北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部病原生物學(xué)系

北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部病原生物學(xué)系第1頁/共41頁WhatisMicrobiology?Micro-toosmalltobeseenwiththenakedeyeBio-lifeology-studyofWhatisMicrob(microorganism)?Micro-toosmalltobeseenwiththenakedeyeB-body第2頁/共41頁OrganismsincludedinthestudyofMicrobiology1.Bacteria2.Viruses3.FungiYeastsandMoldsBacteriologyVirology

MycologyMicroorganisms-Microbes-GermsProkaryoticNon-celltype

Eukaryotic第3頁/共41頁DifferentKindsofMicrobsStaphylococcusStreptococcusE.coliHBVHIVIV第4頁/共41頁一、微生物的出現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)二、微生物在自然界中的分布三、微生物與人類的關(guān)系第5頁/共41頁2.在人體中出現(xiàn)的時間：新生兒胃腸道中的細(xì)菌

一、微生物的出現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)1.地球上出現(xiàn)的時間：地球的年齡大約46億歲,人類在32億年前的化石中發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌,據(jù)推算大約35億年前細(xì)菌就在地球上出現(xiàn)了,而原生生物和植物是10億年前才出現(xiàn)的。人類出現(xiàn)在地球上則只有幾百萬年的歷史。胎兒

-無菌出生-

母體產(chǎn)道菌群養(yǎng)育-

皮膚和口腔菌群環(huán)境-食物等第6頁/共41頁

鏈球菌葡萄球菌

腸球菌腸桿菌細(xì)菌數(shù)/克糞便1010新生兒一歲需氧菌/兼性厭氧菌厭氧菌

瘤胃球菌消化球菌消化鏈球菌真桿菌韋榮氏球菌乳酸桿菌梭狀芽孢桿菌擬桿菌雙歧桿菌新生兒腸道正常菌群的發(fā)展第7頁/共41頁細(xì)菌數(shù)量（細(xì)菌/cm2)）>1010108-1010105-107103-105第8頁/共41頁AntonvanLeeuwenhoek1674-1stpersontoactuallyseelivingmicroorganismsWhendidmankinddiscoverthemicrob?第9頁/共41頁第10頁/共41頁二、微生物在自然界中的分布（一）土壤中的微生物土壤是微生物聚集最多的地方,通常在一克土壤中就有數(shù)億個微生物。土壤中數(shù)量最多是細(xì)菌,其次是放線菌、真菌。種類：細(xì)菌>放線菌>真菌>藻類>原生動物細(xì)菌多為異養(yǎng)類型；藻類為光能自養(yǎng)

第11頁/共41頁（二）水中的微生物水環(huán)境：地球的70%左右由水覆蓋，其中溶解

和懸浮的有機和無機物，流動水有氧滲入可供微生物生長。微生物種類：90%為革蘭氏陰性菌，主要有弧菌、假單胞菌、黃桿菌等。通過水體傳播的病原微生物主要有沙門氏菌屬、志賀氏菌屬、霍亂弧菌等。

作用：在水生環(huán)境的食物鏈中起關(guān)鍵作用。

第12頁/共41頁（三）空氣中的微生物

空氣本身缺乏微生物生活所必需的營養(yǎng)物，空氣一般干燥，日光對微生物也具有殺菌作用，因此空氣不是微生物生活的良好環(huán)境?？諝庵械奈⑸镏饕獊碓从趲в形⑸锞w及孢子的灰塵，這類微生物大多數(shù)是腐生性的。第13頁/共41頁第14頁/共41頁-胃腸道(gastrointestinaltract)食管胃小腸大腸肛門器官pH2-34-56-7主要的菌群幽門螺桿菌大約500種微生物腸球菌、乳桿菌腸桿菌、糞腸球菌、類桿菌、雙歧桿菌、真桿菌、消化球菌、消化鏈球菌、梭桿菌、乳桿菌、大腸桿菌微生物數(shù)量105-107個/毫升1010-1011個/克103個/毫升（四）生物體（以人為例-正常菌叢）第15頁/共41頁（五）生活用品中微生物的分布

衣服、餐具、家具、電話機、鈔票、書籍、手機、電器開關(guān)、水龍頭開關(guān)、門把手或扶手、鍵盤、鑰匙等；廁浴用具、交通工具、醫(yī)院檢查器械等常被病原微生物所污染，成為一些傳染病的媒介物。大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒、副傷寒及其他沙門氏菌、付溶血弧菌、副霍亂弧菌等細(xì)菌、各種腸道病毒；結(jié)核桿菌、白喉桿菌，腦膜炎球菌、軍團(tuán)菌、流感病毒、麻疹病毒；乙型肝炎病毒、HSV-2、HPV、HIV、炭疽桿菌。

第16頁/共41頁（六）其他1）根際微生物：利用根系分泌的物質(zhì)大量繁殖的微生物?？杉訌娡寥烙袡C物分解，為植物提供養(yǎng)分；分泌激素、維生素；產(chǎn)生抗生素，抑制病原菌生長。2）極端微生物嗜熱菌：TaqDNA聚合酶,海底火山口硫化菌135度嗜冷菌：冷藏食物嗜極菌：它能夠暴露于數(shù)千倍強度的輻射下仍能存活，而人類一個劑量強度就會死亡。特殊嗜性菌：鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、硫酸還原細(xì)菌、石油菌等

第17頁/共41頁Microb-whatcomestomind?DiseasesInfectionsEpidemicsFoodSpoilageOnly1%ofallknownbacteriacausehumandiseasesAbout4%ofallknownbacteriacauseplantdiseases95%ofknownbacteriaarenon-pathogens第18頁/共41頁(一)人類有益的微生物

MicrobsBenefitHuman1.自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用2.日常生活中的作用3.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用4.工業(yè)方面的作用5.醫(yī)藥方面的作用第19頁/共41頁1.在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用在生物圈內(nèi)物質(zhì)循環(huán)過程中，以異養(yǎng)型微生物為主的分解者，在有機物的分解過程中有著不可替代的作用，推動著生物的物質(zhì)循環(huán)，使生態(tài)系統(tǒng)保持平衡。在碳素循環(huán)中，地球上90%的co2是由微生物的生命活動產(chǎn)生的；在氮素循環(huán)中，固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用都有微生物的活動；在磷和硫的循環(huán)中同樣也需要各種微生物的活動。

第20頁/共41頁土壤中的功臣

土壤中的微生物在分解利用有機物時可以產(chǎn)生大量的二氧化碳,輸送到大氣中,從而保正了植物有取之不盡,用之不竭的口糧.微生物可以將一些有機體分解轉(zhuǎn)化成各種物質(zhì)元素又回到自然界中。由于分解了死去的動物和植物，清除有機垃圾，給人類創(chuàng)造一個潔凈的環(huán)境；

微生物可以形成完整的食物網(wǎng)，同時它們又是他動物的食物，通過捕食與被捕食的關(guān)系把動植物，微生物聯(lián)系起來，形成一個復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)。第21頁/共41頁2.日常生活中的作用酵母菌酵母菌可以把食物中的糖類在缺氧條件下分解成酒精和二氧化碳，使糧食或糖類變酒。酵母菌能使面粉中游離的糖發(fā)酵，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，在蒸烤過程中，二氧化碳受熱膨脹，于是饅頭或面包就變得松軟可口，所以人們稱酵母菌為“發(fā)酵之母”。酵母菌體中含有一半以上的蛋白質(zhì)，而且酵母菌還含有多種維生素礦類物質(zhì)和核酸等。第22頁/共41頁Microbesproducevariousfoodproductscheese,sauerkraut,yogurt,soysauce,vinegar,breadBeer,Wine,AlcoholMushroom第23頁/共41頁3.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

固氮菌

把豆類植物連根拔起，除了看到胡須一樣的根毛外，還能看到根毛上有許多的小圓疙瘩。這是由于一種微生物侵入植物根部后形成的"腫瘤"，叫根瘤。

根瘤根瘤菌第24頁/共41頁制造肥料的固氮菌

利用顯微鏡來觀察根瘤，會發(fā)現(xiàn)根瘤中住著一種叫根瘤的細(xì)菌，它門在侵入植物根部后能分泌一些物質(zhì)刺激根毛的薄壁細(xì)胞，很快增殖就形成了腫瘤。根瘤菌是依賴于植物提供營養(yǎng)來生活的。同時它們也把空氣中游離的氮固定下來供給植物利用。一個小小的根瘤就象一個微型化肥廠一樣，源源不斷的把氮氣轉(zhuǎn)變成氨，供給植物吸收。根瘤菌生廠的氨肥不僅可滿足豆科植物的需要，還能分出一些來幫助"遠(yuǎn)親近鄰"，我國人民很早就知道豆糧間作可提高產(chǎn)量，并且有種肥豆田的習(xí)慣。第25頁/共41頁制造可再生的生物資源草食性反芻動物牛,羊;成年牛的4個胃［瘤胃、網(wǎng)胃（蜂巢胃）、瓣胃、皺胃］，瘤胃約占全部總?cè)莘e的80％。共生的細(xì)菌具有纖維素酶β-1,4-葡聚糖酶(EG)，因此能發(fā)酵分解食物中的粗纖維得到葡萄糖，作為能量的來源。除共生的細(xì)菌外，原生動物、真菌、天牛等能產(chǎn)生纖維素酶利用葡萄糖發(fā)酵，制造乙醇等替代能量。第26頁/共41頁4.工業(yè)方面的作用污水處理在污水的生物學(xué)處理過程中，微生物起著特別重要的作用。將水體中的含碳有機物分解成CO2

、H2S、甲烷等氣體；將含氮有機物分解成氨、硝酸、亞硝酸和氮；能使汞、砷等對人類有毒的重金屬鹽在水體中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以便于回收或除去。

第27頁/共41頁石油脫蠟（Hydrocarban-oxidizingbacteria）用微生物進(jìn)行石油脫蠟，生產(chǎn)低凝固點石油；石油菌利用蠟作為碳源進(jìn)行繁殖，清除石油污染第28頁/共41頁5.在醫(yī)藥工業(yè)方面的作用AntibioticsPenicillinPenicilliumnotatum1928AlexanderFlemingThefatherofmodernantibiotics.AScottishphysician,SirAlexanderFleming,accidentallydiscoveredpenicillinwhenhiskeeneyenoticedthatcoloniesofbacteriawerebeinglysedbyafungalcontaminant.Heisolatedtheactiveingredientandsetthesceneforthedevelopmentofthedrugtenyearslater.第29頁/共41頁有益作用宿主細(xì)胞宿主細(xì)胞受體正常菌群外來致病菌*產(chǎn)生生物拮抗物質(zhì)Biofilmormembraneflora6.安居人體的菌--正常菌群第30頁/共41頁營養(yǎng)作用正常菌群的有益作用(續(xù))腸道細(xì)菌合成維生素： -B族維生素（核黃素、煙酸、生物素、 泛酸、氰鈷胺、硫胺、吡多醇）

-維生素K（食物中沒有）促進(jìn)腸粘膜細(xì)胞吸收二價鐵、維生素和鈣雙歧桿菌產(chǎn)酸pH和Eh下降第31頁/共41頁正常菌群的有益作用抗腫瘤作用*產(chǎn)生一些酶類作用于致癌物質(zhì)*降解硝胺或抑制硝胺合成*充當(dāng)免疫原和免疫佐劑抗衰老作用第32頁/共41頁對人不利的方面鼠疫1347年的一場由鼠疫桿菌(Yersiniapestis)引起的瘟疫幾乎摧毀了整個歐洲，有1/3的人(約2500萬人)死于這場災(zāi)難，在此后的80年間，這種疾病一再肆虐，實際上消滅了大約75%的歐洲人口，一些歷史學(xué)家認(rèn)為這場災(zāi)難甚至改變了歐洲文化。

第33頁/共41頁云南趙州詩人師道南《死鼠行》1793年

東死鼠，西死鼠，人見死鼠如見虎，死鼠不幾日，人死如折堵，晝死人莫問數(shù)，日色慘淡愁云護(hù)，三人行未十步多，忽死兩人橫截路……人死滿地人煙倒，人骨漸被風(fēng)吹老。田禾無人收，官租向誰考？……第34頁/共41頁INFLUENZAPANDEMICSDeaths:第35頁/共41頁禽流感

（AvianInfluenza