第一講微生物學(xué)概論

微生物學(xué)教程（第3版）周德慶高等教育出版社講課：陽飛單位：生化系（C-312）E-mail：kungfu124813@163.com課程考試及相關(guān)要求考試形式：閉卷考試期末成績：平時(shí)（30%）+考試（70%）平時(shí)成績（30）：缺課一次扣2分，無故曠課3次取消考試資格實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告缺一次扣3分作業(yè)缺一次扣2分主動回答問題并且答案正確酌情加分教學(xué)內(nèi)容緒論微生物與人類第一章原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能第二章真核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能第三章病毒和亞病毒第四章微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基第五章微生物的新陳代謝第六章微生物的生長及其控制第七章微生物的遺傳和育種第八章微生物的生態(tài)第九章傳染與免疫（自學(xué)）第十章微生物的分類和鑒定習(xí)題講解形態(tài)結(jié)構(gòu)生理生化教學(xué)安排第一講微生物學(xué)概論（緒論、第十章、結(jié)束語）第二講微生物形態(tài)、構(gòu)造和功能（第一章、第二章）第三講病毒和亞病毒（第三章）第四講微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基（第四章）第五講微生物的新陳代謝（第五章）第六講微生物的生長及其控制（第六章）第七講微生物的遺傳和育種（第七章）第八講微生物的生態(tài)（第八章）2013年任務(wù)2014年任務(wù)參考資料：周德慶.微生物學(xué)教程（第二版）.高等教育出版社,2002楊革.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程（第2版）.科學(xué)出版社，2010.S.Baker...[等]編著李明春,楊文博主譯,微生物學(xué)（第3版）,北京:科學(xué)出版社,2010.沈萍.微生物學(xué).高等教育出版社，2000.7.武漢、復(fù)旦大學(xué)生物系微生物學(xué)教研室合編.微生物學(xué).高等教育出版社,1987.Microbesandtheenvironment:perspectivesandchallenges/Shuang-JiangLiu,HaroldL.Drake(eds.)Beijing:SciencePress,c2008.期刊：微生物學(xué)報(bào)、微生物學(xué)通報(bào)、各大學(xué)自然科學(xué)版第一講微生物學(xué)概論教學(xué)目標(biāo)：了解微生物與人類的特殊關(guān)系以及在生物界的地位理解微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要作用和地位理解各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要掌握微生物的特點(diǎn)、通用分類單元以及微生物鑒定方法教學(xué)重點(diǎn)：

微生物與人類的特殊關(guān)系、微生物特點(diǎn)、微生物學(xué)及其分類、微生物分類系統(tǒng)綱要、微生物通用分類單元、微生物鑒定方法教學(xué)難點(diǎn)：三域?qū)W說、微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友。第一講微生物學(xué)概論一、微生物的概念及其種類微生物（microorganism，microbe）：個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡單的一類低等生物。

小（個(gè)體微?。┖啠ńY(jié)構(gòu)簡單）低（進(jìn)化地位低）微生物μm級：光鏡下可見（細(xì)胞）nm級：電鏡下可見（細(xì)胞器、病毒）少數(shù)肉眼可見單細(xì)胞簡單多細(xì)胞非細(xì)胞（即“分子生物”）原核類：三菌三體真核類：真菌、原生動物、顯微藻類非細(xì)胞類：病毒、亞病毒

人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：皮膚表面：平均10萬個(gè)細(xì)菌/平方厘米；口腔：細(xì)菌種類超過500種；腸道：微生物總量達(dá)100萬億；糞便干重的1/3是細(xì)菌，每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為：1000億個(gè)；二、微生物與人類的關(guān)系微生物無處不在，我們無時(shí)不生活在“微生物的海洋”中。土壤中細(xì)菌數(shù)億/g，土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為10034×1012

噸；

每張紙幣帶細(xì)菌：900萬個(gè)；

每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌，重感冒患者為8500萬；★微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！時(shí)時(shí)刻刻與微生物“共舞”

是禍？是福？

微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；微生物是人類的朋友！

體內(nèi)的正常菌群是人及動物健康的基本保證；

幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質(zhì)、組成生理屏障

微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)；

有機(jī)酸、酶、各種藥物、疫苗、面包、奶酪、白酒、啤酒、醬油、泡菜、腐乳等

基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)；少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫天花艾滋病梅毒瘋牛病流感!白疫（黑死病）（肺結(jié)核）……禽流感超級細(xì)菌※超級細(xì)菌：

指濫用抗生素而使得抗藥性越來越強(qiáng)的一類細(xì)菌。超級病菌主要指耐甲氧苯青霉素金黃色葡萄球菌MRSA，是皮膚細(xì)菌的一種。超級病菌含有超級抗藥基因“新德里金屬蛋白酶-1”(NDM-1)，使“超級病菌”可在同種甚至異種細(xì)菌之間

“輕松”復(fù)制。研究人員多在大腸桿菌和肺炎克雷伯氏菌等細(xì)菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)NDM-1基因。含這種基因的細(xì)菌對幾乎所有抗生素具有耐藥力。印度、日本、美國、英國、加拿大、韓國等20多個(gè)國家及地區(qū)報(bào)告出現(xiàn)“超級病菌”。2010年，英國媒體爆出南亞發(fā)現(xiàn)新型超級病菌NDM-1，抗藥性極強(qiáng)可全球蔓延。癥狀：在人身上造成濃瘡和毒皰，甚至逐漸讓人的肌肉壞死。更可怕的是，抗生素藥物對它不起作用，病人會因?yàn)楦腥径鹂膳碌难装Y，高燒、痙攣、昏迷直到最后死亡。傳播途徑：（1）血傳播：如全血、血漿、血清或其它血制品通過注射傳播（2）胎源性傳播：如孕婦帶毒者通過產(chǎn)道對新生兒垂直傳播（3）醫(yī)源性傳播：如醫(yī)療器械、注射器、血液透析（4）性接觸傳播：性濫交、同性戀和異性戀（5）昆蟲叮咬傳播：在熱帶、亞熱帶的蚊蟲以及各種吸血昆蟲（6）生活密切接觸傳播：與病毒攜帶者長期密切接觸，唾液、尿液、血液、膽汁及乳汁，均可污染器具、物品，經(jīng)破損皮膚、粘膜而傳播。應(yīng)對措施：合理規(guī)范使用抗菌藥物，尤其應(yīng)限制萬古霉素的濫用以減少多重耐藥菌株注意個(gè)人衛(wèi)生，尤其是正確洗手，加強(qiáng)身體鍛煉，合理膳食，注意休息，提高機(jī)體的抵抗力對全體醫(yī)院職工進(jìn)行培訓(xùn)增強(qiáng)對耐藥菌的認(rèn)識，不必談“菌”色變，不必驚慌嚴(yán)格執(zhí)行無菌技術(shù)操作，加強(qiáng)消毒隔離，切斷傳播途徑減少或縮短侵入性裝置的應(yīng)用，如中心靜脈導(dǎo)管留置和導(dǎo)尿管插管發(fā)現(xiàn)耐萬古霉素細(xì)菌感染患者，應(yīng)及時(shí)予以隔離，進(jìn)入病房時(shí)戴手套，防止細(xì)菌廣泛污染物品表面，接觸患者時(shí)應(yīng)穿隔離衣清除感染源，對耐藥菌株患者使用的醫(yī)療用品如聽診器、血壓器等消毒提高菌檢率，加強(qiáng)對耐藥菌的監(jiān)測，尤其對易感人群耐藥菌的監(jiān)測如果去醫(yī)院探視VRE感染的患者，應(yīng)聽從醫(yī)院有關(guān)人員的指導(dǎo)，做好消毒、隔離工作，避免因探視而感染此種疾病三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展8000年前我國就出現(xiàn)了曲蘗釀酒；4000年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒；3000年前我國用長霉的豆腐治療皮膚上的瘡、癰疾?。?500年前發(fā)明釀醬、醋，用曲治消化道疾病；公元6世紀(jì)(北魏時(shí)期)賈思勰的巨著《齊民要術(shù)》；公元2世紀(jì)，張仲景“禁食病死獸類的肉和不清潔食物”（一）微生物的發(fā)現(xiàn)公元前112年-212年間，華佗“割腐肉以防傳染”公元九世紀(jì)痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；16世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro提出疾病是由肉眼看不見的生物(livingcreatures)引起的；1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說；16世紀(jì)明朝偉大的醫(yī)藥學(xué)家李時(shí)珍《本草綱目》中記載了“神曲”和“紅曲”治療瘡、癰、濕熱泄等疾??；討論：微生物難以發(fā)現(xiàn)的原因？個(gè)體微小外貌不顯雜居混生因果難聯(lián)安東尼.列文虎克羅伯特.科赫路易.巴斯德荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）1676年，采用放大透鏡首次觀察到了細(xì)菌和原生動物。1677年首次描述了昆蟲、狗和人的精子。1684年他準(zhǔn)確地描述了紅細(xì)胞，證明馬爾皮基推測的毛細(xì)血管呈真實(shí)存在的。1702年他在細(xì)心觀察了輪蟲以后，指出在所有露天積水中都可以找到微生物。追蹤觀察了許多低等動物和昆蟲的生活史，證明它們都自卵孵出并經(jīng)歷了幼蟲等階段。

他沒有上過大學(xué)，是一個(gè)只會荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國皇家學(xué)會的會員。微生物學(xué)的先驅(qū)（二）微生物學(xué)的奠基法國人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）微生物學(xué)的奠基人細(xì)菌學(xué)的奠基人微生物學(xué)的奠基1、巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）(1)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的；(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”著名的曲頸瓶試驗(yàn)無可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。(3)免疫學(xué)——預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗(4)其他貢獻(xiàn)巴斯德消毒法：60～65℃作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物微生物學(xué)的奠基2、柯赫（RobertKoch）（1843～1910）a）細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立土豆切面→營養(yǎng)明膠→營養(yǎng)瓊脂（平皿）（1）微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)b）設(shè)計(jì)了各種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)c）流動蒸汽滅菌d）染色觀察和顯微攝影柯赫（2）對病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)：a）具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；b）發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；（1905年獲諾貝爾獎）c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則

——著名的柯赫原則1、在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；2、要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生；4、從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。（三）微生物學(xué)發(fā)展過程中的重大事件微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展1890VonBehring制備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng)；1892Ivanovsky提供煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù)；1928Griffith發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化；1929Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素；1944Avery等證實(shí)轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳信息的載體；1953Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；1970～1972Arber、Smith和Nathans發(fā)現(xiàn)并提純了

DNA限制性內(nèi)切酶對其機(jī)理的研究導(dǎo)致DNA是遺傳物質(zhì)的確證；外源遺傳物質(zhì)導(dǎo)入各種細(xì)胞的基因重組技術(shù)的建立；微生物學(xué)發(fā)展過程中的重大事件1977Woese提出古生菌是不同于細(xì)菌和真核生物的特殊類群

Sanger首次對f×174噬菌體DNA進(jìn)行了全序列分析；1982～1983Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion)；1983～1984Mullis建立PCR技術(shù)；1995第一個(gè)獨(dú)立生活的細(xì)菌(流感嗜血桿菌)全基團(tuán)組序列測定完成；1996第一個(gè)自養(yǎng)生活的古生菌基因組測定完成；1997第一個(gè)真核生物(啤酒酵母)基因組測序完成；（四）20世紀(jì)的微生物學(xué)微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)中期：微生物學(xué)：鑒定病原菌、研究免疫學(xué)及其在預(yù)防疾病中的作用、尋找化學(xué)治療藥物、分析微生物的化學(xué)活性。普通生物學(xué)：細(xì)胞的構(gòu)造及其在繁殖和發(fā)展中的作用、植物和動物的遺傳和進(jìn)化的機(jī)制。微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展

20世紀(jì)40年代后，微生物自身的特點(diǎn)使其成為生物學(xué)研究的“明星”，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到了整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科學(xué)的發(fā)展中作出了巨大的貢獻(xiàn)。微生物學(xué)與生物學(xué)發(fā)展的主流匯合、交叉，獲得了全面、深入的發(fā)展。微生物學(xué)（Microbiology）定義：

是一門在細(xì)胞、分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動基本規(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，為人類社會的進(jìn)步服務(wù)。★微生物學(xué)的分類按研究微生物的基本生命活動規(guī)律分按微生物應(yīng)用領(lǐng)域分按研究微生物對象分按微生物所處的生態(tài)環(huán)境分按學(xué)科的交叉、融合分按實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)分微生物分類學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、分子微生物學(xué)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、藥用、診斷、食品微生物學(xué)、抗生素學(xué)細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)、原核生物學(xué)、自養(yǎng)菌生物學(xué)、厭氧菌生物學(xué)土壤生物學(xué)、海洋生物學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)、水微生物學(xué)、宇宙微生物學(xué)化學(xué)微生物學(xué)、分析微生物學(xué)、微生物信息學(xué)、微生物數(shù)值分類學(xué)實(shí)驗(yàn)微生物學(xué)、微生物研究方法Jacob等通過研究大腸桿菌誘導(dǎo)酶的形成機(jī)制而提出操縱子學(xué)說，闡明了基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制，為分子生物學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。60年代Nirenberg等人通過研究大腸桿菌無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成體系及多聚尿苷酶，發(fā)現(xiàn)了苯丙氨酸的遺傳密碼，繼而完成了全部密碼的破譯，為人類從分子水平上研究生命現(xiàn)象開辟了新的途徑?！皵嗔鸦颉?、“跳躍基因”、“重疊基因”的發(fā)現(xiàn)，以及基因結(jié)構(gòu)的精細(xì)分析、基因組測序等。1941年Beadle和Tatum用粗糙脈胞霉進(jìn)行的突變實(shí)驗(yàn)使基因和酶的關(guān)系得以闡明，并提出了“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假說。微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展（五）微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要地位1．微生物是生物學(xué)基本理論研究中的理想實(shí)驗(yàn)對象，對微生物

的研究促進(jìn)許多重大生物學(xué)理論問題的突破

基因和酶關(guān)系的闡明及“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假說；

遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)的闡明

基因概念的發(fā)展

遺傳密碼的破譯

基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制的研究

生物大分子合成的中心法則；DNA→RNA→蛋白質(zhì)微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要地位2．對生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn)細(xì)胞的人工培養(yǎng)突變體篩選DNA重組技術(shù)和遺傳工程3．微生物與“人類基因組計(jì)劃”作為模式生物基因與基因組的功能研究的重要工具基因水平轉(zhuǎn)移---細(xì)菌DNA的主動分泌與攝取聰明的黏菌

生命起源的研究；微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展（六）21世紀(jì)微生物學(xué)展望1．微生物自身的特點(diǎn)（共性和特性）將會更加受到關(guān)注和利用

以微生物為研究材料繼續(xù)對一些基本生命現(xiàn)象進(jìn)行研究；

生物進(jìn)化方面的研究；在微生物基因組上進(jìn)行的考古

性別分化的意義；

生物智慧的發(fā)展；

微生物產(chǎn)業(yè)的開發(fā)；

重要致病菌的特點(diǎn)及其防治；

極端環(huán)境的微生物的研究；共性：微生物具有其他生物共有的基本生物學(xué)特性：生長、繁殖、代謝、共用一套遺傳密碼等，甚至其基因組上含有與高等生物同源的基因，充分反映了生物高度的統(tǒng)一性。特性：微生物具有其它生物不具備的生物學(xué)特性，例如可在其他生物無法生存的極端環(huán)境下生存和繁殖，具有其他生物不具備的代謝途徑和功能，反映了微生物極其豐富的多樣性。微生物自身特性的進(jìn)一步開發(fā)、利用，例如降解性塑料，分解纖維素、生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白等。借助（利用）微生物特點(diǎn)的基因工程產(chǎn)業(yè)，利用微生物生產(chǎn)原本它們不能生產(chǎn)的藥物、疫苗等。

微生物具備生命現(xiàn)象的特性和共性，將是21世紀(jì)進(jìn)一步解決生物學(xué)重大理論問題（如生命起源與進(jìn)化，物質(zhì)運(yùn)動的基本規(guī)律等）和實(shí)際應(yīng)用問題（如新的微生物資源的開發(fā)利用，能源、糧食等的最理想的材料）。21世紀(jì)微生物學(xué)展望2．與其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展學(xué)科交叉永遠(yuǎn)是科學(xué)創(chuàng)新的源泉！

微生物基因組的序列測定和分析；

微量熱技術(shù)對生命過程的研究；

微生物的快速檢定；

計(jì)算機(jī)技術(shù)與微生物學(xué)的結(jié)合；四、微生物的特點(diǎn)體積小、面積大；吸收多、轉(zhuǎn)化快；生長旺、繁殖快；適應(yīng)強(qiáng)、易變異；種類多、分布廣。（1）個(gè)體小、面積大:測量單位：微米或鈉米桿菌的平均長度：2微米；

1500個(gè)桿菌首尾相連=一粒芝麻的長度；

10-100億個(gè)細(xì)菌加起來重量=1毫克面積/體積比：人=1，大腸桿菌=30萬比表面積大特別有利于它們和周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換。微生物的其它很多屬性都和這一特點(diǎn)密切相關(guān)。火星隕石中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌化石（直徑10nm）德國科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis----納米比亞嗜硫菌珠”微生物獲取營養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜之廣是動植物完全無法相比的！纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚類、氰化物、各種有機(jī)物均可被微生物作為糧食?。?）吸收多、轉(zhuǎn)化快（3）生長旺、繁殖快24小時(shí)后：4722366500萬億個(gè)后代，重量達(dá)到：4722噸48小時(shí)后：2.2×1043個(gè)后代，重量達(dá)到2.2×1025噸相當(dāng)于4000個(gè)地球的重量！大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10–12

克，平均20分鐘繁殖一代一頭500kg的食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì),而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。（4）適應(yīng)強(qiáng)、易變異個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡且多與外界環(huán)境直接接觸繁殖快、數(shù)量多

短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異后代突變率：10-5~10-10證實(shí)：青霉素的生產(chǎn)：20單位/ml（1943）10000單位/ml青霉素的用量：最高：10萬單位/天（40年代）數(shù)百萬-千萬單位/次細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生：（5）種類多、分布廣很多細(xì)菌都可以非常方便地進(jìn)行人工培養(yǎng)！在自然界中（土壤、水體、空氣，動植物體內(nèi)和體表）都生存有大量的微生物！種類多——微生物的多樣性：

（microbiodiversity）物種的多樣性生理代謝類型的多樣性代謝產(chǎn)物種類的多樣性遺傳基因的多樣性生態(tài)類型的多樣性一般認(rèn)為目前為人類所發(fā)現(xiàn)的生物約200萬種,目前估計(jì)微生物總數(shù)約在50萬~600萬種，但1995年統(tǒng)計(jì)記載過的僅約20萬種。五、微生物的分類和鑒定微生物分類學(xué)：按微生物的親緣關(guān)系和進(jìn)化規(guī)律把它們安排成條理清楚的各種分類單元或分類群的科學(xué)。任務(wù)：分類（classification）

鑒定（identification）

命名（nomenclature）1、通用分類單元（taxon，taxa/category）種以上的系統(tǒng)分類單元界Kingdom門Phylum（或Division）——亞門綱Class——亞綱

——超目 目Order——亞目 科Family——亞科

——族

——亞族 屬Genus

種Species各級分類單元詞尾種（species）的概念定義：

種是一個(gè)基本分類單位，是一大群表型特征高度相似、親緣關(guān)系極其接近與同屬內(nèi)其他種有明顯差異的菌株的總稱。在微生物中，一個(gè)種只能用該種內(nèi)的一個(gè)典型菌株（typestrain）作為具體標(biāo)本，它就是該種的模式種（

typespecies）或模式活標(biāo)本。新種：

sp.nov.或nov.sp.，新被鑒定的種發(fā)表時(shí)應(yīng)在其學(xué)名后標(biāo)上sp.nov.的符號，新種發(fā)表前應(yīng)將其模式菌株的培養(yǎng)物存放在一個(gè)永久性的保藏機(jī)構(gòu)，并應(yīng)允許人們從中取得。（2001年）（2001年）（2001年）2、微生物的俗名

(commonname，vernacularname)具有大眾化和簡明等優(yōu)點(diǎn)，但往往涵義不夠確切，易于重復(fù)，尤其不便于國際間的學(xué)術(shù)交流。大腸桿菌——大腸埃希氏桿菌枯草桿菌——枯草芽孢桿菌結(jié)核桿菌——結(jié)核分枝桿菌紅色面包霉——粗糙脈孢菌3、微生物的學(xué)名★學(xué)名(scientificname)是微生物的科學(xué)名稱，它是按照有關(guān)微生物分類國際委員會擬定的法則命名的。學(xué)名由拉丁詞或拉丁化的外來詞組成。學(xué)名的命名有雙名法和三名法兩種。①雙名法(binominalnomenclature)：屬名：拉丁文名詞或用作名詞的形容詞，單數(shù)，首字母大寫，表示微生物的主要特征，由微生物構(gòu)造、形狀或由科學(xué)家命名。種名：拉丁文形容詞，字首小寫，為微生物次要特征,如微生物色素、形狀、來源或科學(xué)家姓名等。排斜體字排正體字（可省略）學(xué)名=屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)定名人+定名年份例1：大腸埃希氏菌（簡稱“大腸桿菌”）

Escherichiacoli

（Migula）CastellanietChalmers1919例2：金黃色葡萄球菌

Staphylococcusaureus

Rosenbach1884例3：枯草芽孢桿菌（簡稱“枯草桿菌”）

Bacillussubtilis

（Ehrenberg）Cohn1872例4：結(jié)核分枝桿菌：

Mycobacteriumtuberculosis（Zopf）LehmannetNewmann1896例5：兩歧雙歧桿菌：

Bifidobacteriumbifidum（Tissier）Orla-Jensen1924◆當(dāng)泛指某一屬微生物，而不特指該屬中某一種（或未定種名）時(shí)可在屬名后加sp.或ssp.（分別代表species

縮寫單數(shù)和復(fù)數(shù)形式）例如：Saccharomycessp.表示酵母菌屬中的一個(gè)種?！艟昝Q——在種名后面自行加上數(shù)字、地名或符號等，如：Bacillussubtilis

AS1.389AS=AcademiaSinica

Bacillussubtilis

BF7658BF=北紡

Clostridiumacetobutylicum

ATCC824

丙酮丁醇梭菌◆當(dāng)文章中前面已出現(xiàn)過某學(xué)名時(shí)，后面的可將其屬名縮寫成1~3個(gè)字母。如：Escherichiacoli可縮寫成E.coliStaphylococcusaureus可縮寫成S.aureus②三名法（trinominalnomenclature）用于對亞種（subspecies，簡稱“subsp”）或變種（variety，簡稱“var”）的命名。

例1：蘇云金芽孢桿菌臘螟亞種

Bacillusthuringiensis

subsp.

Galleria例2：釀酒酵母橢圓變種：

Saccharomycescerevisiae（var）ellipsoideus例3：脆弱擬桿菌卵形亞種：

Bacteroidesfragilis（subsp）ovatus學(xué)名=屬名+種名+符號subsp或var+亞種或變種的加詞排斜體字排正體字（可省略）排斜體字（不可省略）★熟記一些基本的微生物學(xué)名或?qū)倜?P355-356)4、亞種以下的分類單元亞種（subspeciers，subsp，ssp.）：種的進(jìn)一步細(xì)分，一般指其某一民而穩(wěn)定的特征與模式中不同的種常在種名、署名的加詞后寫上subsp.然后再寫具體亞種的加詞；變種（variety）：容易引起混亂；型（form）：使用中用型作為后綴表示細(xì)菌菌株現(xiàn)已作廢；類群（group）：沒有分類地位非正式地指定一組具有某些共同性狀的生物；菌株（strain）：表示任何由一個(gè)獨(dú)立分離的單細(xì)胞繁殖而成的純種群體及其一切后代；實(shí)際上是一個(gè)微生物達(dá)到純遺傳性標(biāo)志。小種（race）：涵義較亂，在不同分支學(xué)科中由不同涵義；相（phase）：自然界存在的微生物交互變異的一定階段；態(tài)（state）：通常指微生物的菌落變異狀態(tài)。5、微生物在自然界的地位二界系統(tǒng)三界系統(tǒng)四界系統(tǒng)五界系統(tǒng)六界系統(tǒng)三域?qū)W說生物的界級分類學(xué)說是在認(rèn)識發(fā)展過程中存在的對生物分類的不同階段的不同觀點(diǎn)。植物界與動物界植物界、動物界、原生生物界植物界、動物界、原始生物界、菌界植物界、動物界、原生生物界、真菌界、原核生物界植物界、動物界、原生生物界、真菌界、真細(xì)菌界、古細(xì)菌界細(xì)菌域、古生菌域、真核生物域

?三域?qū)W說6、各大類微生物的分類系統(tǒng)綱要原核生物分類系統(tǒng)綱要—伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊真菌界分類系統(tǒng)——Ainsworth綱要P335-342P342-3447、微生物的鑒定主要步驟：純化獲得微生物純培養(yǎng)物測定一系列必要的鑒定指標(biāo)查找權(quán)威性的菌種鑒定手冊形態(tài)生理生化生態(tài)特性生活史、有性生殖情況血清反應(yīng)對噬菌體的敏感性其它鑒定技術(shù)的水平：細(xì)胞的形態(tài)和習(xí)性：形態(tài)特征、運(yùn)動性、酶反應(yīng)、營養(yǎng)要求、生長條件代謝特性、致病性、抗原性和生態(tài)學(xué)特性等；細(xì)胞組分水平：細(xì)胞壁成分、氨基酸庫、脂類、醌類、光合色素等，借助紅外光譜氣相色譜、高效液相色譜和質(zhì)譜分析；蛋白質(zhì)水平：氨基酸序列分析、凝膠電泳、免疫標(biāo)記、血清學(xué)反應(yīng)等；基因或DNA水平：（G+C）mol%、核酸分子雜交、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)、16S或18SrRNA寡核苷酸族分分析、DNA或RNA核苷酸序列分析等。數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)或計(jì)算生物學(xué)水平鑒定技術(shù)：API細(xì)菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)“Enterotube”系統(tǒng)“Biolog”全自動和手動細(xì)菌鑒定系統(tǒng)生物芯片法免疫傳感器法激光散射儀法★數(shù)值分類法（numericaltaxonomy）即統(tǒng)計(jì)分類法，在200年前M.Adanson（1727~1806，法國植物學(xué)家）發(fā)表的分類原理基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而來的。主要觀點(diǎn)：數(shù)值分類學(xué)是以表象相似性為基礎(chǔ)的，分類學(xué)應(yīng)作為一門經(jīng)驗(yàn)科學(xué)來看待和實(shí)踐；在一個(gè)分類群中，其所含信息量越大，即分類所依據(jù)的性狀越多，其分類效果也越好；順序建立自然分類單元時(shí)，每個(gè)性狀都是等權(quán)的；任何兩分類實(shí)體間的整體相似性，都是由每一對的相似性計(jì)算而來的，能夠由類群間相似性的差異識別不同的分類實(shí)體；如果給予有關(guān)進(jìn)化途徑和機(jī)制的某些假定，可以從組群的分類學(xué)結(jié)構(gòu)或從性狀相關(guān)上作出種系發(fā)生的推論?！飻?shù)值分類的基本步驟：計(jì)算兩菌株間的相似系數(shù)

Ssm= SJ=列出相似度矩陣將矩陣圖轉(zhuǎn)換成樹狀圖a+da+b+c+daa+b+c注：a—兩菌株均呈正反應(yīng)的性狀數(shù)b—甲呈正反應(yīng)而乙呈負(fù)反應(yīng)的性狀數(shù)c—甲呈負(fù)反應(yīng)而乙呈正反應(yīng)的性狀數(shù)d—兩菌株均呈負(fù)反應(yīng)的性狀數(shù)思考題名詞解釋：微生物、微生物學(xué)、學(xué)名、菌株P(guān)11-12

：8、9、12抗（逆）性強(qiáng)：抗熱：有的細(xì)菌能在265個(gè)大氣壓，250℃的條件下生長；自然界中細(xì)菌生長的最高溫度可以達(dá)到113℃

；有些細(xì)菌的芽孢，需加熱煮沸8小時(shí)才被殺死；抗寒：有些微生物可以在―12℃~―30℃的低溫生長；抗酸堿：細(xì)菌能耐受并生長的pH范圍：pH0.5~13；耐滲透壓：蜜餞、腌制品，飽和鹽水（NaCl,32%)中都有微生物生長；抗壓力：有些細(xì)菌可在1400個(gè)大氣壓下生長；一、生物農(nóng)藥“Bt”細(xì)菌殺蟲劑作用機(jī)制及應(yīng)用研究在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們在田間經(jīng)常噴灑化學(xué)農(nóng)藥以防治作物病蟲害的發(fā)生，由于某些農(nóng)藥及其代謝物的理化性質(zhì)穩(wěn)定，在土壤中的積累而引起了環(huán)境污染問題。土壤環(huán)境是受農(nóng)藥污染重要場所。農(nóng)藥在土壤中長期殘留累積的結(jié)果，致使農(nóng)作物及畜產(chǎn)品中出現(xiàn)微量的殘留農(nóng)藥，污染了食品，危害人類的人體健康。為了避免化學(xué)殺蟲劑的毒性作用，研制“Bt”細(xì)菌殺蟲劑，對人畜安全、對蟲害天敵和植物無害，有利于環(huán)境保護(hù)。根據(jù)你所掌握的知識分析“Bt”細(xì)菌殺蟲劑的作用機(jī)制及應(yīng)用情況。完成者學(xué)號尾數(shù)：01、08、15、23、33、39二、恒天然濃縮乳清蛋白產(chǎn)品污染事件的深層思考2008年發(fā)生的“三鹿奶粉”事件讓人們對所謂的“名牌”平添了不少憂慮?！盁o獨(dú)有偶”，五年之后的2013年“肉毒桿菌”溜進(jìn)奶粉里，無疑是在八月燒烤天火上澆油，眼看著洋奶粉粉絲們的心靈深度灼傷，就在千般撫慰皆無效，治愈遙遙無期之際，不曾想峰回路轉(zhuǎn)。8月28日，新西蘭初級產(chǎn)業(yè)部發(fā)布聲明，確認(rèn)在恒天然濃縮乳清蛋白中檢測的微生物是生孢梭菌，而非高致病性的肉毒桿菌，產(chǎn)品不存在安全問題。為何會如此虛驚一場，談?wù)勀愕目捶按嬖诘膯栴}癥結(jié)所在。完成者學(xué)號尾數(shù)：03、09、17、25、34三、提高啤酒產(chǎn)量和風(fēng)味的途徑啤酒（Beer）是世上歷史最悠久，普及范圍最廣的酒精飲料之一，主要是通過大麥麥芽糖化及發(fā)酵釀制而成。大多數(shù)的啤酒利用加入啤酒花的手段形成獨(dú)特苦味并起到防腐作用，也有啤酒添加香草或水果等改變風(fēng)味。據(jù)此分析啤酒釀造過程中的酵母菌種類以及如何提高啤酒的產(chǎn)量及風(fēng)味特點(diǎn)。完成者學(xué)號尾數(shù)：04、10、18、26、35四、如何提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法與途徑糧食問題是當(dāng)今制約人類生存與發(fā)展的重大問題。如何提高糧食產(chǎn)量是世界各國所面臨的共同難題，我國的水稻專家袁隆平為糧食增產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，是我們?nèi)祟惿婧桶l(fā)展的基礎(chǔ)，是與我們的生產(chǎn)生活實(shí)際緊密聯(lián)系的生物化學(xué)過程，控制影響光合作用的因素是提高作物產(chǎn)量的重要依據(jù)。通過對光合作用相關(guān)過程及意義的了解，尋求提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法。完成者學(xué)號尾數(shù)：05、12、19、28、36五、轉(zhuǎn)基因大豆油的思考轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)自美國、巴西、阿根廷，被美國這個(gè)跨國公司控制。阿根廷以前并不生產(chǎn)這種轉(zhuǎn)基因大豆，但是在美國這個(gè)跨國公司的風(fēng)狂進(jìn)攻下本國的非轉(zhuǎn)基因大豆節(jié)節(jié)敗退，最后不得不退出市場，被轉(zhuǎn)基因大豆一統(tǒng)天下。同樣，阿根廷的豆農(nóng)當(dāng)然也就被這跨國公司控制了。我國在大豆植物油這塊情況跟阿根廷相似，被美國的跨國公司全盤控制?，F(xiàn)在，當(dāng)我們走進(jìn)超市的時(shí)候，一般賣油的地方有“非轉(zhuǎn)基因”醒目的大字。根據(jù)所學(xué)知識，談?wù)勣D(zhuǎn)基因植物如何獲得并分析其利弊。完成者學(xué)號尾數(shù)：06、14、20、29、37、38六、微生物法如何防治水污染“人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡化”為當(dāng)今世界三大社會問題，其中環(huán)境污染越來引起關(guān)注，尤其是水資源。水資源分布不均是一大因素，主要在于水資源的污染越來越嚴(yán)重，主要是工業(yè)生產(chǎn)造成的，工業(yè)污水成為水資源污染的罪魁禍?zhǔn)?，如何避免水資源污染，從生物學(xué)角度分析應(yīng)用微生物如何處理工業(yè)廢水。完成者學(xué)號尾數(shù)：07、21、22、31、32、40一、轉(zhuǎn)基因水稻2014年4月，記者報(bào)導(dǎo)在武漢一家大型超市隨機(jī)購買了5種大米。這些大米被送往中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果顯示有3種含有轉(zhuǎn)基因成分BT63。國際環(huán)保組織“綠色和平”曾在武漢市及周邊地區(qū)采集了25個(gè)稻種、稻谷和大米樣本，送到德國轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室“基因時(shí)代”(GeneScan)檢驗(yàn)。4月7日結(jié)果顯示在25個(gè)樣品中有19個(gè)在DNA檢測中呈陽性，為轉(zhuǎn)基因稻米。農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理辦公室負(fù)責(zé)人介紹稱，農(nóng)業(yè)部于1999年受理了這兩種轉(zhuǎn)基因水稻的安全評價(jià)申請，經(jīng)過11年的評價(jià)，于2009年8月17日頒發(fā)了安全證書。中國科學(xué)院院士、作物遺傳育種及分子生物學(xué)家、湖北華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長張啟發(fā)，是抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的研究者，也是申請將自己研制的產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)化種植的科學(xué)家之一。他認(rèn)為轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物是安全的，至今無法證明轉(zhuǎn)基因食品不安全，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在全球大面積種植已有9年之久，食用轉(zhuǎn)基因食品的人群超過十多億之眾，至今還沒有關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品不安全的任何證據(jù)。強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)基因作物的“巨大潛在價(jià)值”：少投入，即少施化肥，少打農(nóng)藥，少用水，少用土地和少用勞動力；多產(chǎn)出，即高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、農(nóng)產(chǎn)品的多用途和食品多樣化；保護(hù)環(huán)境，包括減少食品污染，有利于人類健康。2013年7月，張啟發(fā)曾聯(lián)合60名兩院院士聯(lián)名上書國家領(lǐng)導(dǎo)人建議書中寫道，“推動轉(zhuǎn)基因水稻種植產(chǎn)業(yè)化不能再等，再遲緩就是誤國，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不起來，則商業(yè)發(fā)展不起來，對科研影響非常大”。水稻專家袁隆平：“我個(gè)人認(rèn)為，政府應(yīng)該特別慎重批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因植物商業(yè)化?？茖W(xué)家不能完全預(yù)知對生物進(jìn)行轉(zhuǎn)基因改造有可能導(dǎo)致何種突變，而對環(huán)境和人造成危害。雖然實(shí)驗(yàn)非常成熟，但其對人類可能造成的影響，或許要