第一教學(xué)單元——緒論

1、 微生物學(xué)天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院微生物教研室微生物教研室Microbiology課程教學(xué)主要內(nèi)容（共課程教學(xué)主要內(nèi)容（共5656學(xué)時(shí)）：學(xué)時(shí)）：第第1章章 緒論（緒論（2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第2章章 原核微生物的形態(tài)、構(gòu)造與功能（原核微生物的形態(tài)、構(gòu)造與功能（10學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第3章章 真核微生物的形態(tài)、構(gòu)造與功能（真核微生物的形態(tài)、構(gòu)造與功能（4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第4章病毒（章病毒（4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第5章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基（章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基（6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第6章章 微生物的代謝（微生物的代謝（4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第7章章 微生物的生長與控制（微生物的生長與控制（6學(xué)時(shí)）

2、學(xué)時(shí)）第第8章章 微生物的遺傳變異與育種（微生物的遺傳變異與育種（14學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第9章章 微生物的生態(tài)（微生物的生態(tài)（2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第10章章 微生物的分類與鑒定（微生物的分類與鑒定（2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第第11章章 傳染與免疫（傳染與免疫（2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） 教材及教學(xué)參考書教材及教學(xué)參考書 教材：教材： 路福平路福平. 微生物學(xué)微生物學(xué)M. 北京：中國輕工業(yè)出版社，北京：中國輕工業(yè)出版社，2005主要參考書：主要參考書：周德慶周德慶.微生物學(xué)教程微生物學(xué)教程(第第3版版) M.北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2011周德慶周德慶.微生物學(xué)教程微生物學(xué)教程(第第2版版) M.北京：高

3、等教育出版社，北京：高等教育出版社，2002沈萍沈萍.微生物學(xué)微生物學(xué) (第第2版版)M.北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2006諸葛健諸葛健.微生物學(xué)微生物學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，北京：科學(xué)出版社，2003沈萍，彭珍榮主譯沈萍，彭珍榮主譯.微生物學(xué)微生物學(xué)(第第5版版) M.北京：高教出版社，北京：高教出版社，2003Prescott L.M. et al.Microbiology,5th Ed M, WCB McGraw-Hill, 2005Madigan M. T. et al. Brocks Biology of Microorganism 9 th Ed M， 2000一

4、、為什么要學(xué)微生物一、為什么要學(xué)微生物微生物與發(fā)酵工程、制藥工程專業(yè)微生物與發(fā)酵工程、制藥工程專業(yè)二、微生物和微生物學(xué)的研究范疇二、微生物和微生物學(xué)的研究范疇 三、微生物學(xué)發(fā)展史三、微生物學(xué)發(fā)展史四、微生物的共性四、微生物的共性微生物既是人類的敵人，微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友更是人類的朋友！ 時(shí)時(shí)刻刻與微生物時(shí)時(shí)刻刻與微生物“共舞共舞” 是是 福福 ？是禍？一、為什么要學(xué)微生物一、為什么要學(xué)微生物每個(gè)噴嚏的飛沫含每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌個(gè)細(xì)菌發(fā)酵與發(fā)酵過程發(fā)酵與發(fā)酵過程 利用微生物作為動(dòng)力，生產(chǎn)某種特定產(chǎn)物的利用微生物作為動(dòng)力，生產(chǎn)某種特定產(chǎn)物的生物化學(xué)過程。生物

5、化學(xué)過程。發(fā)酵產(chǎn)品發(fā)酵產(chǎn)品 釀造食品，酒精飲料，有機(jī)酸，核苷酸，氨基釀造食品，酒精飲料，有機(jī)酸，核苷酸，氨基酸類物質(zhì)，酶制劑，抗生素，有機(jī)溶劑其它化酸類物質(zhì)，酶制劑，抗生素，有機(jī)溶劑其它化工產(chǎn)品，營養(yǎng)和生長必需物質(zhì)，生物制藥工產(chǎn)品，營養(yǎng)和生長必需物質(zhì)，生物制藥 少數(shù)微生物也是人類的敵人少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫鼠疫 : 鼠疫桿菌鼠疫桿菌（Yersinia pestis）肺結(jié)核肺結(jié)核: 結(jié)核分枝桿菌（結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）霍亂霍亂：霍亂弧菌（：霍亂弧菌（Vibrio cholera）瘋牛病：瘋牛?。?朊病毒朊病毒艾滋病艾滋病(AIDS) : HI

6、V是逆轉(zhuǎn)錄病毒是逆轉(zhuǎn)錄病毒 禽流感：流感病毒禽流感：流感病毒SARS ：冠狀病毒：冠狀病毒（Coronaviruses）甲型甲型H1N1流感：流感： H1N1流感病毒流感病毒The SARS Coronavirus: The SARS outbreak of 2003According to the World Health Organization (WHO), a total of 8,098 people worldwide became sick with SARS during the 2003 outbreak. Of these, 774 died. 微生物是一把十分鋒利的雙刃劍

7、，它們?cè)诮o人類帶來巨大利益的同時(shí)也帶來“殘忍”的破壞。它給人類帶來的利益不僅是享受，而且實(shí)際上涉及到人類的生存。 傳統(tǒng)定義傳統(tǒng)定義：微生物（：微生物（microorganism,microbemicroorganism,microbe）是一）是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。它們是切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。它們是一些個(gè)體微小（一般小于一些個(gè)體微?。ㄒ话阈∮?.1mm0.1mm）、構(gòu)造簡單的低）、構(gòu)造簡單的低等生物。等生物。 納米比亞嗜硫細(xì)菌、費(fèi)氏刺尾魚菌納米比亞嗜硫細(xì)菌、費(fèi)氏刺尾魚菌( (肉眼可以直接看到肉眼可以直接看到) )現(xiàn)代定義現(xiàn)代定義：一般是指絕大多數(shù)憑肉眼看不見或

8、看不清，：一般是指絕大多數(shù)憑肉眼看不見或看不清，必須借助顯微鏡才能看見或看清，以及少數(shù)能直接必須借助顯微鏡才能看見或看清，以及少數(shù)能直接通過肉眼看見的單細(xì)胞、多細(xì)胞和無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微通過肉眼看見的單細(xì)胞、多細(xì)胞和無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微小生物的總稱。小生物的總稱。二、微生物和微生物學(xué)的研究范疇二、微生物和微生物學(xué)的研究范疇 微生物的定義微生物的定義微生物小?。▊€(gè)體（個(gè)體微小）微?。?m（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）簡簡（構(gòu)（構(gòu)造簡單）造簡單）單細(xì)胞單細(xì)胞簡單多細(xì)胞簡單多細(xì)胞非細(xì)胞（即非細(xì)胞（即“分子生物分子生物”）n m（納米）級(jí)：電子顯微鏡下可見（細(xì)胞器，病毒）

9、（納米）級(jí)：電子顯微鏡下可見（細(xì)胞器，病毒）低低（進(jìn)（進(jìn)化地位化地位低）低）原核類：細(xì)菌（真細(xì)菌，古生菌），放線菌，藍(lán)細(xì)菌，原核類：細(xì)菌（真細(xì)菌，古生菌），放線菌，藍(lán)細(xì)菌，立克次氏體立克次氏體, 衣原體衣原體, 支原體等支原體等真核類：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生動(dòng)物，真核類：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生動(dòng)物， 顯微藻類顯微藻類非細(xì)胞類：病毒，亞病毒（類病毒，擬病毒，朊病非細(xì)胞類：病毒，亞病毒（類病毒，擬病毒，朊病 毒）毒）1mm=103 m=106 nm=107 分辨率：肉眼分辨率：肉眼:0.1mm；顯微鏡；顯微鏡:0.2 m；電子顯微鏡；電子顯微鏡:10 微生物的特點(diǎn)及種類微生物的

10、特點(diǎn)及種類 微生物的類群微生物的類群不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)：病毒、類病毒、朊病毒病毒、類病毒、朊病毒單細(xì)胞原核生物單細(xì)胞原核生物：細(xì)菌、放線菌、立克次氏體、支細(xì)菌、放線菌、立克次氏體、支原體、衣原體、藍(lán)細(xì)菌等；原體、衣原體、藍(lán)細(xì)菌等；真菌真菌：酵母菌、霉菌、擔(dān)子菌等；酵母菌、霉菌、擔(dān)子菌等；單細(xì)胞原生生物單細(xì)胞原生生物：藻類、原生動(dòng)物等藻類、原生動(dòng)物等 與發(fā)酵、制藥工業(yè)有關(guān)的微生物類群與發(fā)酵、制藥工業(yè)有關(guān)的微生物類群 細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌、擔(dān)子菌（蕈菌）、細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌、擔(dān)子菌（蕈菌）、 藻類、噬菌體藻類、噬菌體微生物學(xué)微生物學(xué)(Microbiology)(Microbio

11、logy) 是一門在細(xì)胞、分子或群體水平上研究微生物是一門在細(xì)胞、分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布的形態(tài)構(gòu)造、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)藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護(hù)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)域的科學(xué)。等實(shí)踐領(lǐng)域的科學(xué)。根本任務(wù)根本任務(wù) 1.1.發(fā)掘、利用、改造和保護(hù)有益微生物發(fā)掘、利用、改造和保護(hù)有益微生物 2.2.控制、消滅和改造有害微生物控制、消滅和改造有害微生物最終目的最終目的 為人類社會(huì)的進(jìn)步服務(wù)為人類社會(huì)的進(jìn)步服務(wù)三、微生物學(xué)對(duì)人類活動(dòng)

12、的影響三、微生物學(xué)對(duì)人類活動(dòng)的影響微生物與醫(yī)療保健微生物與農(nóng)業(yè)微生物與工業(yè)微生物與能源、生態(tài)和環(huán)境保護(hù)微生物與生物技術(shù) 在醫(yī)療保健戰(zhàn)線上的六大在醫(yī)療保健戰(zhàn)線上的六大“戰(zhàn)役戰(zhàn)役”: :外科消毒外科消毒術(shù)的建立；尋找人畜病原菌；免疫防治法的術(shù)的建立；尋找人畜病原菌；免疫防治法的應(yīng)用；化學(xué)治療劑的發(fā)明；抗生素治療的興應(yīng)用；化學(xué)治療劑的發(fā)明；抗生素治療的興起；用遺傳工程和生物工程技術(shù)生產(chǎn)生化藥起；用遺傳工程和生物工程技術(shù)生產(chǎn)生化藥物。物。根瘤菌的固氮作用；反芻動(dòng)物的消化過程；微生物在物根瘤菌的固氮作用；反芻動(dòng)物的消化過程；微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用；微生物對(duì)農(nóng)業(yè)造成的危害等。質(zhì)循環(huán)中的作用；微生物對(duì)農(nóng)業(yè)

13、造成的危害等。六個(gè)里程碑六個(gè)里程碑: :自然發(fā)酵與食品、飲料的釀造；罐頭保藏；自然發(fā)酵與食品、飲料的釀造；罐頭保藏；厭氧純種發(fā)酵技術(shù)；深層液體通氣攪拌培養(yǎng)；代謝調(diào)控厭氧純種發(fā)酵技術(shù)；深層液體通氣攪拌培養(yǎng)；代謝調(diào)控理論在發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用；生物工程的興起理論在發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用；生物工程的興起1.生物煉制：生物乙醇、生物煉制：生物乙醇、生物柴油、生物制氫、生物柴油、生物制氫、沼氣發(fā)酵、丙酮等生物沼氣發(fā)酵、丙酮等生物燃料。燃料。2.原油泄漏和生原油泄漏和生物除污。物除污。3.生物環(huán)境技生物環(huán)境技術(shù)。術(shù)。利用分子生物學(xué)技術(shù)改造微生物的代謝特利用分子生物學(xué)技術(shù)改造微生物的代謝特性，再借助發(fā)酵工程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

14、。性，再借助發(fā)酵工程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1. 微生物的發(fā)現(xiàn)微生物的發(fā)現(xiàn) 1.1 影響認(rèn)識(shí)微生物的四大障礙影響認(rèn)識(shí)微生物的四大障礙 1.1.1 個(gè)體過于微小個(gè)體過于微小 1.2.1 群體外貌不顯群體外貌不顯 1.3.1 種間雜居混生種間雜居混生 1.4.1 形態(tài)與其作用的后果很難被認(rèn)識(shí)形態(tài)與其作用的后果很難被認(rèn)識(shí) 2. 微生物發(fā)展的五個(gè)時(shí)期微生物發(fā)展的五個(gè)時(shí)期 2.1 史前期：約史前期：約8000年前年前-1676 2.2 初創(chuàng)期：初創(chuàng)期：1676-1861 2.3 奠基期：奠基期：1861-1897 2.4 發(fā)展期：發(fā)展期：1897-1953 2.5 成熟期：成熟期：1953-2.1 2.1 史前時(shí)期

15、（直觀應(yīng)用時(shí)期）史前時(shí)期（直觀應(yīng)用時(shí)期）春秋戰(zhàn)國時(shí)期春秋戰(zhàn)國時(shí)期 微生物分解有機(jī)物質(zhì)微生物分解有機(jī)物質(zhì),漚糞積肥。漚糞積肥。公元二世紀(jì)的公元二世紀(jì)的神農(nóng)本草經(jīng)神農(nóng)本草經(jīng) 白僵蠶治病。白僵蠶治病。公元公元6世紀(jì)世紀(jì) 后魏的賈思勰后魏的賈思勰 齊民要術(shù)齊民要術(shù) 谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。 豆科植物與其它作物輪作豆科植物與其它作物輪作2.2 初創(chuàng)時(shí)期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期）初創(chuàng)時(shí)期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期）（17世紀(jì)下半葉世紀(jì)下半葉十九世紀(jì)中葉）十九世紀(jì)中葉）使用顯微鏡觀察微生物世界的時(shí)期。使用顯微鏡觀察微生物世界的時(shí)期。代表人物：代表人物：列文列文虎克虎克貢獻(xiàn)貢獻(xiàn):（）

16、發(fā)現(xiàn)了微生物世界（）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡（）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的繁茂性述了它們的繁茂性2.3 奠基時(shí)期（生理學(xué)發(fā)展時(shí)期）奠基時(shí)期（生理學(xué)發(fā)展時(shí)期）十九世紀(jì)下葉有關(guān)微生物的兩個(gè)疑難問題：十九世紀(jì)下葉有關(guān)微生物的兩個(gè)疑難問題：1、生物是自然產(chǎn)生的嗎？、生物是自然產(chǎn)生的嗎？2、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？新鮮食品新鮮食品擱置擱置細(xì)菌檢定細(xì)菌檢定無細(xì)菌無細(xì)菌腐敗食品腐敗食品細(xì)菌檢定細(xì)菌檢定有細(xì)菌有細(xì)菌由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生自然發(fā)生說自然發(fā)生說（）巴斯德與自然發(fā)生學(xué)說（）巴斯德與自然發(fā)生學(xué)說法國，化學(xué)家，路易斯法國

17、，化學(xué)家，路易斯 巴斯德巴斯德（Louis Pasteur，18221895） 微生物學(xué)的奠基人微生物學(xué)的奠基人巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)空空氣氣乙醇、醚混合物乙醇、醚混合物棉纖維棉纖維沉淀物沉淀物檢測檢測第一個(gè)實(shí)驗(yàn)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)第二個(gè)實(shí)驗(yàn)第二個(gè)實(shí)驗(yàn)加熱加熱營養(yǎng)液營養(yǎng)液密封密封放置放置細(xì)菌檢測細(xì)菌檢測無細(xì)菌檢出無細(xì)菌檢出自然發(fā)生說質(zhì)疑：無機(jī)物自然變?yōu)樯袡C(jī)體必須提供新鮮的空氣自然發(fā)生說質(zhì)疑：無機(jī)物自然變?yōu)樯袡C(jī)體必須提供新鮮的空氣第三個(gè)實(shí)驗(yàn)（）（）科赫與疾病的病菌說科赫與疾病的病菌說 最早人們認(rèn)為疾病是由諸如超自然力、被稱為瘴毒最早人們認(rèn)為疾病是由諸如超自然力

18、、被稱為瘴毒的毒氣以及四種體液（血液、粘痰、黃膽汁、黑膽汁）的毒氣以及四種體液（血液、粘痰、黃膽汁、黑膽汁）之間的失調(diào)而引起的。之間的失調(diào)而引起的。 Agostino Bassi（17731856）在）在1835年證明蠶病是由年證明蠶病是由真菌感染引起的，首先提出微生物可引起疾病。真菌感染引起的，首先提出微生物可引起疾病。 1845年，年，M. J. Berkeley證明愛爾蘭馬鈴薯枯萎病證明愛爾蘭馬鈴薯枯萎?。≒otato Blight of Ireland）是由真菌引起的。）是由真菌引起的。 之后，巴斯德提出之后，巴斯德提出“蠶的微粒子病蠶的微粒子病”是由原生動(dòng)物是由原生動(dòng)物寄生蟲引起的。

19、寄生蟲引起的。 Lister受巴斯德關(guān)于微生物在發(fā)酵和腐敗問題中研究受巴斯德關(guān)于微生物在發(fā)酵和腐敗問題中研究的啟發(fā)，提出了外科消毒術(shù)，消毒所使用的石炭酸可以的啟發(fā)，提出了外科消毒術(shù)，消毒所使用的石炭酸可以殺死細(xì)菌，同樣也可以阻止傷口感染，這一觀點(diǎn)為微生殺死細(xì)菌，同樣也可以阻止傷口感染，這一觀點(diǎn)為微生物在疾病中的作用提供了間接的證據(jù)。物在疾病中的作用提供了間接的證據(jù)。 （）（）科赫與疾病的病菌說科赫與疾病的病菌說德國，鄉(xiāng)村醫(yī)生，科赫德國，鄉(xiāng)村醫(yī)生，科赫（Robert Koch，18431910） 細(xì)菌學(xué)奠基人細(xì)菌學(xué)奠基人 直接關(guān)系的證明來自于德國醫(yī)生柯赫對(duì)炭疽菌的研究直接關(guān)系的證明來自于德國醫(yī)生

20、柯赫對(duì)炭疽菌的研究（18761876年）年） 科赫法則科赫法則1 1、病原微生物存在于患病動(dòng)、病原微生物存在于患病動(dòng)物中物中, ,而健康動(dòng)物中沒有；而健康動(dòng)物中沒有；2 2、該微生物可在離開動(dòng)物體、該微生物可在離開動(dòng)物體外純培養(yǎng)生長；外純培養(yǎng)生長；3 3、當(dāng)培養(yǎng)物接種易感動(dòng)物時(shí)、當(dāng)培養(yǎng)物接種易感動(dòng)物時(shí)產(chǎn)生特定的疾病癥狀；產(chǎn)生特定的疾病癥狀； 4 4、該病原微生物可從患病的、該病原微生物可從患病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中重新分離到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中重新分離到, ,且且在實(shí)驗(yàn)室能夠再次培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室能夠再次培養(yǎng), ,最最終具有與原始菌株相同的終具有與原始菌株相同的性狀。性狀?？潞掌渌饕暙I(xiàn)：柯赫其他主要貢獻(xiàn)： 建立了建

21、立了純培養(yǎng)純培養(yǎng)技術(shù)技術(shù)（凝固劑和（凝固劑和petri dishpetri dish） 對(duì)結(jié)核桿菌的分離對(duì)結(jié)核桿菌的分離和觀察和觀察, , 首創(chuàng)了抗酸菌首創(chuàng)了抗酸菌染色的染色的Ziehl-NielsenZiehl-Nielsen染染色法（色法（抗酸染色法抗酸染色法） 結(jié)核結(jié)核組織組織結(jié)核結(jié)核桿菌桿菌 發(fā)現(xiàn)和分離了引起霍亂的微生物發(fā)現(xiàn)和分離了引起霍亂的微生物霍亂弧菌霍亂弧菌，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了在控制霍亂傳播中水過濾的重要性，發(fā)表了第一張細(xì)菌了在控制霍亂傳播中水過濾的重要性，發(fā)表了第一張細(xì)菌的顯微鏡照片。的顯微鏡照片。 2.4 2.4 發(fā)展時(shí)期（生物化學(xué)水平）發(fā)展時(shí)期（生物化學(xué)水平） 德國人德國人E.B

22、uchner （1897年）年）用無細(xì)胞的酵母菌裂解液中的混用無細(xì)胞的酵母菌裂解液中的混合酶對(duì)葡萄糖進(jìn)行了酒精發(fā)酵：合酶對(duì)葡萄糖進(jìn)行了酒精發(fā)酵： 酵母細(xì)胞酵母細(xì)胞石英砂研磨石英砂研磨過過 濾濾濾液濾液葡萄糖葡萄糖酵母細(xì)胞酵母細(xì)胞酒精、酒精、CO2巴斯德提出發(fā)酵是由微生物引起；他還發(fā)現(xiàn)了厭氧微生物。巴斯德提出發(fā)酵是由微生物引起；他還發(fā)現(xiàn)了厭氧微生物。 Martinus Beijerinck（1851-1931）對(duì)微生物領(lǐng)域的最大貢獻(xiàn)）對(duì)微生物領(lǐng)域的最大貢獻(xiàn)是提出了富集培養(yǎng)概念。用富集培養(yǎng)技術(shù)是提出了富集培養(yǎng)概念。用富集培養(yǎng)技術(shù)Beijerinck從土壤和從土壤和水中分離得到許多純種微生物，包括好

23、氣的固氮菌、硫化細(xì)水中分離得到許多純種微生物，包括好氣的固氮菌、硫化細(xì)菌、固氮根瘤菌、乳酸菌、綠藻和許多其他微生物。在研究菌、固氮根瘤菌、乳酸菌、綠藻和許多其他微生物。在研究煙草花葉病時(shí)，煙草花葉病時(shí)，Beijerinck指出感染物（一種病毒）不是細(xì)菌，指出感染物（一種病毒）不是細(xì)菌，而是寄生到植物細(xì)胞中生存的一類微生物；實(shí)際上，而是寄生到植物細(xì)胞中生存的一類微生物；實(shí)際上，Beijerinck描繪了病毒學(xué)的基本理論。描繪了病毒學(xué)的基本理論。 Sergei WinogradskySergei Winogradsky（1856-19351856-1935）成功的分離了硝化細(xì)菌、）成功的分離了硝化

24、細(xì)菌、硫化細(xì)菌等和氮、硫化合物循環(huán)有關(guān)的微生物，提出硝化過硫化細(xì)菌等和氮、硫化合物循環(huán)有關(guān)的微生物，提出硝化過程是細(xì)菌作用的結(jié)果，提出無機(jī)化能營養(yǎng)和自養(yǎng)生物的概念。程是細(xì)菌作用的結(jié)果，提出無機(jī)化能營養(yǎng)和自養(yǎng)生物的概念。還分離到第一株厭氧固氮菌還分離到第一株厭氧固氮菌巴氏固氮梭狀芽孢桿菌，提巴氏固氮梭狀芽孢桿菌，提出了細(xì)菌固氮作用的概念?？煞Q是土壤微生物學(xué)的奠基石。出了細(xì)菌固氮作用的概念?？煞Q是土壤微生物學(xué)的奠基石。 2.5 成熟時(shí)期（分子水平）成熟時(shí)期（分子水平）始于二十世紀(jì)五十年代（電子顯微鏡的使用和始于二十世紀(jì)五十年代（電子顯微鏡的使用和DNADNA的發(fā)現(xiàn)）的發(fā)現(xiàn)）從從1953年年4月月2

25、5日日J(rèn)Watson和和FCrick在英國的在英國的自然自然雜雜志上發(fā)表關(guān)于志上發(fā)表關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型起，整個(gè)生命科學(xué)就進(jìn)結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型起，整個(gè)生命科學(xué)就進(jìn)入了分子生物學(xué)研究的新階段，同樣入了分子生物學(xué)研究的新階段，同樣也是微生物學(xué)發(fā)展史上也是微生物學(xué)發(fā)展史上成熟期到來的標(biāo)志。成熟期到來的標(biāo)志。(1)(1)微生物學(xué)從以應(yīng)用為主的學(xué)科，迅速成長為一門十分熱微生物學(xué)從以應(yīng)用為主的學(xué)科，迅速成長為一門十分熱門的門的前沿基礎(chǔ)學(xué)前沿基礎(chǔ)學(xué)(2)(2)在基礎(chǔ)理論的研究方面，微生物迅速成為分子生物學(xué)研在基礎(chǔ)理論的研究方面，微生物迅速成為分子生物學(xué)研究中究中最主要的對(duì)象最主要的對(duì)象(3)(3)在應(yīng)用

26、研究方面，向著更自覺、更有效和可人為控制的在應(yīng)用研究方面，向著更自覺、更有效和可人為控制的方向發(fā)展，至方向發(fā)展，至7070年代初，有關(guān)發(fā)酵工程的研究已與遺傳工年代初，有關(guān)發(fā)酵工程的研究已與遺傳工程、細(xì)胞工程和酶工程等緊密結(jié)合，微生物已成為新興的程、細(xì)胞工程和酶工程等緊密結(jié)合，微生物已成為新興的生物工程中的主角。生物工程中的主角。遺傳學(xué)遺傳學(xué) + 生物化學(xué)生物化學(xué) + 微生物學(xué)微生物學(xué) 該時(shí)期，多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展該時(shí)期，多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展 微生物遺傳學(xué)微生物遺傳學(xué) 微生物生理學(xué)微生物生理學(xué) 分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué) 微生物學(xué)推動(dòng)生命科學(xué)的發(fā)展微生物學(xué)推動(dòng)生命科學(xué)的發(fā)展 同時(shí)微

27、生物的其他分支學(xué)科也得到迅速發(fā)展同時(shí)微生物的其他分支學(xué)科也得到迅速發(fā)展, , 使微生物學(xué)發(fā)使微生物學(xué)發(fā)展成為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一門發(fā)展最快，影響最大、體現(xiàn)生命展成為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一門發(fā)展最快，影響最大、體現(xiàn)生命科學(xué)發(fā)展主流科學(xué)發(fā)展主流a.促進(jìn)許多重大理論問題的突破促進(jìn)許多重大理論問題的突破 遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳物質(zhì)基礎(chǔ); ; 基因與酶關(guān)系基因與酶關(guān)系; ; 突變的本質(zhì)突變的本質(zhì); ; 操縱子學(xué)說操縱子學(xué)說; ; PCR;PCR;等等b.對(duì)生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn)對(duì)生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn) 細(xì)胞的人工培養(yǎng)；突變體篩選；細(xì)胞的人工培養(yǎng)；突變體篩選； DNADNA重組技術(shù)和遺傳工程重組技術(shù)和遺傳工程c.微生物與

28、微生物與人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃 作為模式生物促進(jìn)基因與基因組的功能研究作為模式生物促進(jìn)基因與基因組的功能研究對(duì)生命進(jìn)行系統(tǒng)地和科學(xué)地解碼對(duì)生命進(jìn)行系統(tǒng)地和科學(xué)地解碼, ,以達(dá)到了解和認(rèn)識(shí)生命的以達(dá)到了解和認(rèn)識(shí)生命的起源起源, ,種間和個(gè)體間差異的起因種間和個(gè)體間差異的起因, ,疾病產(chǎn)生的機(jī)制疾病產(chǎn)生的機(jī)制, ,長壽及衰長壽及衰老等生命現(xiàn)象老等生命現(xiàn)象. .基因組學(xué)基因組學(xué)(genomics)：研究：研究整個(gè)基因組的所有基因整個(gè)基因組的所有基因 解碼生命解碼生命 1、體積小，比表面積大、體積小，比表面積大單位：單位：um(10-6 m)或或nm(10-9m)2m0.5m桿菌桿菌80個(gè)桿菌肩

29、并肩個(gè)桿菌肩并肩總寬度總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度根頭發(fā)絲的寬度1500個(gè)桿菌首尾相連個(gè)桿菌首尾相連總長度總長度=1粒芝麻的長度粒芝麻的長度微生物的體積大小微生物的體積大小五、五、 微生物的共性微生物的共性 2、吸收多，轉(zhuǎn)化快、吸收多，轉(zhuǎn)化快人（人（50kg） 5001000g/d地鼠（體重地鼠（體重3g） 3g/d大腸桿菌大腸桿菌 細(xì)胞重量細(xì)胞重量2000倍糖倍糖/h奶牛（奶牛（500kg） 合成合成0.5kg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)/24h微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞 合成自身重量合成自身重量30-40倍的細(xì)胞物質(zhì)倍的細(xì)胞物質(zhì)/24h吸收多吸收多轉(zhuǎn)化快轉(zhuǎn)化快3、生長旺，繁殖速、生長旺，繁殖速大腸桿菌在合適的生長條

30、件下：大腸桿菌在合適的生長條件下：12.520分鐘分鐘 繁殖繁殖1代代每小時(shí)每小時(shí) 分裂分裂3代，由代，由1個(gè)變成個(gè)變成8個(gè)。個(gè)。經(jīng)經(jīng)24小時(shí)小時(shí) 分裂分裂72代，重約代，重約4722噸噸經(jīng)經(jīng)48小時(shí)小時(shí) 可產(chǎn)生可產(chǎn)生2.21043個(gè)后代。個(gè)后代。地球重的地球重的4000倍倍微生物代時(shí)及每日增殖率微生物代時(shí)及每日增殖率微生物名稱微生物名稱代時(shí)代時(shí)(分分)溫度溫度日增殖率日增殖率乳酸菌乳酸菌38252.71011大腸桿菌大腸桿菌18371.21024根瘤菌根瘤菌110258.2103枯草桿菌枯草桿菌31307.21013光合細(xì)菌光合細(xì)菌144301.0103釀酒酵母釀酒酵母120304.1103

31、念珠藻念珠藻1380252.1硅藻硅藻1020202.64小球藻小球藻4202510.6草履蟲草履蟲642264.924、適應(yīng)性強(qiáng)，易變異、適應(yīng)性強(qiáng)，易變異1）對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。）對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。2）對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的）對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境極端環(huán)境”的適應(yīng)性。的適應(yīng)性。 耐耐0196低溫低溫 耐耐250300的高溫的高溫 耐鹽（飽和鹽水）耐鹽（飽和鹽水） 耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子）耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子） 耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)易變異易變異青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平1940年 每毫升20單位200

32、0年 每毫升10萬單位青霉素的使用劑量：青霉素的使用劑量：1940年 10萬單位/次1980年： 輸液80萬單位/次2000年： 輸液800萬-1000萬單位/次青霉素對(duì)金黃色葡青霉素對(duì)金黃色葡萄球菌最低抑制濃度萄球菌最低抑制濃度0.02g/ml200g/ml5、分布廣，種類多、分布廣，種類多微生物在自然界的分布：微生物在自然界的分布：無處不在，無孔不入無處不在，無孔不入土壤土壤空氣空氣水域水域生物體內(nèi)外生物體內(nèi)外極端環(huán)境極端環(huán)境正常環(huán)境正常環(huán)境高空高空深海底深海底2000米深的地層米深的地層溫泉溫泉21世紀(jì)微生物學(xué)展望世紀(jì)微生物學(xué)展望1.微生物基因組學(xué)研究將全面展開微生物基因組學(xué)研究將全面展

33、開21世紀(jì)微生物基因組學(xué)將在繼續(xù)作為人類基因組計(jì)劃世紀(jì)微生物基因組學(xué)將在繼續(xù)作為人類基因組計(jì)劃“的主要模式生的主要模式生物，在物，在后基因組后基因組研究研究(認(rèn)識(shí)基因與基因組功能認(rèn)識(shí)基因與基因組功能)中發(fā)揮不可取代的作用。中發(fā)揮不可取代的作用。 模式微生物、特殊微生物及醫(yī)用微生物和其他微生物，特別是與工農(nóng)模式微生物、特殊微生物及醫(yī)用微生物和其他微生物，特別是與工農(nóng)業(yè)及與環(huán)境、資源有關(guān)的重要微生物業(yè)及與環(huán)境、資源有關(guān)的重要微生物 。 從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)微生物自身以及利用和改造微生物將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。并從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)微生物自身以及利用和改造微生物將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。并將帶動(dòng)分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展。將帶動(dòng)分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展。 2.微生物資源的開發(fā)和應(yīng)用，微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物、細(xì)微生物資源的開發(fā)和應(yīng)用，微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物、細(xì)胞微生物學(xué)