微生物學第一章緒論課件

1、環(huán)境微生物學 徐州師范大學生科院生物技術系授課教師:呂愛軍 聯(lián)系電話境微生物學第一章 緒 論 第四節(jié) 微生物學的發(fā)展史第一節(jié) 微生物的基本概念第二節(jié) 微生物的特點第三節(jié) 微生物的分類和命名第五節(jié) 環(huán)境微生物學的研究內容第六節(jié) 學習環(huán)境微生物學的意義第一章 緒 論 第四節(jié) 微生物學的發(fā)展史第一節(jié) 微生物第一節(jié) 微生物的基本概念 一、微生物的發(fā)現(xiàn) 1676年，荷蘭，列文虎克，單式顯微鏡（復制品）第一節(jié) 微生物的基本概念 一、微生物的發(fā)現(xiàn) A、C、F、G： 桿 菌E： 球 菌H： 球菌的聚集體列文虎克1684向英國皇家學會的信中對細菌形態(tài)的描繪A、C、F、G： 桿 菌列文虎

2、克1684向英國皇家學會的信 二、微生物的定義微生物是一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱。(一般個體0.1mm)。非細胞生物原核生物部分真核生物（真菌、藻類、原生動物）微生物 二、微生物的定義微生物是一切肉眼看不見或看不第二節(jié) 微生物的特點（一）體積小，比表面積大微生物的體積大小單位：um(10-6 m)或nm(10-9m)2m0.5m桿菌80個桿菌肩并肩總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度1500個桿菌首尾相連總長度=1粒芝麻的長度必須用顯微鏡觀察第二節(jié) 微生物的特點（一）體積小，比表面積大微生物的體積大小微生物與其它生物種類的體積比較病毒細菌動物的模擬細胞動物的細胞核不同生物類型細胞大小的比較動

3、物、植物和微生物個體大小尺度范圍 微生物與其它生物種類的體積比較病毒細菌動物的模擬細胞動物的細 比表面積：個體的表面積與體積之比。則個體的體積越小，其比表面積值就越大。 以球菌為例：比面值=表面積/體積 =4r2/4/3r3=3/r 比表面積為6球菌r=0.5m 比表面積為3比表面積為1.5球菌r=1m 球菌r=2m 設定：人的比表面積=1 則： (與人等重)大腸桿菌比表面積=30萬 比表面積：個體的表面積與體積之比。則比表面積為6比表面小體積大面積營養(yǎng)物質吸收面代謝廢物的排泄面環(huán)境信息的交換面巨大巨大巨大小體積營養(yǎng)物質代謝廢物環(huán)境信息巨大巨大巨大體積越小，代謝越強（二）吸收多，轉化快（代謝活

4、性強）大腸桿菌在1小時內分解的糖是本身重量2000倍糖。1kg酵母菌在12小時內，將幾噸糖轉化為酒精。奶牛（500kg）在24h內合成0.5kg蛋白質微生物細胞在24h內合成自身重量30-40倍的細胞物質吸收多轉化快體（二）吸收多，轉化快（代謝活性強）大腸桿菌在1小時內分解的（三）生長旺，繁殖快大腸桿菌在適宜的生長條件下：12.5-20分鐘 繁殖1代每小時 分裂3代，由1個變成8個。經24小時 分裂72代，重約4722噸經24小時 可產生4.721021個后代。 微生物因受營養(yǎng)、空間、代謝產物等條件限制，幾何級數(shù)的繁殖速度只能維持數(shù)小時。（三）生長旺，繁殖快大腸桿菌在適宜的生長條件下： 微生物

5、因受微生物代時及每日增殖率在發(fā)酵工業(yè)中的意義生產效率高，周期短微生物名稱代時(分)溫度日增殖率乳酸菌38252.71011大腸桿菌20374.71021根瘤菌110258.2103枯草桿菌31307.21013光合細菌144301.0103釀酒酵母120304.1103念珠藻1380252.1硅藻1020202.64小球藻4202510.6草履蟲642264.92微生物代時及每日增殖率在發(fā)酵工業(yè)中的意義生產效率高，周期短微（四）適應性強，易變異適應性強1、對營養(yǎng)物質的利用上的適應性。2、對環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”的適應性。 耐0196低溫 耐250-300的高溫 耐鹽（飽和鹽水） 耐干

6、燥（產芽孢細菌、真菌孢子） 耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射（四）適應性強，易變異適應性強1、對營養(yǎng)物質的利用上的適應性易變異青霉素的使用劑量：1940年 10萬元單位/次1980年： 輸液80萬單位/次2000年： 輸液800萬-1000萬單位/次青霉素生產菌的發(fā)酵水平1940年 每毫升20單位2000年 每毫升10萬單位0.02g/ml青霉素對金黃色葡萄球菌最低抑制濃度。200g/ml 由于繁殖快、數(shù)量多、與外界環(huán)境直接接觸，即使變異頻率低（10-5-10-10 ）也可在短時間內產生大量變異后代。易變異青霉素的使用劑量：青霉素生產菌的發(fā)酵水平0.02g/（五）分布廣，種類多分布廣微生物在自然

7、界的分布：無處不在，無孔不入正常環(huán)境極端環(huán)境陸地：高山、平原、沙漠空氣：水域：河流、湖泊、生物體內外高空：12000m深海底：10000m2000米深的地層溫泉分布（五）分布廣，種類多分布廣微生物在自然界的分布：正常環(huán)境極端種類多地球上的微生物：估計有100萬種已發(fā)現(xiàn)的微生物：約有10萬種已開發(fā)利用的微生物：約1000種 微生物的微觀性，研究手段的限制分離培養(yǎng)的局限種類多地球上的微生物：估計有100萬種已發(fā)現(xiàn)的微生物：約有1（六）易于人工培養(yǎng)微生物具有體積小，比表面積大代謝活性強生長旺、繁殖快適應性強，易變異易于人工培養(yǎng)只要提供適宜的營養(yǎng)和環(huán)境條件，就可獲得培養(yǎng)物。不受地區(qū)和季節(jié)的限制。（六）

8、易于人工培養(yǎng)微生物具有體積小，比表面積大代謝活性強生長第三節(jié) 微生物的分類和命名一 、微生物在生物界的地位動物界植物界林奈動物界植物界原生生物界Haeckel植物界動物界原始生物界菌界Copeland植物界動物界原核生物界原生生物界真菌界Whittaker五界 +病毒界細菌域古生菌域真核生物域美國Woese第三節(jié) 微生物的分類和命名一 、微生物在生物界的地位動物界生物界無細胞結構有細胞結構原核生物界真核生物原生生物界真菌界植物界動物界病毒界六界系統(tǒng)（王大耜s ）生無細胞結構有細胞結構原核生物界真核生物原生生物界真菌界植物動物植物生物菌病毒細菌真菌藻微型動物“微型植物”蟲動物植物生物菌病毒細菌真

9、菌藻微型動物“微型植物”蟲真細菌真菌藻類原生動物動物植物真核生物古細菌生物共同祖先細菌域古生菌域共同祖先細菌域古生菌域共同祖先細菌域古生菌域真核生物域沃氏提出的三域（三原界）系統(tǒng)原核生物界原生生物界真菌界魏塔克五界系統(tǒng)原核生物界原生生物界真菌界原核生物界原生生物界植物界真菌界動物界真細菌真菌真核生物古細菌生物共同祖先細菌域古生菌域共同祖先細(一)分類單元界、門、綱、目、科、屬、種種(species)是一個基本分類單元，是一大群表型特征高度相似、親緣關系極其接近、與同屬內的其他物種有著明顯差異的一大群菌株的總稱。模式種(type species)、典型菌株(type strain)新種(spec

10、ies nova, sp. nov)：是指權威性的分類、鑒定手冊中從未記載過的一種新分離并鑒定過的微生物。(二) 命名雙名法：指一個物種的學名由前面一個屬名和后面一個種名加詞兩部分組成 。 學名=屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)名定名人+現(xiàn)名定名年份例：大腸埃希氏菌（大腸桿菌） Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919(一)分類單元Bacillus Bacillus subtilis (Cohn, 1872)Type strain: ATCC 6051 =DSM 10 =CCTCC AB 92068 屬 名種 名定種人年代保藏機構

11、及其保藏號種的加詞Specific epithet 菌株(strain)：又稱品系（在非細胞型的病毒中則稱毒株或株），表示任何由一個獨立分離的單細胞（或單個病毒粒）繁殖而成的純遺傳型群體及其一切后代。模式菌株：是一個種的具體活標本，必須是該菌種的活培養(yǎng)物，是由一個被指定為命名的模式菌株傳代而來。Bacillus 當微生物名稱是一個亞種（subspecies，簡稱“subsp”，排正體字）或變種（variety，簡稱“var”，排正體字）時，學名就應按“三名法”構成，即：例1：蘇云金芽孢桿菌蠟螟亞種Bacillus thuringiensis subspgalleria例2：釀酒酵母橢圓變種Sa

12、ccharomyces cerevisiae varellipsoideus當微生物名稱是一個亞種（subspecies，簡稱“subs二 、微生物的分類系統(tǒng)綱要1、伯杰氏手冊美國的伯杰氏鑒定細菌學手冊編寫者集國際學術界的權威學者，為各國微生物分類學界公認的一本經典佳作。現(xiàn)書名已改為伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊（Bergey Mamual of Systematic Bacteriology)特點：表型特征 基因序列2、前蘇聯(lián)克拉西爾尼可夫的細菌和放線菌鑒定 3、法國雷沃A.R.Prevot的細菌分類學二 、微生物的分類系統(tǒng)綱要一、史前期（直觀應用時期）第四節(jié) 微生物學的發(fā)展歷史 春秋戰(zhàn)國時期 微生物

13、分解有機物質，漚糞積肥。公元二世紀的神農本草經 白僵蠶治病。公元6世紀 后魏的賈思勰 （xi）齊民要術 谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。 豆科植物與其它作物輪作一、史前期（直觀應用時期）第四節(jié) 微生物學的發(fā)展歷史 春秋二、初創(chuàng)期（形態(tài)學發(fā)展時期）1676-1861（17世紀下半葉-十九世紀中葉） 使用顯微鏡觀察微生物世界的時期。代表人物：列文虎克貢獻:（）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（）描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的多樣性二、初創(chuàng)期（形態(tài)學發(fā)展時期）1676-1861（17世紀下半三、奠基期（生理學發(fā)展時期） （1861-1897）十九世紀下葉有關微生物的兩個疑難問題：1、生物是自然產生的嗎？(自生說

14、)2、傳染性疾病的本質是什么？三、奠基期（生理學發(fā)展時期） （1861-1897）十九世紀、巴斯德與自然發(fā)生學說由非生命物質自然發(fā)生的普涉（Pouchet）自然發(fā)生說路易斯巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895) ，法國微生物學家、化學家，微生物學奠基人。 、巴斯德與自然發(fā)生學說由非生命物質自然發(fā)生的普涉（Pouc新鮮食品擱置細菌檢定無細菌腐敗食品細菌檢定有細菌證明由干草汁未被殺死的種子或由空氣傳播產生的 巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個實驗加熱營養(yǎng)液密封放置細菌檢測無細菌檢出自然發(fā)生說質疑：無機物自然變?yōu)樯袡C體必須提供新鮮的空氣新鮮食品擱置細菌檢定無細菌腐敗食品細菌檢定有細菌證

15、明由干草汁曲頸瓶試驗(1861年 )用無可爭辯的事實推翻了（自然發(fā)生說）巴斯德消毒法曲頸瓶試驗(1861年 )巴斯德消毒法、科赫與疾病的病菌說德國，鄉(xiāng)村醫(yī)生，科赫（Robert Koch，1843-1910）治療結核病 1905年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。科赫的有關實驗病原菌的發(fā)現(xiàn)炭疽病炭疽芽孢桿菌、科赫與疾病的病菌說德國，鄉(xiāng)村醫(yī)生，科赫（Robert K健康者病 者接觸傳染物感染得病健康者病 者接觸傳染物感染得病科赫法則(證明某微生物是某疾病病原菌的四項要求)1、在患病動物中存在可疑病原有機體，而健康動物中沒有；2、可疑有機體在純培養(yǎng)中生長；3、純培養(yǎng)中的可疑有機體細胞，能引起健康動物發(fā)病；4、

16、可疑有機體被再次分離，并且和最初分離的有機體一樣；基因水平的科赫法則?科赫法則基因水平的科赫法則?四、發(fā)展期（生化水平1897-1953）1897年，德國科學家布赫納，酵母菌無細胞壓榨汁將葡萄糖發(fā)酵成酒精，從而認識了酵母菌酒精發(fā)酵的酶促過程，將微生物生命活動與酶化學結合起來。1929年，英國科學家弗萊明發(fā)現(xiàn)點青霉菌能抑制葡萄球菌的生長，揭示了微生物間的拮抗關系并發(fā)現(xiàn)了世界上第一個抗生素-青霉素。1949年，美國的瓦克斯曼在他多年研究土壤微生物所積累資料的基礎上，發(fā)現(xiàn)了鏈霉素。四、發(fā)展期（生化水平1897-1953）1897年，德國科學始于二十世紀初，代表人物：德國愛德華布赫納(Edward B

17、uchner，1860-1907)發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵現(xiàn)象， 1907年諾貝爾化學獎。酵母細胞石英砂研磨過 濾濾液葡萄糖酵母細胞酒精、CO2始于二十世紀初，酵母細胞石英砂研磨過 濾濾液葡萄糖酵母細胞酒1922年他從某種植物和動物分泌液中發(fā)現(xiàn)一種能殺滅細菌的物質，稱之為溶菌酶。 英國弗萊明和錢恩、弗羅里（青霉素的分離、提純）于1945年共同獲得諾貝爾醫(yī)學和生理學獎 。Alexander Fleming（1881-1955) 1922年他從某種植物和動物分泌液中發(fā)現(xiàn)一種能殺滅細菌的物質美國瓦克斯曼1952年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，因為 “他發(fā)現(xiàn)了鏈霉素、 第一有效抗生素用于治療肺結核”。用此基金在羅格斯

18、大學建立了瓦克斯曼微生物學研究所。 Selman A. Waksman（18881973） The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1952 美國瓦克斯曼1952年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，因為 “他發(fā)現(xiàn)五、成熟期（1953以后） 又稱分子生物學水平奠基人沃森克里克重要貢獻：建立了DNA結構雙螺旋模型。五、成熟期（1953以后） 又稱分子生物學水平奠基第五節(jié) 環(huán)境微生物學的研究內容 1、自然環(huán)境中微生物的多樣性2、自然環(huán)境中的微生物生態(tài)學研究3、污染環(huán)境中的微生物生態(tài)學研究4、廢棄物生物處理中微生物學原理和方法的研究環(huán)境微生物學：研究人類的生存環(huán)境與微

19、生物之間相互關系的科學。微生物學環(huán)境生物學環(huán)境微生物學偏重于水環(huán)境保護。 有害微生物（病原性、腐蝕性）的監(jiān)控與防治 有益微生物培養(yǎng)與利用（水處理中的各種微生物的高效、密集培養(yǎng)、強化生物去污）第五節(jié) 環(huán)境微生物學的研究內容 1、自然環(huán)境中微生物的多樣第六節(jié) 學習環(huán)境微生物學的意義1、了解并揭示微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位與作用2、避免或防止微生物對人類的危害3、開發(fā)、利用微生物以保護環(huán)境造福于人類第六節(jié) 學習環(huán)境微生物學的意義1、了解并揭示微生物在生態(tài)系樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。9月-229月-22Sunday, September 25, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。00:11:2400:11:2400:119/25/2022 12:11:24 AM安全象