農(nóng)業(yè)微生物學(xué) 第一章 緒論

課前認識我們在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中生活。微生物無處不在。課前請大家講述對微生物的認識？認識微生物的四大障礙：個體過于微小群體外貌不顯種間雜居混生形態(tài)與作用后果難以認識現(xiàn)在是1頁\一共有66頁\編輯于星期三一些數(shù)字每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌，重感冒患者為8500萬；全世界海洋中微生物的總重量約280億噸細菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為：10034×1012

噸人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達100萬億個左右（人體細胞數(shù)量50萬億）新鮮葉子表面微生物數(shù)量達100多萬個/g每張紙幣帶有9106個細菌，其中兩角紙幣帶有的菌數(shù)將近是十元紙幣的5倍。生活在土壤中和地下的細菌數(shù)加起來，估計其總重量為100341012噸。人的皮膚上平均每平方厘米含有105個細菌人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達100萬億個左右（人體細胞數(shù)量50萬億）。糞便中細菌大約占糞便干重的1/3微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！現(xiàn)在是2頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言一、微生物概述二、微生物學(xué)的研究內(nèi)容與成就三、微生物學(xué)的重要性四、顯微鏡下的微生物

現(xiàn)在是3頁\一共有66頁\編輯于星期三微生物概述1、什么是微生物2、生物中哪些是微生物3、微生物的特點第

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言現(xiàn)在是4頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言1、什么是微生物微生物(microbe，microorganism)是一切不借助顯微鏡肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。它們都是一些個體微?。ㄒ话悖?.1mm）、構(gòu)造簡單（單細胞、簡單多細胞、非細胞）的低等生物?，F(xiàn)在是5頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言微生物通常包括生物細胞生物非細胞生物：病毒、亞病毒原核生物：細菌、古菌真核生物：真菌、單細胞藻類、原生動物大小和特征見表1.1現(xiàn)在是6頁\一共有66頁\編輯于星期三表1.1微生物形態(tài)、大小和細胞類型

微生物大小近似值細胞的特性病毒0.01~0.25m非細胞的細菌0.1~10m原核生物真菌2m~1m真核生物原生動物2~1000m真核生物藻類1米~幾米真核生物現(xiàn)在是7頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言2、生物中哪些是微生物生物細胞生物非細胞生物：病毒、亞病毒原核生物：細菌、放線菌、藍細菌、古菌真核生物：真菌、單細胞藻類、原生動物現(xiàn)在是8頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言R.H.Whittaker（1969）的五界學(xué)說真核類生物多細胞植物界真菌界（絲狀真菌及蕈菌）單細胞

原生生物界（原生動物、單細胞藻類和粘菌）、酵母菌動物界原核類

原核生物界(細菌、藍細菌)現(xiàn)在是9頁\一共有66頁\編輯于星期三古生菌現(xiàn)在是10頁\一共有66頁\編輯于星期三3、微生物的特點1)個體微小，結(jié)構(gòu)簡單。現(xiàn)在是11頁\一共有66頁\編輯于星期三2)生長旺，繁殖快。人類研究得最透徹的生物E.coli,合適條件，分裂1次12.5-20min。按20min分裂1次計，1h3次,1晝夜72次：1個細菌產(chǎn)生4722366500萬億個后代，總重約可達4722t。第

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言★谷氨酸短桿菌：搖瓶種子→50噸發(fā)酵罐：52小時內(nèi)細胞數(shù)目可增加32億倍?！锢梦⑸锏倪@一特性就可以:實現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的短周期、高效率生產(chǎn)。例如生產(chǎn)鮮酵母時，幾乎12小時就可以收獲一次，每年可以收獲數(shù)百次。大腸桿菌在1個小時內(nèi)可消耗相當于它們自身重量2000倍的糖?，F(xiàn)在是12頁\一共有66頁\編輯于星期三3)代謝類型多，活性強分解作用；產(chǎn)能方式最多樣；生物固氮作用；合成各種次生代謝產(chǎn)物；極端環(huán)境抵抗能力；

分解氰,酚,多氯聯(lián)苯等劇毒物質(zhì)能力等。第

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言現(xiàn)在是13頁\一共有66頁\編輯于星期三4)分布廣泛,種類多，數(shù)量多土壤圈、水圈、大氣圈至巖石圈(地球上除火山中心區(qū)域等少數(shù)地方)；植物、動物、人;第

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言任何有其它生物生存的環(huán)境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的極端環(huán)境中也有微生物存在?，F(xiàn)在是14頁\一共有66頁\編輯于星期三吸收多轉(zhuǎn)化快大腸桿菌每小時可分解其自重1000-10,000倍的乳糖產(chǎn)朊假絲酵母（Candidautilis

）比大豆強100倍的蛋白質(zhì)合成能力5)吸收多轉(zhuǎn)化快現(xiàn)在是15頁\一共有66頁\編輯于星期三

6)易變異，適應(yīng)性強。第

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言★突變頻率一般為10-5～10-10，但因繁殖快，數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸，因而在短時間內(nèi)可出現(xiàn)大量變異的后代。★青霉素產(chǎn)量變異、耐藥性變異舉例例如，青霉素生產(chǎn)菌Penicilliumchrysogenum(產(chǎn)黃青霉)的產(chǎn)量1943年為每毫升發(fā)酵液中含20單位青霉素，40多年來，經(jīng)過世界各國微生物遺傳育種工作者的不懈努力使該菌產(chǎn)量變異逐漸積累，加上發(fā)酵條件的改進，目前世界上先進國家的發(fā)酵水平每毫升已超過5萬單位，甚至接近10萬單位。微生物的數(shù)量性狀變異和育種使產(chǎn)量提高的幅度之大，是動植物育種工作中絕對不可能達到的。正因為如此，幾乎所有微生物發(fā)酵工廠都十分重視菌種選育工作?，F(xiàn)在是16頁\一共有66頁\編輯于星期三微生物學(xué)的重要性(與人類關(guān)系)

有益方面①農(nóng)業(yè)

生物防治技術(shù)：以微生物農(nóng)藥為主要手段；微生物肥料；食用菌生產(chǎn)技術(shù)；生物能源技術(shù)：沼氣等；免耕技術(shù)，等等。第

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言現(xiàn)在是17頁\一共有66頁\編輯于星期三②微生物與工業(yè)

工業(yè)微生物涉及多個行業(yè)。很多

食品如

酸奶、奶酪、酒、食品添加劑（味精、醬油等）、豆腐乳、臭豆腐；食品罐藏防腐、食用菌等，藥品，由不同的微生物制成；某些特殊的微生物還參與冶金、采油、采礦等過程，甚至直接作為清潔用品的添加劑。第

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言現(xiàn)在是18頁\一共有66頁\編輯于星期三③環(huán)境

地球生物化學(xué)循環(huán)；廢物處理（生活垃圾、工業(yè)廢水、堆肥的制作）；

降解殺蟲劑,除草劑,纖維素,木質(zhì)生物外源性物質(zhì)(666,塑料等等)。第

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言現(xiàn)在是19頁\一共有66頁\編輯于星期三污水自凈現(xiàn)在是20頁\一共有66頁\編輯于星期三④醫(yī)藥

人類絕大多數(shù)病癥是由微生物引起，其大多數(shù)藥物用微生物生產(chǎn)，如疫苗、抗生素。人類的健康水平大幅度提高，平均壽命約提高了25歲。第

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言現(xiàn)在是21頁\一共有66頁\編輯于星期三⑤生物技術(shù)及科學(xué)研究抗生素,酶,氨基酸,有機酸(草酸、檸檬酸等)的生產(chǎn)。獲諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎研究中，有近60%的工作是微生物作研究材料的。分子生物學(xué)兩分支，即基因工程和生物工程中，微生物是其寵兒和主角。第

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言現(xiàn)在是22頁\一共有66頁\編輯于星期三⑥微生物與能源開發(fā)石油、煤、天然氣等一次性化學(xué)燃料資源日益短缺，開發(fā)新型的可持續(xù)能源迫在眉睫。豐富的微生物資源及其產(chǎn)物將是人類尋找新型能源的寶庫。微生物具有將大量有機廢棄物轉(zhuǎn)化為氫、乙醇等清潔能源的潛力。利用微生物的產(chǎn)氫、乙醇等新型能源是今后能源生產(chǎn)領(lǐng)域的必然趨勢。第

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言現(xiàn)在是23頁\一共有66頁\編輯于星期三

有害方面引起人、動物、植物的病害。絕大多數(shù)病癥是由微生物引起；目前已知微生物中的致病菌不到1%。食物的腐?。焊探圩冘?，長霉；鋼鐵腐蝕、木材等腐爛，野生菌等；環(huán)境現(xiàn)在是24頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是25頁\一共有66頁\編輯于星期三水體污染

富營養(yǎng)化和近海赤潮已經(jīng)不再是新鮮名詞。我國近海每年都有大面積的赤潮發(fā)生。我國面臨的水體污染狀況現(xiàn)在是26頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是27頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是28頁\一共有66頁\編輯于星期三滇池厚達5cm的微囊藻水華中科院水生所“滇池藍藻水華污染試驗技術(shù)研究”課題組示范區(qū)6.1km2的滇池水面在治理中水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，成群的紅嘴鷗飛至湖面捕食、嬉戲。

現(xiàn)在是29頁\一共有66頁\編輯于星期三“滇池藍藻水華污染控制技術(shù)研究”基地的重力斜篩自動脫水設(shè)備在對滇池藍藻水華進行脫水處理。脫水后形成的藻漿經(jīng)去毒處理，可成為上好的有機肥料或飼料?，F(xiàn)在是30頁\一共有66頁\編輯于星期三我國水體富營養(yǎng)化和赤潮發(fā)生流域圖現(xiàn)在是31頁\一共有66頁\編輯于星期三中國各海區(qū)赤潮發(fā)生情況（1952-1998）

資料來自“鄒景忠，赤潮災(zāi)害，《海洋志》”現(xiàn)在是32頁\一共有66頁\編輯于星期三微生物農(nóng)藥

利用微生物或其產(chǎn)物來防治植物病蟲害和雜草危害的一類微生物制劑。當這些病原體和拮抗微生物或其代謝產(chǎn)物為昆蟲吞食、接觸或病菌感染后，通過微生物的活動、毒素的作用而使害蟲和病原菌的新陳代謝受影響，破壞其機體器官，影響其發(fā)育繁殖或變態(tài)，從而達到滅菌防病的目的。第

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言現(xiàn)在是33頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是34頁\一共有66頁\編輯于星期三微生物農(nóng)藥的種類

細菌殺蟲劑真菌殺蟲劑病毒殺菌劑農(nóng)用抗生素微生物除草劑第

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言現(xiàn)在是35頁\一共有66頁\編輯于星期三S42對黃瓜枯萎病的抑制番茄早疫病現(xiàn)在是36頁\一共有66頁\編輯于星期三S42發(fā)酵液對西瓜（左）和黃瓜（右）病原菌的抑制效果現(xiàn)在是37頁\一共有66頁\編輯于星期三S42、S36對黃瓜炭疽病原菌的抑制效果S42、S36對西瓜枯萎病原菌的抑制效果現(xiàn)在是38頁\一共有66頁\編輯于星期三玉米彎孢現(xiàn)在是39頁\一共有66頁\編輯于星期三微生物農(nóng)藥的特點：對脊椎動物和人類無害,不污染環(huán)境；對植物無毒害；能保護害蟲天敵；昆蟲不易產(chǎn)生抗藥性；自然傳播感染能力:有些昆蟲病原微生物,可在昆蟲群落中自然傳播感染成流行病；容易進行大量生產(chǎn)。第

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言現(xiàn)在是40頁\一共有66頁\編輯于星期三應(yīng)用根瘤菌肥料的增產(chǎn)效果現(xiàn)在是41頁\一共有66頁\編輯于星期三CKSpr4-5現(xiàn)在是42頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是43頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是44頁\一共有66頁\編輯于星期三應(yīng)用菌根菌的增產(chǎn)效果現(xiàn)在是45頁\一共有66頁\編輯于星期三應(yīng)用菌根菌和根瘤菌雙接種的增產(chǎn)效果現(xiàn)在是46頁\一共有66頁\編輯于星期三現(xiàn)在是47頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言微生物學(xué)的研究內(nèi)容與成就微生物學(xué)的基本內(nèi)容微生物的主要分枝學(xué)科微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件研究微生物學(xué)基本方法現(xiàn)在是48頁\一共有66頁\編輯于星期三1、微生物學(xué)的基本內(nèi)容

①微生物細胞的結(jié)構(gòu)和功能，研究細胞的構(gòu)建及其能量、物質(zhì)、信息的運轉(zhuǎn)；②微生物的進化和多樣性，研究微生物的種類，它們之間的相似性和區(qū)別，以及微生物的起源；③生態(tài)學(xué)規(guī)律，研究不同微生物之間以及它們同環(huán)境之間的相互作用；④微生物同人類的關(guān)系。第

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言現(xiàn)在是49頁\一共有66頁\編輯于星期三2、微生物的主要分枝學(xué)科現(xiàn)在是50頁\一共有66頁\編輯于星期三3、微生物學(xué)的發(fā)展真正看見并描述微生物的第一個人列文虎克(AntonyvanLeeuwenhoek）和他的顯微鏡現(xiàn)在是51頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言LouisPasteur(1822-1895)workinginhislaboratory.(P2,6)現(xiàn)在是52頁\一共有66頁\編輯于星期三第

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言巴期德否定“自然發(fā)生說”的曲頸瓶試驗

現(xiàn)在是53頁\一共有66頁\編輯于星期三RobertKoch(1843-1910)Examiningaspecimeninhislaboratory.(P2,6-7)現(xiàn)在是54頁\一共有66頁\編輯于星期三2、微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件

時間重大事件1857巴斯德證明乳酸發(fā)酵是由微生物引起的1861巴斯德用曲頸瓶實驗證明微生物非自然發(fā)生，推翻了爭論已久的“自生說”1864巴斯德建立巴氏消毒法1867Lister創(chuàng)立了消毒外科，并首次成功地進行了石炭酸消毒試驗1867-1877柯赫證明炭疽病由炭疽桿菌引起1881柯赫等首創(chuàng)用明膠固體培養(yǎng)基分離細菌，巴斯德制備了炭疽菌苗1882柯赫*發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌1884柯赫法則首次發(fā)表；Metchnikoff*闡述吞噬作用；建立高壓蒸汽滅菌和革蘭氏染色法1885巴斯德研究狂犬疫苗成功，開創(chuàng)了免疫學(xué)1887RichardPetri發(fā)明了雙層培養(yǎng)皿現(xiàn)在是55頁\一共有66頁\編輯于星期三2、微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件

時間重大事件1888Beijerinck首次分離根瘤菌(豌豆)1890VonBehring*制備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng)1891Steinberg與巴斯德同時發(fā)現(xiàn)了肺炎球菌1892Ivanowsky提供煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù)；Winogradsky發(fā)現(xiàn)硫循環(huán)1897Buchner用無細胞存在的酵母菌抽提液對葡萄糖進行酒精發(fā)酵成功1899Ross*證實瘧疾病原菌由蚊子傳播1909-1910Ricketts發(fā)現(xiàn)立克次氏體；Ehrtich*首次合成了治療梅毒的化學(xué)治療劑1928Griffith發(fā)現(xiàn)細菌轉(zhuǎn)化1929Fleming*發(fā)現(xiàn)青霉素1935Stanley*首次提純了煙草花葉病毒，并獲得了它的“蛋白質(zhì)結(jié)晶”1943Luria*和Delbruck*用波動試驗證明細菌噬菌體的抗性是基因自發(fā)突變所致；Chain*和Florey*形成青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的工藝現(xiàn)在是56頁\一共有66頁\編輯于星期三1944Avery等證實轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳信息的載體；Waksman*發(fā)現(xiàn)鏈霉素1946-1947Lederberg*和Tatum發(fā)現(xiàn)細菌的接合現(xiàn)象、基因連鎖現(xiàn)象1949Enders*、Robbins*和Weller*在非神經(jīng)的組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)脊髓灰質(zhì)炎病毒成功1952Hershey*和Chase發(fā)現(xiàn)噬菌體將DNA注入宿主細胞；Lederberg*發(fā)明了影印培養(yǎng)法；Zinder和Lederberg發(fā)現(xiàn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)1953Watson*和Crick*提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1956Umbarger發(fā)現(xiàn)反饋阻遏現(xiàn)象1961Jacob*和Monod*提出基因調(diào)節(jié)的操縱子模型1961-1966Holhy*、Khorana*、Nirenberg*等闡明遺傳密碼1969Edelman*測定了抗體蛋白分子的一級結(jié)構(gòu)1970-1972Arber*、Nathans*和Smith*發(fā)現(xiàn)并提純了限制性內(nèi)切酶；Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶現(xiàn)在是57頁\一共有66頁\編輯于星期三1973Ames建立細菌測定法檢測致癌物；Cohen等首次將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)人大腸桿菌成功1975K?hler和Milstein*建立生產(chǎn)單克隆抗體技術(shù)1977Woese提出古生菌是不同于細菌和真核生物的特殊類群；Sanger*首次對X174噬菌體DNA進行了全序列分析1982—1983Cech*和Altman*發(fā)現(xiàn)具催化活性的RNA(ribozyme)；McClintock*發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座因子獲得公認；Prusiner*發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion)1983-1984Gallo和Montagnier分離和鑒定人免疫缺陷病毒；Mullis*建立PCR技術(shù)1988Deisenhofer等發(fā)現(xiàn)并研究細菌的光合色素1989Bishop*和Varmus*發(fā)現(xiàn)癌基因1995第一個獨立生活的生物(流感嗜血桿菌)全基因組序列測定完成1996第一個自養(yǎng)生活的古生菌基因組測定完成1997第一個真核生物(啤酒酵母)基因組測序完成現(xiàn)在是58頁\一共有66頁\編輯于星期三4、研究微生物學(xué)的基本方法：①顯微鏡技術(shù)②無菌技術(shù)③純種分離技術(shù)④純種培養(yǎng)技術(shù)第

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言現(xiàn)在是59頁\一共有66頁\編輯于星期三顯微鏡下的微生物SingleRod(