《微生物學》緒論-課件

微生物學生物技術(shù)教研室1我們生活在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中空氣水體食品

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微生物無處不在Microorganismsareubiquitous23全世界海洋中微生物的總重量約280億噸人體腸道內(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)量大100多萬個/g4第一章緒論一、微生物學的發(fā)展歷史與前沿二、微生物學與人類的關(guān)系三、微生物定義及類群四、微生物的特點五、微生物學及研究內(nèi)容六、微生物學的學習方法七、參考文獻5

微生物（microorganism，microbe）是對所有形體微小的單細胞，或細胞結(jié)構(gòu)較為簡單的多細胞，或沒有細胞結(jié)構(gòu)的低等生物的通稱。什么是微生物？6小（個體微?。﹩危?gòu)造簡單）低（進化地位低）μm(微米)級：光學顯微鏡下可見（細胞）nm(納米)級：電子顯微鏡下可見（細胞器，病毒）單細胞簡單多細胞非細胞（即“分子生物”）非細胞類真核類原核類微生物7

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認識微生物的四大障礙一、微生物的發(fā)展歷史8微生物學的發(fā)展主線9史前期（約8000年前—1676）進展

古中國的制曲、釀酒技術(shù)

《天工開物》《齊民要術(shù)》《東坡酒經(jīng)》特點

視而不見臭而不聞觸而不覺食而不察得其益而不感其好受其害而不知其惡10感性認識階段（史前期）細菌冶金漚糞肥田提倡輪作麥曲治瀉防重與治刮骨療毒種痘防花制曲釀酒Cncnc-micro11遠古人類發(fā)現(xiàn)，吃剩的米粥數(shù)日后變成

了醇香可口的飲料—人類最早發(fā)明的酒12

我國古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫像）13殷商酒具14初創(chuàng)期（1676—1861）進展最早的顯微鏡是由一位荷蘭眼鏡商在1600年前后制造的，它的結(jié)構(gòu)簡單，放大倍數(shù)不高，只有10～30倍，可以觀察一些小昆蟲，如跳蚤等，因而有人稱它為“跳蚤鏡”。這種顯微鏡是用光線照明的，屬于光學顯微鏡。

半個多世紀后，英國物理學家羅伯特·虎克（RobertHooke，1635—1703）研制出能夠放大140倍的光學顯微鏡，并用它來觀察軟木薄片，發(fā)現(xiàn)了細胞。19世紀30年代，光學顯微鏡的制造技術(shù)有了明顯改進，使人們對細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認識向前邁進了一大步。15RobertHook和他的顯微鏡

形態(tài)學發(fā)展階段初創(chuàng)期16初創(chuàng)期（1676—1861）進展

形態(tài)描述，AntonyvanLeeuwenhoek,1632-1723,十七世紀最偉大的業(yè)余科學家。特點17AntonyvanLeeuwenhoek只上過中學的布店學徒工英國皇家學會會員MemberofRoyalSociety巴黎科學院通訊院士18列文虎克的顯微鏡19AntonyvanLeeuwenhock(1632-1723)Thefirstpersontoaccuratelyobserveanddescribemicroorganisms20奠基期（1861—1897）進展生理水平的研究，微生物生理學的研究微生物學奠基人：巴斯德(微生物學之父)

細菌學奠基人：科赫21巴斯德對人類的貢獻1、否定了生命“自然發(fā)生”學說；2、解決了當時工、農(nóng)、醫(yī)方面提出的許多難題，推動了生產(chǎn)的發(fā)展：3、奠定了微生物學的理論基礎(chǔ)，4、創(chuàng)造了一些微生物學實驗方法，

巴氏消毒法60-65℃

家蠶軟化法22232425

……當今，似乎有兩條相反的規(guī)律正在相互搏斗著：一條流血與死亡的規(guī)律，總是在設(shè)想著破壞性和強迫各民族不斷地投入戰(zhàn)場的新手段；另一條和平、工作和健康的規(guī)律，則總在發(fā)展著把人類從圍困著它的災難中解救出來的新方法。

——LouisPasteur26

在觀察的領(lǐng)域，機遇只垂青于有準備的頭腦pppp——LouisPasteurIin’yapasdessciencesappliquees…maisliyadesapplicationsdelascience.Therearenoappliedsciences…buttherearetheapplicationsofsciences.

沒有所謂的應(yīng)用科學……，只有科學與科學的應(yīng)用

——LouisPasteur

27科赫的主要貢獻-細菌學家病原學的研究炭疽病菌肺結(jié)核病病原菌病原菌的尋找與分離：1870s-1920s

科赫法則微生物學基本操作技術(shù)固體培養(yǎng)基的使用培養(yǎng)基的配制細菌的染色方法2829

劃線法獲得單菌落

科赫定理圖示單菌落30科赫法則131科赫法則232科赫法則333科赫法則434巴斯德和科赫的杰出工作使微生物學作為一門獨立的學科開始形成35發(fā)展期（1897-1953）開創(chuàng)了微生物生化的研究沒有酵母的酒精發(fā)酵

Discoveryofcell-freefermentation德國E.Buchner36成熟期（1953-）進展分子生物學水平的研究37微生物學的發(fā)展前沿微生物基因組學微生物生態(tài)學環(huán)境微生物學細胞微生物學微生物生命現(xiàn)象的特性和共性微生物與其他學科的交叉微生物產(chǎn)業(yè)的全新發(fā)展38微生物學發(fā)展史的結(jié)論微生物學發(fā)展的歷史

認識微生物的歷史開發(fā)利用有益微生物的歷史控制和消滅有害微生物的歷史微生物是一把雙刃劍double-edgedsword39二、微生物與人類的關(guān)系人類健康工業(yè)發(fā)酵生物工程學農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境保護生命科學基礎(chǔ)理論研究4041用“工程菌”生產(chǎn)藥物干擾素腦菲肽胰島素乙肝疫苗眾抗生素各種單克隆抗體免疫血清微生物與醫(yī)藥衛(wèi)生微生物的發(fā)展促進了人類的進步4243微生物與農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)微生物飼料農(nóng)用抗菌素生物農(nóng)藥生物菌肥微生物能源44農(nóng)用抗菌素某些微生物能夠產(chǎn)生具有抑制或殺死植物病原菌的物質(zhì),該物質(zhì)稱農(nóng)用抗菌素。生物農(nóng)藥細菌農(nóng)藥真菌農(nóng)藥病毒農(nóng)藥45微生物飼料菌體蛋白飼料、飼料酵母、維生素飼料、發(fā)酵飼料、青貯飼料生物菌肥主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。46微生物與工業(yè)酶工業(yè)氨基酸工業(yè)有機酸工業(yè)新材料開發(fā)生物化工食品工程47微生物與飲食、調(diào)味品

青方、紅方醬，醬油，豆豉食用醋發(fā)酵飲料味精發(fā)酵面食食、藥用菌食用色素食品添加劑淹漬蔬菜48微生物與環(huán)保

微生物處理腈綸廢水的塔式濾池49我國利用衛(wèi)星回收搭載微生物培養(yǎng)（2000年6月）50生物工程商品生產(chǎn)改造物種常規(guī)菌(或常規(guī)細胞株)①遺傳工程

②細胞工程“工程菌”（或“工程細胞株”）

③微生物工程

④酶工程

⑤生物反應(yīng)器工程經(jīng)濟效益大量產(chǎn)品社會效益生態(tài)效益51

個體小，比表面積大

吸收多，轉(zhuǎn)化快

生長旺，繁殖快

適應(yīng)強，易變異

分布廣，種類多

三、微生物的五大共性

52體積小面積大比表面積大比表面積SurfacetoVolumeRatio營養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝廢物排泄、環(huán)境信息交換53表對比表面分割后的變化邊長立方體數(shù)總表面積比面值類似對象1.0cm16cm26豌豆1.0mm10360cm260細小藥丸0.1mm106600cm2600滑石粉粒0.01mm1096000cm26000變形蟲1.0um10126m260000球菌0.1um101560m2600000大膠粒0.01um1018600m26000000大分子1.0nm10216000m260000000分子54吸收多轉(zhuǎn)化快大腸桿菌每小時可分解其自重1000-10000倍的乳糖Candidautilis（產(chǎn)朊假絲酵母）比大豆強100倍的蛋白質(zhì)合成能力微生物的高呼吸速率55生長旺繁殖快E.coli:12.5-20min/次分裂以20min/次計算，請計算每天可產(chǎn)生多少子細胞？液體培養(yǎng)物細菌濃度一般僅為108-109CFU/mL為什么？對于發(fā)酵工業(yè)的實踐意義生產(chǎn)效率高發(fā)酵周期短56適應(yīng)強易變異靈活的適應(yīng)性或代謝調(diào)節(jié)機制蛋白質(zhì)分子的數(shù)量

E.coli分子中能容納20萬-30萬蛋白質(zhì)分子，2000-3000種執(zhí)行不同生理功能的蛋白質(zhì)極端環(huán)境的適應(yīng)能力極端環(huán)境高溫、高酸、高鹽、高輻射、高壓、低溫、高堿、高毒低的變異頻率57分布廣種類多無孔不入，隨遇而安微生物的種類多樣性

DiversityinspeciesDiversityinMetabolismDiversityinMetabolizedendproductsDiversityinGeneticinformationDiversityinecologicaltypes生物多樣性的保護微生物資源學58物種的多樣性50萬-600萬種真細菌古生菌真核生物59生理代謝的多樣性初級有機物的分解多樣化的產(chǎn)能方式生物固氮作用復雜有機物的合成能力生物轉(zhuǎn)化能力有毒物質(zhì)的分解能力抵抗極端環(huán)境的能力60代謝產(chǎn)物的多樣性次生代謝產(chǎn)物

抗生素Antibiotics

毒素：黃曲霉毒素初生代謝產(chǎn)物

有機酸醇61遺傳信息的多樣性微生物基因組測序（Genome）

ATCGCGATSequence-Function62生態(tài)類型多樣性生態(tài)環(huán)境多樣性決定微生物生態(tài)類型多樣性

地球表層生物圈極端微生物63四、微生物學的研究內(nèi)容、分支什么是微生物學（Microbiology）？一門在細胞、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)分布和分類進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)境保護等實踐領(lǐng)域的科學。微生物學的根本任務(wù)

有益微生物有害微生物64微生物學的分科周德慶教材的分類

微生物的基本生命活動規(guī)律

普通微生物學、微生物分類學、微生物生理學、遺傳學、生態(tài)學和分子生物學應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用微生物學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、藥用、診斷、抗生素、食品微生物學

研究對象

細菌學、真菌學（菌物學）、病毒學、原核生物學、自養(yǎng)菌生物學和厭氧菌生物學65生態(tài)環(huán)境土壤、海洋（MarineMicrobiology）、環(huán)境、水、宇宙微生物學學科交叉融合化學微生物學、分析微生物學、微生物生物工程學、微生物化學分類學、微生物數(shù)值分類學、微生物地球化學、微生物信息學實驗方法與技術(shù)實驗微生物學、微生物研究方法學66微生物學的分類沈萍教材的分類67五、微生物學的學習方法微生物學是一門實踐性很強的學科從微生物學的角度和觀點看待問題

拉丁學名廣泛閱讀興趣主動