有些耐堿的微生物如脫中；有些耐堿的微生物如脫氮硫桿菌的生長(zhǎng)最高氮硫桿菌的生長(zhǎng)最高pHpH值為值為10.710.7，有些青，有些青霉和曲霉也能在霉和曲霉也能在pH9pH91111的堿性條件下生長(zhǎng)。的堿性條件下生長(zhǎng)。 易發(fā)生變異易發(fā)生變異 微生物個(gè)體微小，易受環(huán)境條件影響，微生物個(gè)

14、體微小，易受環(huán)境條件影響，加之繁殖快，數(shù)量多，容易產(chǎn)生大量變異的加之繁殖快，數(shù)量多，容易產(chǎn)生大量變異的后代。后代。 對(duì)人類有利的方面，可從不良菌種誘變對(duì)人類有利的方面，可從不良菌種誘變?yōu)閮?yōu)良菌種，大大提高質(zhì)量、數(shù)量；不利的為優(yōu)良菌種，大大提高質(zhì)量、數(shù)量；不利的方面，使優(yōu)良菌種退化成劣質(zhì)菌株，或者突方面，使優(yōu)良菌種退化成劣質(zhì)菌株，或者突變一個(gè)人類不能對(duì)付的菌株而遭災(zāi)變一個(gè)人類不能對(duì)付的菌株而遭災(zāi) 。 例如，青霉素生產(chǎn)菌產(chǎn)黃青霉例如，青霉素生產(chǎn)菌產(chǎn)黃青霉( (PenicilliumPenicillium chrysogenumchrysogenum)1943)1943年每毫升發(fā)酵液只含約年每毫升發(fā)

15、酵液只含約2020單單位的青霉素。經(jīng)過(guò)多年的選育，變異逐漸位的青霉素。經(jīng)過(guò)多年的選育，變異逐漸積累，該菌目前每毫升發(fā)酵液青霉素含量積累，該菌目前每毫升發(fā)酵液青霉素含量已接近已接近1010萬(wàn)單位。當(dāng)然，事物總是一分為萬(wàn)單位。當(dāng)然，事物總是一分為二的。微生物容易發(fā)生變異的特性在某些二的。微生物容易發(fā)生變異的特性在某些方面對(duì)人類也有害，如致病菌對(duì)青霉素等方面對(duì)人類也有害，如致病菌對(duì)青霉素等抗生素的抗藥性，幾十年來(lái)由于變異的不抗生素的抗藥性，幾十年來(lái)由于變異的不斷積累，使抗生素的治療效果不斷下降。斷積累，使抗生素的治療效果不斷下降。這一特性還常導(dǎo)致菌種衰退。這一特性還常導(dǎo)致菌種衰退。（五）分布廣泛，種

16、類繁多（五）分布廣泛，種類繁多 分布廣泛分布廣泛 微生物在自然界分布極為廣泛。土壤、微生物在自然界分布極為廣泛。土壤、空氣、河流、海洋、鹽湖、高山、沙漠、冰空氣、河流、海洋、鹽湖、高山、沙漠、冰川、油井、地層下以及動(dòng)物體內(nèi)外、植物體川、油井、地層下以及動(dòng)物體內(nèi)外、植物體表面等各處都有大量的微生物在活動(dòng)。表面等各處都有大量的微生物在活動(dòng)。 種類繁多種類繁多 迄今為止，我們所知道的動(dòng)物約有迄今為止，我們所知道的動(dòng)物約有150150萬(wàn)萬(wàn)種，植物約有種，植物約有5050萬(wàn)種，微生物約有萬(wàn)種，微生物約有1515萬(wàn)種。萬(wàn)種。 分布廣泛分布廣泛例如：例如： （1 1）人體腸道中的正常菌群）人體腸道中的正常菌

17、群 在人體腸道中經(jīng)在人體腸道中經(jīng)常聚居著常聚居著100100400400種不同種類的微生物，估計(jì)它種不同種類的微生物，估計(jì)它們的個(gè)體總數(shù)大于們的個(gè)體總數(shù)大于 100100萬(wàn)億，重量約等于糞便干萬(wàn)億，重量約等于糞便干重的重的 1 13 3。 （2 2）萬(wàn)米深海底部的耐熱硫細(xì)菌）萬(wàn)米深海底部的耐熱硫細(xì)菌 它們以地殼它們以地殼中逸出的硫化氫氣體為能源，以二氧化碳為碳源，中逸出的硫化氫氣體為能源，以二氧化碳為碳源，在厭氧條件下營(yíng)自養(yǎng)生活；在厭氧條件下營(yíng)自養(yǎng)生活； （3 3）萬(wàn)米高空中的微生物）萬(wàn)米高空中的微生物 7070年代末，人們用年代末，人們用地球物理火箭從地球物理火箭從85km85km的高空采集

18、微生物。的高空采集微生物。 種類繁多種類繁多 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已發(fā)現(xiàn)的微生物有約據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已發(fā)現(xiàn)的微生物有約1515萬(wàn)種。更大量的微生物資源還有待我們發(fā)萬(wàn)種。更大量的微生物資源還有待我們發(fā)掘。隨著分離、培養(yǎng)方法的改進(jìn)和研究工掘。隨著分離、培養(yǎng)方法的改進(jìn)和研究工作的深入，微生物的新種、新屬、新科，作的深入，微生物的新種、新屬、新科，甚至新目、新綱不斷發(fā)現(xiàn)。有人估計(jì)已發(fā)甚至新目、新綱不斷發(fā)現(xiàn)。有人估計(jì)已發(fā)現(xiàn)的微生物種類至多也不超過(guò)自然界中微現(xiàn)的微生物種類至多也不超過(guò)自然界中微生物總數(shù)的生物總數(shù)的1010?？梢韵嘈?，隨著人類認(rèn)?？梢韵嘈牛S著人類認(rèn)識(shí)和研究工作的發(fā)展，總有一天微生物的識(shí)和研究工作的發(fā)展

19、，總有一天微生物的總數(shù)會(huì)超過(guò)動(dòng)植物的總和?？倲?shù)會(huì)超過(guò)動(dòng)植物的總和。微生物的種類多主要表現(xiàn)在以下方面：微生物的種類多主要表現(xiàn)在以下方面： （1 1）物種的多樣性）物種的多樣性 （2 2）微生物的生理代謝類型多）微生物的生理代謝類型多 （3 3）代謝產(chǎn)物種類多）代謝產(chǎn)物種類多 （4 4）遺傳基因的多樣性）遺傳基因的多樣性 （5 5）生態(tài)類型的多樣性）生態(tài)類型的多樣性 三、微生物學(xué)及其主要分三、微生物學(xué)及其主要分科科 微生物學(xué)微生物學(xué)（microbiologymicrobiology）是一門在細(xì)胞、）是一門在細(xì)胞、 分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生 理

20、代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生 命活動(dòng)基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)命活動(dòng)基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī) 藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護(hù)等實(shí)踐領(lǐng)域的科藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護(hù)等實(shí)踐領(lǐng)域的科 學(xué)，其根本任務(wù)是發(fā)掘、利用、改善和保護(hù)有學(xué)，其根本任務(wù)是發(fā)掘、利用、改善和保護(hù)有 益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為 人類社會(huì)的進(jìn)步服務(wù)。人類社會(huì)的進(jìn)步服務(wù)。 微生物學(xué)的重要性在于：既是應(yīng)用學(xué)科，又微生物學(xué)的重要性在于：既是應(yīng)用學(xué)科，又是基礎(chǔ)學(xué)科。是基礎(chǔ)學(xué)科。 微生物學(xué)經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已分化微生物學(xué)經(jīng)

21、歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已分化出大量的分支學(xué)科，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)（出大量的分支學(xué)科，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)（19901990年），已達(dá)年），已達(dá)181181門之多。門之多。微生物學(xué)工作者的任務(wù)：微生物學(xué)工作者的任務(wù)： 將對(duì)人類有益的微生物用于生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)人類有將對(duì)人類有益的微生物用于生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)人類有害的微生物予以改造、控制和消滅；使微生物學(xué)朝向害的微生物予以改造、控制和消滅；使微生物學(xué)朝向人類需要的方向發(fā)展。人類需要的方向發(fā)展。微生物學(xué)的重要性在于：微生物學(xué)的重要性在于： 既是應(yīng)用學(xué)科，又是基礎(chǔ)學(xué)科。既是應(yīng)用學(xué)科，又是基礎(chǔ)學(xué)科。四、微生物與人類的關(guān)系四、微生物與人類的關(guān)系絕大多數(shù)微生物對(duì)絕大多數(shù)微生物對(duì)人類

22、和動(dòng)、植物是人類和動(dòng)、植物是有益的，而且有些有益的，而且有些是必需的是必需的。1.在自然界中元素的循環(huán)在自然界中元素的循環(huán)2.在工業(yè)方面的作用在工業(yè)方面的作用3.在農(nóng)業(yè)方面的作用在農(nóng)業(yè)方面的作用4.在醫(yī)藥方面的作用在醫(yī)藥方面的作用 環(huán)境環(huán)境微生物在碳循環(huán)、氮循環(huán)和磷循環(huán)中承擔(dān)主要作用，構(gòu)微生物在碳循環(huán)、氮循環(huán)和磷循環(huán)中承擔(dān)主要作用，構(gòu)成生物體的所有基本成分。微生物可作為環(huán)境中有毒化成生物體的所有基本成分。微生物可作為環(huán)境中有毒化合物的清潔劑以合物的清潔劑以處理工業(yè)廢水、城市垃圾處理工業(yè)廢水、城市垃圾等。等。醫(yī)藥醫(yī)藥利用利用微生物生產(chǎn)生長(zhǎng)刺激素、甾體藥物、抗生素、維微生物生產(chǎn)生長(zhǎng)刺激素、甾體藥物

23、、抗生素、維生素、疫苗、菌苗，用于免疫診斷藥物、單克隆抗體生素、疫苗、菌苗，用于免疫診斷藥物、單克隆抗體和抗癌藥物的研制。和抗癌藥物的研制。農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)利用病原微生物防治害蟲，是近二三十年才發(fā)展起來(lái)利用病原微生物防治害蟲，是近二三十年才發(fā)展起來(lái)的一個(gè)領(lǐng)域，從而出現(xiàn)了微生物農(nóng)藥。大量研究表明的一個(gè)領(lǐng)域，從而出現(xiàn)了微生物農(nóng)藥。大量研究表明這類農(nóng)藥無(wú)公害，對(duì)人畜等無(wú)害。這類農(nóng)藥無(wú)公害，對(duì)人畜等無(wú)害。微生物由于比其更復(fù)雜的動(dòng)植物更容易操作，已被廣泛用微生物由于比其更復(fù)雜的動(dòng)植物更容易操作，已被廣泛用作模式生物去研究生物化學(xué)和遺傳學(xué)的過(guò)程。幾百萬(wàn)個(gè)同作模式生物去研究生物化學(xué)和遺傳學(xué)的過(guò)程。幾百萬(wàn)個(gè)同樣的、單

24、細(xì)胞的拷貝，能以大量、非?？焖俣业椭但@得樣的、單細(xì)胞的拷貝，能以大量、非?？焖俣业椭但@得均質(zhì)的實(shí)驗(yàn)材料。均質(zhì)的實(shí)驗(yàn)材料。微生物微生物在生產(chǎn)食品的許多加工業(yè)中在生產(chǎn)食品的許多加工業(yè)中已已被應(yīng)用了幾千年，如被應(yīng)用了幾千年，如釀酒、面包制作等。微生物釀酒、面包制作等。微生物用于氨基酸、有機(jī)酸、核苷酸用于氨基酸、有機(jī)酸、核苷酸類物質(zhì)的大量生產(chǎn)，用于食用及飼料蛋白類物質(zhì)的大量生產(chǎn)，用于食用及飼料蛋白( (單細(xì)胞蛋白單細(xì)胞蛋白) )、酶制劑、植物激素、新型農(nóng)藥的研制或生產(chǎn)酶制劑、植物激素、新型農(nóng)藥的研制或生產(chǎn)?？茖W(xué)研究科學(xué)研究食品與發(fā)酵工業(yè)食品與發(fā)酵工業(yè)Aeration tank of an acti

25、vated sludge installation in a metropolitan sewage treatment plant 微生物農(nóng)藥是利用微生物或其產(chǎn)物微生物農(nóng)藥是利用微生物或其產(chǎn)物來(lái)防治農(nóng)作物病蟲害的一種農(nóng)藥，所以來(lái)防治農(nóng)作物病蟲害的一種農(nóng)藥，所以人們稱它為人們稱它為“活農(nóng)藥活農(nóng)藥”。害蟲吞食、接。害蟲吞食、接觸或病菌、雜草感染后，通過(guò)微生物的觸或病菌、雜草感染后，通過(guò)微生物的活動(dòng)、毒素的作用而使病菌、害蟲雜草活動(dòng)、毒素的作用而使病菌、害蟲雜草的新陳代謝受影響，破壞了機(jī)體器官，的新陳代謝受影響，破壞了機(jī)體器官，阻礙它們的發(fā)育繁殖或變態(tài)，使它們發(fā)阻礙它們的發(fā)育繁殖或變態(tài)，使它們發(fā)生

26、病變而死亡，或者生長(zhǎng)畸形而斷子絕生病變而死亡，或者生長(zhǎng)畸形而斷子絕孫，從而達(dá)到治蟲防病滅草的目的。孫，從而達(dá)到治蟲防病滅草的目的。Microbial products: microbial cells, enzymes, pharmaceutical productsSpecialty Chemicals and food additivesLaboratory process development Shake Flask ExperimentsIndustrial Scale upExample : Alkoholic Drinks此外，如微生物發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，以微生物為此外，如微生物發(fā)酵產(chǎn)

27、生沼氣，以微生物為能源的微生物電池，微生物對(duì)纖維素分解轉(zhuǎn)能源的微生物電池，微生物對(duì)纖維素分解轉(zhuǎn)化作用的利用，應(yīng)用微生物冶金，利用微生化作用的利用，應(yīng)用微生物冶金，利用微生物富集貴重金屬，利用微生物開采石油等。物富集貴重金屬，利用微生物開采石油等。微生物學(xué)的研究在控制傳染病，保障人民身微生物學(xué)的研究在控制傳染病，保障人民身體健康方面，也是成果累累。危害人類多年體健康方面，也是成果累累。危害人類多年的一些傳染病有的已在地球上絕跡，有的已的一些傳染病有的已在地球上絕跡，有的已被控制。微生物學(xué)已成為人類生存休戚相關(guān)被控制。微生物學(xué)已成為人類生存休戚相關(guān)的一門學(xué)科。的一門學(xué)科。病原微生物病原微生物五、微

28、生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史五、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史微生物的發(fā)現(xiàn)微生物的發(fā)現(xiàn)微生物學(xué)發(fā)展的奠基者微生物學(xué)發(fā)展的奠基者現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展我國(guó)微生物學(xué)的簡(jiǎn)況我國(guó)微生物學(xué)的簡(jiǎn)況形態(tài)學(xué)時(shí)期形態(tài)學(xué)時(shí)期生理學(xué)時(shí)期生理學(xué)時(shí)期現(xiàn)代微生物學(xué)時(shí)期現(xiàn)代微生物學(xué)時(shí)期微生物學(xué)的發(fā)展微生物學(xué)的發(fā)展古代人類對(duì)微生物的利用古代人類對(duì)微生物的利用微生物的發(fā)現(xiàn)微生物的發(fā)現(xiàn)人類還未見到微生物個(gè)體尤其是細(xì)菌細(xì)胞人類還未見到微生物個(gè)體尤其是細(xì)菌細(xì)胞的一段漫長(zhǎng)歷史階段，但人們憑借經(jīng)驗(yàn)在的一段漫長(zhǎng)歷史階段，但人們憑借經(jīng)驗(yàn)在實(shí)踐中開展利用有益微生物和防治有害微實(shí)踐中開展利用有益微生物和防治有害微生物的活動(dòng)。生物的活動(dòng)。例如：例如： 制曲

29、釀酒、乳品發(fā)酵、制醬、制醋、制曲釀酒、乳品發(fā)酵、制醬、制醋、腌菜、細(xì)菌冶金、漚糞肥田、提倡輪作、腌菜、細(xì)菌冶金、漚糞肥田、提倡輪作、刮骨療毒、種痘防花、麥曲治瀉等。刮骨療毒、種痘防花、麥曲治瀉等。 1717世紀(jì)，荷蘭人世紀(jì)，荷蘭人列文虎克列文虎克用自制的簡(jiǎn)單顯用自制的簡(jiǎn)單顯微鏡微鏡( (可放大可放大5050300300倍倍) )觀察牙垢、雨水、井觀察牙垢、雨水、井水和植物浸液后，發(fā)現(xiàn)其中有許多運(yùn)動(dòng)著的水和植物浸液后，發(fā)現(xiàn)其中有許多運(yùn)動(dòng)著的“微小動(dòng)物微小動(dòng)物”，并用文字和圖畫科學(xué)地記載，并用文字和圖畫科學(xué)地記載了人類最早看見的了人類最早看見的“微動(dòng)體微動(dòng)體”細(xì)菌的不細(xì)菌的不同形態(tài)同形態(tài)( (球狀

30、、桿狀和螺旋狀等球狀、桿狀和螺旋狀等) )。過(guò)了不久。過(guò)了不久，意大利植物學(xué)家米凱利也用簡(jiǎn)單的顯微鏡，意大利植物學(xué)家米凱利也用簡(jiǎn)單的顯微鏡觀察了真菌的形態(tài)。觀察了真菌的形態(tài)。 列文虎克是一位敏銳的觀察家而不是理論家，他本列文虎克是一位敏銳的觀察家而不是理論家，他本人并不認(rèn)識(shí)到其發(fā)現(xiàn)的重要意義，直到相隔人并不認(rèn)識(shí)到其發(fā)現(xiàn)的重要意義，直到相隔100100年以后，年以后，才由其他自然科學(xué)家對(duì)微生物進(jìn)行重新觀察和鑒定才由其他自然科學(xué)家對(duì)微生物進(jìn)行重新觀察和鑒定 。Anthnoy van Leeuwenhoek16841684年寄年寄給皇家協(xié)給皇家協(xié)會(huì)信的部會(huì)信的部分內(nèi)容分內(nèi)容 列文虎克列文虎克（Ant

31、hnoy van Leeuwenhoek） 他的貢獻(xiàn)主要有三方面：他的貢獻(xiàn)主要有三方面： 利用單氏顯微鏡觀察了利用單氏顯微鏡觀察了許多微小物體和生物，并于許多微小物體和生物，并于16761676年首次觀察到形態(tài)微小、年首次觀察到形態(tài)微小、作用巨大的細(xì)菌，從而解決作用巨大的細(xì)菌，從而解決了認(rèn)識(shí)微生物世界的第一個(gè)了認(rèn)識(shí)微生物世界的第一個(gè)障礙；障礙； 一生制作了一生制作了419419架顯微架顯微鏡或放大鏡可放大鏡或放大鏡可放大5050300300倍；倍； 發(fā)表過(guò)約發(fā)表過(guò)約400400篇論文，篇論文，其中絕大部分（其中絕大部分（375375篇）寄篇）寄往皇家學(xué)會(huì)發(fā)表。往皇家學(xué)會(huì)發(fā)表。 微生物學(xué)發(fā)展的奠

32、基者微生物學(xué)發(fā)展的奠基者 繼列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物世界以后的繼列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物世界以后的200200年間，年間，微生物學(xué)的研究基本上停留在形態(tài)描述和分門別類微生物學(xué)的研究基本上停留在形態(tài)描述和分門別類的階段。的階段。 直到直到1919世紀(jì)中期，以法國(guó)的世紀(jì)中期，以法國(guó)的巴斯德巴斯德(Louis (Louis PasteurPasteur，182218221895)1895)和德國(guó)的和德國(guó)的柯赫柯赫(Robert Koch(Robert Koch，184318431910)1910)為代表的科學(xué)家才將微生物的研究從為代表的科學(xué)家才將微生物的研究從形態(tài)描述推進(jìn)到生理學(xué)研究階段，揭示了微生物是形態(tài)描述

33、推進(jìn)到生理學(xué)研究階段，揭示了微生物是造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了分離、造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了分離、培養(yǎng)、接種、滅菌和染色等一系列獨(dú)特的微生物技培養(yǎng)、接種、滅菌和染色等一系列獨(dú)特的微生物技術(shù)，從而奠定了微生物學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)開辟了醫(yī)學(xué)術(shù)，從而奠定了微生物學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)開辟了醫(yī)學(xué)和工業(yè)微生物等分支學(xué)科。和工業(yè)微生物等分支學(xué)科。路易路易巴斯德巴斯德 (Louis Pasteur,18221895) 法國(guó)的化學(xué)家和偉大的微法國(guó)的化學(xué)家和偉大的微生物學(xué)家。生物學(xué)家。18471847年巴黎師范學(xué)年巴黎師范學(xué)院畢業(yè)，巴斯德貢獻(xiàn)不但在微院畢業(yè)，巴斯德貢獻(xiàn)不但在微生物學(xué)基礎(chǔ)理論方面，而且

34、在生物學(xué)基礎(chǔ)理論方面，而且在實(shí)用技術(shù)方面也為人類造福實(shí)用技術(shù)方面也為人類造福。微生物學(xué)之父微生物學(xué)之父巴斯德的主要貢獻(xiàn)巴斯德的主要貢獻(xiàn)（1 1）徹底否定了徹底否定了“自然發(fā)生說(shuō)自然發(fā)生說(shuō)” ” 曲頸瓶試驗(yàn)曲頸瓶試驗(yàn)（2 2）免疫學(xué)免疫學(xué)預(yù)防接種預(yù)防接種 18771877年研究雞霍亂年研究雞霍亂, ,發(fā)現(xiàn)將發(fā)現(xiàn)將病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預(yù)防雞霍亂；其后又研究牛、病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預(yù)防雞霍亂；其后又研究牛、羊炭疽病和狂犬病，首次制出狂犬疫苗，證實(shí)其免疫學(xué)說(shuō)，羊炭疽病和狂犬病，首次制出狂犬疫苗，證實(shí)其免疫學(xué)說(shuō)，為人類防病、治病作出了重大貢獻(xiàn)。為人類防病、治病作出了重大貢獻(xiàn)。（3 3）證實(shí)發(fā)

35、酵是由微生物引起的證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的 認(rèn)為一切發(fā)酵作用認(rèn)為一切發(fā)酵作用都可能和微生物的生長(zhǎng)繁殖有關(guān)。巴斯德分離了許多引起發(fā)都可能和微生物的生長(zhǎng)繁殖有關(guān)。巴斯德分離了許多引起發(fā)酵的微生物，并證實(shí)酒精發(fā)酵是由酵母菌引起的，此外還發(fā)酵的微生物，并證實(shí)酒精發(fā)酵是由酵母菌引起的，此外還發(fā)現(xiàn)乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和丁酸發(fā)酵都是由不同細(xì)菌引起的?，F(xiàn)乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和丁酸發(fā)酵都是由不同細(xì)菌引起的。（4 4）其他貢獻(xiàn)其他貢獻(xiàn) 巴斯德消毒法、家蠶軟化病問題的解決、巴斯德消毒法、家蠶軟化病問題的解決、推動(dòng)了微生物病原學(xué)說(shuō)的發(fā)展。推動(dòng)了微生物病原學(xué)說(shuō)的發(fā)展。Pasteurs swan neck flasks us

36、ed in his experiments on the spontaneous generation of microorganisms曲頸瓶實(shí)驗(yàn)曲頸瓶實(shí)驗(yàn) 羅佰特羅佰特柯赫柯赫 （Robert KochRobert Koch，184318431910)1910) KochKoch畢業(yè)于醫(yī)學(xué)院，專門研究細(xì)菌，畢業(yè)于醫(yī)學(xué)院，專門研究細(xì)菌，特別是病原菌，畢生研究的成果主要是：特別是病原菌，畢生研究的成果主要是：證實(shí)病害的病原菌學(xué)說(shuō)（摸清引起病害證實(shí)病害的病原菌學(xué)說(shuō)（摸清引起病害的微生物生活史、生理生態(tài)等）。的微生物生活史、生理生態(tài)等）。建立微生物學(xué)研究基本技術(shù)，創(chuàng)立了用建立微生物學(xué)研究基本技術(shù)，

37、創(chuàng)立了用固體培養(yǎng)基分離純化微生物的技術(shù)，還創(chuàng)固體培養(yǎng)基分離純化微生物的技術(shù)，還創(chuàng)用了顯微鏡技術(shù)，為發(fā)現(xiàn)多種傳染病的病用了顯微鏡技術(shù)，為發(fā)現(xiàn)多種傳染病的病原菌提供實(shí)驗(yàn)手段。原菌提供實(shí)驗(yàn)手段。 細(xì)菌學(xué)奠基人細(xì)菌學(xué)奠基人在病原菌研究方面的主要貢獻(xiàn)在病原菌研究方面的主要貢獻(xiàn) 具體證實(shí)了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；具體證實(shí)了炭疽病菌是炭疽病的病原菌； 發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌，這是當(dāng)時(shí)死亡率極高的傳染性疾發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌，這是當(dāng)時(shí)死亡率極高的傳染性疾病，因此科赫獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。并提倡采用消毒和殺菌方法病，因此科赫獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。并提倡采用消毒和殺菌方法防止這些疾病的傳播；他的學(xué)生們也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)白喉，肺炎

38、、防止這些疾病的傳播；他的學(xué)生們也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)白喉，肺炎、破傷風(fēng)、鼠疫等的病原細(xì)菌，導(dǎo)致了當(dāng)時(shí)和以后數(shù)十年間人破傷風(fēng)、鼠疫等的病原細(xì)菌，導(dǎo)致了當(dāng)時(shí)和以后數(shù)十年間人們對(duì)細(xì)菌給予高度的重視；們對(duì)細(xì)菌給予高度的重視； 提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則科赫法則?？坪辗▌t?？坪辗▌t科赫法則：1.1.特殊的病原菌應(yīng)在同一疾病中查見，在健康人中不存在；特殊的病原菌應(yīng)在同一疾病中查見，在健康人中不存在；2.2.該病原菌能被該病原菌能被分離培養(yǎng)得純種；分離培養(yǎng)得純種；3.3.該純培養(yǎng)物接種至易感動(dòng)物，能產(chǎn)生同樣病癥；該純培養(yǎng)物接種至易感動(dòng)物，能產(chǎn)生

39、同樣病癥；4.4.自人自人工感染的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)能重新分離得該病原菌純培養(yǎng)。工感染的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)能重新分離得該病原菌純培養(yǎng)。在微生物基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)在微生物基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)1 1、配制培養(yǎng)基；、配制培養(yǎng)基；2 2、利用固體培養(yǎng)基分離純化微生物技術(shù)、利用固體培養(yǎng)基分離純化微生物技術(shù)（采（采 用了以瓊脂作凝固劑的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌用了以瓊脂作凝固劑的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌和和 分離單菌落而獲得純培養(yǎng)的操作過(guò)程）；分離單菌落而獲得純培養(yǎng)的操作過(guò)程）；3 3、創(chuàng)立了許多顯微鏡技術(shù)（細(xì)菌的染色方、創(chuàng)立了許多顯微鏡技術(shù)（細(xì)菌的染色方法法 等）；等）；4 4、規(guī)定了鑒定病原細(xì)菌的方法和步驟。、規(guī)定了鑒定病原細(xì)

40、菌的方法和步驟。 18921892年，俄國(guó)伊凡諾夫斯基年，俄國(guó)伊凡諾夫斯基 Dmitrii IvanowskiDmitrii Ivanowski （186418641970 1970 ）首先發(fā)現(xiàn)病毒，得到了煙草花葉病毒，）首先發(fā)現(xiàn)病毒，得到了煙草花葉病毒， 從而開始了人們對(duì)病毒的深入研究。從而開始了人們對(duì)病毒的深入研究?，F(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展進(jìn)入進(jìn)入2020世紀(jì)，由于電子顯微鏡的發(fā)明、同位世紀(jì)，由于電子顯微鏡的發(fā)明、同位素示蹤原子的應(yīng)用，以及生物化學(xué)、生物物素示蹤原子的應(yīng)用，以及生物化學(xué)、生物物理學(xué)等邊緣學(xué)科的建立，推動(dòng)了微生物學(xué)向理學(xué)等邊緣學(xué)科的建立，推動(dòng)了微生物學(xué)向分子水平的

41、縱深方向發(fā)展。分子水平的縱深方向發(fā)展。19291929年弗來(lái)明年弗來(lái)明Alexander Fleming (1881-1955)Alexander Fleming (1881-1955) 發(fā)現(xiàn)青霉菌能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，抗生素誕生。發(fā)現(xiàn)青霉菌能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，抗生素誕生。19351935年斯坦來(lái)得到煙草花葉病毒結(jié)晶，年斯坦來(lái)得到煙草花葉病毒結(jié)晶，19371937年年鮑登等證實(shí)該結(jié)晶為核蛋白，為探索生命本質(zhì)鮑登等證實(shí)該結(jié)晶為核蛋白，為探索生命本質(zhì)和起源提供了線索。和起源提供了線索。19391939年電子顯微鏡問世，考雪第一次用電子顯年電子顯微鏡問世，考雪第一次用電子顯微鏡觀察到了棒狀的煙草花葉病毒。微鏡觀察到了棒狀的煙草花葉病毒。19441944年埃弗里證實(shí)了引起肺炎鏈球菌形成莢膜年埃弗里證實(shí)了引起肺炎鏈球菌形成莢膜的這一遺傳性狀轉(zhuǎn)化的物質(zhì)