微生物學(xué) 緒論

微生物學(xué)緒論二、教學(xué)目的及要求：通過學(xué)習(xí)本課程，要求從微生物的形態(tài)、生理、遺傳、分類，到傳染與免疫，較系統(tǒng)、全面地掌握微生物學(xué)的基本概念、基本知識(shí)和基本原理以及微生物學(xué)研究的基本規(guī)律，了解國(guó)內(nèi)外微生物學(xué)的最新研究進(jìn)展，能夠運(yùn)用所學(xué)的綜合知識(shí)解決微生物學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的簡(jiǎn)單問題，為后續(xù)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能；病毒的特性及增殖過程；微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝及其生長(zhǎng)規(guī)律；細(xì)菌的基因重組及其與基因工程的關(guān)系；傳染與免疫的相關(guān)知識(shí)等。教學(xué)難點(diǎn)：細(xì)菌的基因重組及其與基因工程的關(guān)系。四、與其他課程的關(guān)系：微生物學(xué)開設(shè)在動(dòng)、植物學(xué)及生物化學(xué)課程之后，對(duì)微生物學(xué)的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)，微生物學(xué)作為生物科學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課為后續(xù)課遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及生物進(jìn)化論的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。微生物與我們細(xì)菌數(shù)億/g土壤，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)

家居環(huán)境中微生物無處不在

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)《微生物學(xué)》：緒論教學(xué)目的及要求：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握微生物、微生物學(xué)的概念，微生物的共同特性，以及微生物發(fā)展的歷程和各階段有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，了解微生物學(xué)的總體概況和微生物學(xué)發(fā)展的將來。重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握幾個(gè)概念，發(fā)展的各個(gè)階段以及有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，微生物的共同特性。一、什么是微生物二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史三、微生物學(xué)研究的重要意義四、微生物與人類可持續(xù)發(fā)展五、學(xué)習(xí)本課程的主要參考書《微生物學(xué)》：緒論一、什么是微生物（一）什么是微生物微生物（Microorganism）通常是描述一些須借助顯微鏡或電鏡才能看清的低等微小生物多為單細(xì)胞，少數(shù)為多細(xì)胞，包括病毒、細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、和某些藻類。微生物的種類具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物：病毒原核生物：（由原核細(xì)胞構(gòu)成的）真核微生物（由真核細(xì)胞構(gòu)成的）真菌顯微藻類原生動(dòng)物細(xì)菌古細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌草履蟲放線菌霉菌酵母菌大型真菌古細(xì)菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的結(jié)構(gòu)核細(xì)胞或原細(xì)菌）是一類很特殊的細(xì)菌，多生活在極端的生態(tài)環(huán)境中。具有原核生物的某些特征，如無核膜及內(nèi)膜系統(tǒng)；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成、核糖體對(duì)氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細(xì)胞的相似、DNA具有內(nèi)含子并結(jié)合組蛋白；此外還具有既不同于原核細(xì)胞也不同于真核細(xì)胞的特征，如：細(xì)胞膜中的脂類是不可皂化的；細(xì)胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質(zhì)為主，有的含雜多糖，有的類似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。與真細(xì)菌主要區(qū)別1．形態(tài)學(xué)上，古細(xì)菌有扁平直角幾何形狀的細(xì)胞，而在真細(xì)菌中從未見過。2．有無內(nèi)含子(introns)上，許多古細(xì)菌有內(nèi)含子。3．膜結(jié)構(gòu)和成分上，古細(xì)菌膜含醚而不是酯，其中甘油以醚鍵連接長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锂愇於皇且怎ユI同脂肪酸相連。4．呼吸類型上，嚴(yán)格厭氧是古細(xì)菌的主要呼吸類型。5．代謝多樣性上，古細(xì)菌單純，不似真細(xì)菌那樣多樣性。6．在進(jìn)化速率上，古細(xì)菌比真細(xì)菌緩慢，保留了較原始的特性（二）微生物的共同特點(diǎn)

（小、多、快、強(qiáng)、廣）（1）體積小，面積大（表面積與體積之比大）

（2）吸收多，轉(zhuǎn)化快（轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)）（3）生長(zhǎng)旺，繁殖快如大腸桿菌（4）適應(yīng)性強(qiáng)，易變異如感冒病毒（5）分布廣，種類多

測(cè)量單位：微米或納米細(xì)胞核動(dòng)物細(xì)胞病毒細(xì)菌（1）體積小，面積大桿菌的平均長(zhǎng)度和寬度：2μm和0.5μm3000個(gè)桿菌首尾相連=一粒大米的長(zhǎng)度

10-100億個(gè)細(xì)菌加起來重量=1毫克比面值

=表面積／體積

=（4πr2）÷[（4/3）πr3]=3／r任何物體被分割得越細(xì)，其單位體積所占的表面積就越大；Eg.人比面值=1；

大腸桿菌比面值=30萬。結(jié)論這樣大的比表面積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，并由此而產(chǎn)生其余4個(gè)共性!（2）吸收多，轉(zhuǎn)化快生物界的普遍規(guī)律某一生物的個(gè)體越小，其單位體重所消耗的食物就越多。消耗相等的糖量所需要的時(shí)間大腸桿菌1小時(shí)人500年（按400斤/年計(jì)算）1.胃口大產(chǎn)朊的假絲酵母合成蛋白質(zhì)的能力比食用公牛強(qiáng)10萬倍比大豆強(qiáng)100倍微生物加工廠2.食譜廣

微生物獲取營(yíng)養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜之廣是動(dòng)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。（3）生長(zhǎng)旺，繁殖快

驚人的速度大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10–12

克，平均20分鐘繁殖一代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!!!大腸桿菌驚人的增殖速度微生物的代時(shí)和每日增殖率

微生物名稱代時(shí)每日分裂次數(shù)溫度（℃）每日增殖率細(xì)菌乳酸菌38分38252.7×1011大腸桿菌18分80371.2×1024根瘤菌110分13258.2×103枯草桿菌31分46307.0×1013光合細(xì)菌144分10301.0×103釀酒酵母120分12304.1×103藻類小球藻7小時(shí)3.42510.6念球藻23小時(shí)1.04252.1硅藻17小時(shí)1.4202.64草履蟲10.4小時(shí)2.3264.92為微生物學(xué)基本理論研究帶來了極大的便利：使科研周期大大縮短，效率提高

遺傳工程的研究

高等動(dòng)植物的研究

生物工程的主角

在生產(chǎn)實(shí)踐中有重要的意義：生產(chǎn)效率高，發(fā)酵周期短（4）適應(yīng)強(qiáng)，易變異微生物具有極其靈活的適應(yīng)性或代謝調(diào)節(jié)機(jī)制。Eg.高溫、高酸、高鹽、高輻射、高壓、高堿、高毒、低溫等微生物對(duì)惡劣的環(huán)境有驚人的適應(yīng)力。個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、且多是單細(xì)胞，繁殖快、數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸等特點(diǎn)，使微生物易發(fā)生變異。突變率：10-5

–10-10易變異短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異后代青霉素的生產(chǎn)：20單位/ml（1943）50000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/次青霉素：（5）分布廣，種類多微生物的分布可謂是

無處不在！課后小實(shí)驗(yàn)：我們生活在“微生物的海洋”里嗎？從你的周圍環(huán)境中采集各種樣品接種到培養(yǎng)基中作好標(biāo)記培養(yǎng)、觀察微生物生長(zhǎng)？？？滅菌培養(yǎng)基(三)微生物的多樣性微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)多樣性

微生物的代謝多樣性

微生物的繁殖與變異多樣性

微生物的抗性多樣性

微生物的種類多樣性

微生物的生態(tài)分布多樣性

（三）微生物的多樣性1.微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)多樣性結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單外部形態(tài)多樣：球狀、桿狀、螺旋狀、絲狀、方形、阿拉伯?dāng)?shù)字狀、英文字母形等顯微結(jié)構(gòu)多樣性：革蘭氏染色的結(jié)果不同、古菌的細(xì)胞壁組成與細(xì)菌的區(qū)別等。（三）微生物的多樣性2.微生物的代謝多樣性微生物能利用的基質(zhì)十分廣泛

微生物的代謝方式多樣代謝產(chǎn)物多種多樣（三）微生物的多樣性3、微生物的繁殖與變異多樣性

繁殖方式：細(xì)菌二裂法，性接合；菌絲和分生孢子繁殖；菌絲、無性孢子和有性孢子繁殖；出芽方式等。易發(fā)生變異：形態(tài)構(gòu)造、代謝途徑、抗性、抗原性的形成與消失、代謝產(chǎn)物的種類和數(shù)量等（三）微生物的多樣性4、微生物的抗性多樣性

抗熱性、抗寒性、抗鹽性、抗干燥性、抗酸性、抗堿性、抗壓性、抗缺氧、抗輻射和抗毒物等（三）微生物的多樣性5、微生物的種類多樣性

目前確定在十萬種左右，仍以每年發(fā)現(xiàn)幾百至上千個(gè)新種的趨勢(shì)在增加。已知的已分離培養(yǎng)種類不足總數(shù)的1％微生物橫跨了生物六界系統(tǒng)中的四界（三）微生物的多樣性6、微生物的生態(tài)分布多樣性

微生物在自然界中無處不在！二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（1）什么是微生物學(xué)

是一門在細(xì)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(jìn)化等生命活動(dòng)基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工、農(nóng)、以及環(huán)境保護(hù)等實(shí)踐領(lǐng)域的科學(xué)。二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（2）微生物學(xué)的主要內(nèi)容微生物形態(tài)學(xué)：認(rèn)識(shí)主要微生物類群的個(gè)體形態(tài)、群體特征，包括繁殖方式。

微生物生理學(xué)：微生物的營(yíng)養(yǎng)機(jī)制、能量代謝，在自然界元素特別是植物營(yíng)養(yǎng)元素在生物循環(huán)中的作用。

微生物遺傳學(xué):了解微生物遺傳信息傳遞過程的特殊性以及細(xì)菌基因重組的不同方式。

微生物生態(tài)學(xué)：了解微生物在自然界的分布，與植物、動(dòng)物的相互關(guān)系。（3）微生物學(xué)的分支科學(xué)（4）微生物學(xué)的發(fā)展史前期：未發(fā)現(xiàn)微生物存在，能利用微生物，如發(fā)酵、釀酒等初創(chuàng)期：1676年，列文虎克第一次發(fā)現(xiàn)微生物的存在

幻燈片23奠基期：巴斯德，德國(guó)科赫（1861-1896）幻燈片25發(fā)展期：1897年德國(guó)布赫納發(fā)現(xiàn)無細(xì)胞制劑對(duì)葡萄糖的發(fā)酵作用成熟期：1953后DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型的建立，微生物成為分子生物學(xué)的研究對(duì)象幻燈片301676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次觀察到了細(xì)菌。他沒有上過大學(xué)，是一個(gè)只會(huì)荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。業(yè)余時(shí)間制造過400多架單式顯微鏡和放大鏡，放大率一般為50~200倍。羅伯特·胡克的顯微鏡

現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡巴斯德·路易斯(1822-1895)

法國(guó)微生物學(xué)家、化學(xué)家，近代微生物學(xué)的奠基人。發(fā)酵是由于特殊微生物引起的發(fā)現(xiàn)了防治霍亂的疫苗巴斯德消毒法：60℃~75℃用“鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)”推翻了尼達(dá)姆的“微生物自生說”LouisPasteur(1822-1895)雁頸瓶實(shí)驗(yàn)德國(guó)科學(xué)家羅伯特·柯赫（RobertKoch）1證實(shí)炭疽病菌是炭疽病的病原菌2提出證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則-科赫法則3發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌4微生物純種的分離技術(shù)-瓊脂平板培養(yǎng)技術(shù)

RobertKoch(1843-1910)柯赫氏法則(Koch’postulates）

從動(dòng)物的患者體內(nèi)分離出病原物進(jìn)行純培養(yǎng)回接到同樣類型的動(dòng)物體，引起同樣的病癥再分離得到與第二步一致的菌系幻燈片21三、微生物學(xué)研究的重要意義（一）在環(huán)境中的作用微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位利用微生物改善環(huán)境微生物對(duì)環(huán)境的有害影響（二）醫(yī)藥（三）食品微生物繁殖快、價(jià)值低，沒有種族上的異議，是很好的的實(shí)驗(yàn)材料分解者微生物消費(fèi)者動(dòng)物環(huán)境土壤、空氣、水生產(chǎn)者植物（包括部分微生物）微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位：分解者，部分生產(chǎn)者幻燈片30利用微生物改善環(huán)境

土壤改良劑農(nóng)業(yè)產(chǎn)品內(nèi)含豐富有機(jī)酶(酵素),這些有機(jī)酵素是從有益微生物菌提煉產(chǎn)生,可讓農(nóng)作物直接吸收.微生物菌可分解土壤中沉積的化學(xué)鹽,去除沉積的化學(xué)鹽可松軟土壤,使水份能更深入土壤,增加土壤的保水性,解除土壤的板結(jié)問題,增加農(nóng)作物根部發(fā)育.

土壤改良幻燈片32污水處理

高效微生物污水處理技術(shù)，其方法是通過化學(xué)或輻照的方法篩選出無毒、無致病性、高效微生物(HEM)、然后投放到污水處理現(xiàn)場(chǎng)，使污水得到凈化。安全可靠、操作簡(jiǎn)單，處理效率比傳統(tǒng)方法提高50%以上，投資及運(yùn)行費(fèi)用降低20-30%，特別適合經(jīng)費(fèi)短缺的中小城市、鄉(xiāng)村及廠礦使用，并可用于改造老的污水處理設(shè)施，使之重新獲得新生。微生物對(duì)環(huán)境的有害影響植物病原菌：稻瘟病煙草花葉病煙草野火病動(dòng)物病原菌：雞霍亂豬瘟(口蹄疫)人類的疾?。悍堑湫头窝?SARS）愛滋病流感傷寒稻瘟病

煙草花葉病口蹄疫幻燈片30微生物對(duì)人類的危害

1347年，鼠疫桿菌引起的瘟疫幾乎摧毀了整個(gè)歐洲，有1/3的人(約2500萬人)死于這場(chǎng)災(zāi)難。

1843—1847年，歐洲人主要糧食馬鈴薯得病，餓死了100萬人，164萬人逃往北美。

許多已被人類征服的傳染病又有“卷土重來”之勢(shì)。如肺結(jié)核、虐疾、霍亂等。

環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，一些新的疾病又給人類帶來新的威脅。例如：軍團(tuán)病、埃博拉病毒病、霍亂新菌型0139、埃希氏大腸桿菌0157、瘋牛病新的瘟疫：艾滋病(AIDS)正在全球蔓延。

2003年，非典性肺炎------SARS病毒席卷了中國(guó)2003-2006年，禽流感在蔓延歐亞非（二）醫(yī)藥

各種疾病的疫苗

1880年巴斯德研制出第一種疫苗----雞霍亂疫苗目前人類使用的疫苗抗菌素抗菌素是細(xì)菌、放線菌（鏈霉素、紅霉素、氯霉素等）、真菌（如青霉、木霉、頭孢霉）的次生代謝產(chǎn)物。生物防治蘇云金桿菌防治蟲害（三）食品

有害影響有利影響引起食品酸?。òl(fā)霉、變質(zhì)）、食物中毒（如肉毒芽孢桿菌、黃曲霉毒素等）以及其他疾病。食品微生物工程：釀酒、面包、醬油、酸奶、泡菜

等四.微生物與人類可持續(xù)發(fā)展

（一）當(dāng)代微生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)（二）微生物與人類可持續(xù)發(fā)展

1、微生物與生態(tài)環(huán)境

2、微生物學(xué)與農(nóng)業(yè)

3、利用微生物生產(chǎn)可持續(xù)的清潔能源（三）微生物與人類社會(huì)文明進(jìn)步如何學(xué)習(xí)微生物學(xué)愛重要性

微生物學(xué)是其他學(xué)科，如：遺傳、生物信息等的基礎(chǔ)對(duì)以后的工作也是十分重要的，比如：進(jìn)入科研、生物技術(shù)公司，相當(dāng)多的制藥行業(yè)依賴該學(xué)科課后及時(shí)復(fù)習(xí)，并做好預(yù)習(xí)及時(shí)了解該學(xué)科及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的最前沿

學(xué)習(xí)本課程的主要參考書

周德慶.微生物學(xué)教程，北京：高等教育出版社，1993黃秀梨主編.微生物學(xué)，北京：高等教育出版社，1998楊頤康主編微生