海洋微生物學(xué)專家講座

海洋微生物學(xué)海洋微生物學(xué)專家講座第1頁教學(xué)參考書1.黃秀梨主編.微生物學(xué)（第二版）,北京：高等教育出版社，2.沈萍主編.微生物學(xué)，北京：高等教育出版社，3.李阜棣.胡正嘉主編.微生物學(xué),第五版北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，4.周德慶.微生物學(xué)教程，第二版，北京：高等教育出版社，海洋微生物學(xué)專家講座第2頁參考教學(xué)網(wǎng)站（課件）1.武漢大學(xué)微生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)站2.江南大學(xué)微生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)站3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)微生物教學(xué)網(wǎng)站4.華南師范大學(xué)微生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)站5.長春師范學(xué)院微生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程6.安徽科技學(xué)院微生物學(xué)網(wǎng)站7.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)精品課程

8.西北農(nóng)林科技大學(xué)微生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)站9.山東大學(xué)生命科學(xué)院微生物學(xué)教學(xué)網(wǎng)站海洋微生物學(xué)專家講座第3頁

緒論一、什么是微生物二、微生物特點(diǎn)三、微生物發(fā)覺和微生物學(xué)建立與發(fā)展四、20世紀(jì)微生物學(xué)五、二十一世紀(jì)微生物學(xué)展望海洋微生物學(xué)專家講座第4頁1.定義定義：微生物是全部形體微小、單細(xì)胞或結(jié)構(gòu)較為簡單多細(xì)胞生物、甚至沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物通稱。種類：微生物類群十分龐雜，包含：無細(xì)胞結(jié)構(gòu)病毒、類病毒、擬病毒等，屬于原核生物細(xì)菌、放線菌、立克次氏體、衣原體等，屬于真核生物酵母菌和霉菌，單細(xì)胞藻類、原生動物等。一、什么是微生物海洋微生物學(xué)專家講座第5頁微生物類群微生物是微小生物總稱，普通只有借助顯微鏡才能其進(jìn)行觀察。微生物病毒原核生物：真細(xì)菌、古生菌真核生物：真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、單細(xì)胞藻類、原生動物等海洋微生物學(xué)專家講座第6頁海洋微生物學(xué)專家講座第7頁

人體體表及體內(nèi)存在大量微生物：

皮膚表面：平均10萬個細(xì)菌/平方厘米；口腔：細(xì)菌種類超出500種；腸道：微生物總量達(dá)100萬億，糞便干重1/3是細(xì)菌，每克糞便細(xì)菌總數(shù)為：1000億個；2.微生物與我們微生物無處不在，我們無時不生活在“微生物海洋”中。細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中細(xì)菌總重量預(yù)計為：10034×1012噸；

每張紙幣帶細(xì)菌：900萬個；

每個噴嚏飛沫含4500-150000個細(xì)菌，重感冒患者為8500萬。海洋微生物學(xué)專家講座第8頁少數(shù)微生物也是人類敵人！鼠疫；天花；梅毒；小兒麻痹癥；肺結(jié)核；麻瘋病；感冒；腦膜炎；艾滋??；瘋牛病；埃博拉病毒；非典海洋微生物學(xué)專家講座第9頁二、微生物特點(diǎn)：個體小、結(jié)構(gòu)簡、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級界寬、易變異、抗性強(qiáng)、休眠長、起源早、發(fā)覺晚海洋微生物學(xué)專家講座第10頁個體小:測量單位：微米或鈉米海洋微生物學(xué)專家講座第11頁個體小:測量單位：微米或鈉米火星隕石中發(fā)覺細(xì)菌化石（直徑10nm）海洋微生物學(xué)專家講座第12頁德國科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸海底沉積物中發(fā)覺一個硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”海洋微生物學(xué)專家講座第13頁食譜廣：微生物獲取營養(yǎng)方式各種多樣，其食譜之廣是動植物完全無法相比！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。海洋微生物學(xué)專家講座第14頁繁殖快：二十四小時后：4722366500萬億個后代，重量到達(dá)：4722噸48小時后：2.2×1043個后代，重量到達(dá)2.2×1025噸相當(dāng)于4000個地球重量！大腸桿菌一個細(xì)胞重約10–12克，平均20分鐘繁殖一代一頭500kg食用公牛，二十四小時生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì),而一樣重量酵母菌，以質(zhì)量較次糖液（如糖蜜）和氨水為原料，二十四小時能夠生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。海洋微生物學(xué)專家講座第15頁易培養(yǎng)：很多細(xì)菌都能夠非常方便地進(jìn)行人工培養(yǎng)！數(shù)量大：在自然界中（土壤、水體、空氣，動植物體內(nèi)和體表）都生存有大量微生物！海洋微生物學(xué)專家講座第16頁從永凍冰層分離微生物海洋微生物學(xué)專家講座第17頁南極Vostok湖冰芯樣品中微生物海洋微生物學(xué)專家講座第18頁種類多：微生物生理代謝類型多；代謝產(chǎn)物種類多；微生物種數(shù)“多”；即使當(dāng)前已定種微生物只有大約10萬種，遠(yuǎn)較動植物為少，但普通認(rèn)為當(dāng)前為人類所發(fā)覺微生物還不到自然界中微生物總數(shù)1%海洋微生物學(xué)專家講座第19頁級界寬：Whittaker五界分類系統(tǒng)海洋微生物學(xué)專家講座第20頁變異易：個體小、結(jié)構(gòu)簡單、且多與外界環(huán)境直接接觸繁殖快、數(shù)量多

短時間內(nèi)產(chǎn)生大量變異后代突變率：10-5

–10-10海洋微生物學(xué)專家講座第21頁變異易：青霉素生產(chǎn)：20單位/ml（1943）10000單位/ml青霉素用量：最高：10萬單位/天（40年代）數(shù)百萬-千萬單位/次海洋微生物學(xué)專家講座第22頁抗（逆）性強(qiáng)：抗熱：有細(xì)菌能在265個大氣壓，250

℃條件下生長；自然界中細(xì)菌生長最高溫度能夠到達(dá)113℃

；有些細(xì)菌芽孢，需加熱煮沸8小時才被殺死；抗寒：有些微生物能夠在―12℃~―30℃低溫生長；抗酸堿：細(xì)菌能耐受并生長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個大氣壓下生長；海洋微生物學(xué)專家講座第23頁休眠長：世界上最古老活細(xì)菌（芽孢）：2.5億年海洋微生物學(xué)專家講座第24頁起源早：38億年前，生命在海洋中出現(xiàn)26億年前，陸地上就可能存在微生物發(fā)覺晚：300多年前人們才真正發(fā)覺微生物存在海洋微生物學(xué)專家講座第25頁感性認(rèn)識階段（史前時期）形態(tài)學(xué)發(fā)展階段（初創(chuàng)時期）生理學(xué)發(fā)展階段（奠基時期）分子生物學(xué)發(fā)展階段（成熟時期）人類對微生物世界認(rèn)識過程三、微生物發(fā)覺和微生物學(xué)建立與發(fā)展海洋微生物學(xué)專家講座第26頁我國80前就開始出現(xiàn)了曲蘗釀酒；40前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒；25前創(chuàng)造釀醬、醋，用曲治消化道疾??；公元2世紀(jì)，張仲景：禁食病死獸類肉和不清潔食物；公元前1-2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；1346年，克里米亞半島上法卡城之戰(zhàn)；16世紀(jì)，古羅馬醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見生物(livingcreatures)引發(fā)；1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說；三、微生物發(fā)覺和微生物學(xué)建立與發(fā)展（一）微生物發(fā)覺海洋微生物學(xué)專家講座第27頁1664年，英國人虎克（RobertHooke）曾用原始顯微鏡對生長在皮革表面及薔薇枯葉上霉菌進(jìn)行觀察。海洋微生物學(xué)專家講座第28頁1676年，微生物學(xué)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)，是一個只會荷蘭語小商人，但卻在1680年被選為英國皇家學(xué)會會員。海洋微生物學(xué)專家講座第29頁（二）微生物學(xué)奠基及發(fā)展微生物學(xué)(Microbiology)是研究微生物及其生命活動規(guī)律科學(xué)。即研究微生物在一定條件下形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異以及微生物進(jìn)化、分類、生態(tài)等生命活動規(guī)律及其與其它微生物之間，與動植物之間相互關(guān)系，與外界環(huán)境理化原因之間相互關(guān)系，微生物在自然界各種元素生物地球化學(xué)循環(huán)中作用，微生物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、食品生產(chǎn)等各個領(lǐng)域中應(yīng)用，等等。海洋微生物學(xué)專家講座第30頁（二）微生物學(xué)奠基法國人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）海洋微生物學(xué)專家講座第31頁1.巴斯德

(1)發(fā)覺并證實發(fā)酵是由微生物引發(fā)；(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說；化學(xué)家出生巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”著名曲頸瓶試驗無可反駁地證實，空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引發(fā)有機(jī)質(zhì)腐敗。(3)免疫學(xué)——預(yù)防接種1885年法國科學(xué)家路易.巴斯德首次將兔腦基髓制備減毒狂犬疫苗應(yīng)用人體治療狂犬病取得成功.

(4)其它貢獻(xiàn)

巴斯德消毒法：60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物海洋微生物學(xué)專家講座第32頁

2.柯赫

a）細(xì)菌純培養(yǎng)方法建立土豆切面→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)方面貢獻(xiàn)b）設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在試驗室內(nèi)對各種微生物培養(yǎng)c）流動蒸汽滅菌d）染色觀察和顯微攝影海洋微生物學(xué)專家講座第33頁（2）對病原細(xì)菌研究作出了突出貢獻(xiàn)：a）詳細(xì)證實了炭疽桿菌是炭疽病病原菌；b）發(fā)覺了肺結(jié)核病病原菌（19獲諾貝爾獎）c）證實某種微生物是否為某種疾病病原體基本標(biāo)準(zhǔn)——著名柯赫標(biāo)準(zhǔn)海洋微生物學(xué)專家講座第34頁三、20世紀(jì)微生物學(xué)十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)中期：微生物學(xué)：判定病原菌研究免疫學(xué)及其在預(yù)防疾病中作用、尋找化學(xué)治療藥品、分析微生物化學(xué)活性。普通生物學(xué)：細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其在繁殖和發(fā)展中作用、植物和動物遺傳和進(jìn)化機(jī)制。海洋微生物學(xué)專家講座第35頁對動植物起作用遺傳機(jī)制一樣適合用于微生物生化突變細(xì)菌基因水平轉(zhuǎn)移微生物遺傳學(xué)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗病毒重組試驗噬菌體感染試驗核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)海洋微生物學(xué)專家講座第36頁

20世紀(jì)40年代后，微生物本身特點(diǎn)使其成為生物學(xué)研究“明星”，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到了整個生命科學(xué)發(fā)展前沿，取得了快速發(fā)展，在生命科學(xué)發(fā)展中作出了巨大貢獻(xiàn)。1.多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全方面發(fā)展海洋微生物學(xué)專家講座第37頁海洋微生物學(xué)專家講座第38頁2.微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中主要地位（1）微生物是生物學(xué)基本理論研究中理想試驗對象，對微生物研究促進(jìn)許多重大生物學(xué)理論問題突破

基因和酶關(guān)系說明及“一個基因一個酶”假說；

遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)說明；

基因概念發(fā)展；

遺傳密碼破譯；

基因表示調(diào)控機(jī)制研究；

生物大分子合成中心法則；海洋微生物學(xué)專家講座第39頁（2）對生命科學(xué)研究技術(shù)貢獻(xiàn)細(xì)胞人工培養(yǎng)；突變體篩選；DNA重組技術(shù)和遺傳工程；（3）微生物與“人類基因組計劃”作為模式生物；基因與基因組功效研究主要工具;海洋微生物學(xué)專家講座第40頁（4）我國微生物學(xué)發(fā)展湯飛凡：沙眼病原體分離和確證陳華癸：根瘤菌固氮作用研究高尚蔭：創(chuàng)建了我國病毒學(xué)基礎(chǔ)理論研究和第一個微生物學(xué)專業(yè)抗生素總產(chǎn)量已耀居世界首位兩步法生產(chǎn)維生素C技術(shù)居世界先進(jìn)水平泉生熱孢菌全基因組序列測定海洋微生物學(xué)專家講座第41頁生命起源研究；四、二十一世紀(jì)微生物學(xué)展望1．微生物本身特點(diǎn)（共性和特征）將會愈加受到關(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)化方面研究；性別分化意義；生物智慧發(fā)展；微生物產(chǎn)業(yè)開發(fā)；主要致病菌特點(diǎn)及其防治；極端環(huán)境微生物研究；海洋微生物學(xué)專家講座第42頁用“工程菌”生產(chǎn)藥品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)生海洋微生物學(xué)專家講座第43頁微生物與農(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海洋微生物學(xué)專家講座第44頁菌體蛋白飼料飼料酵母維生素飼料發(fā)酵飼料青貯飼料微生物飼料海洋微生物學(xué)專家講座第45頁

一些微生物能夠產(chǎn)生含有抑制或殺死植物病原菌物質(zhì),該物質(zhì)稱農(nóng)用抗菌素。

農(nóng)用抗菌素海洋微生物學(xué)專家講座第46頁微生物飼料菌體蛋白飼料飼料酵母維生素飼料發(fā)酵飼料青貯飼料海洋微生物學(xué)專家講座第47頁農(nóng)用抗菌素

一些微生物能夠產(chǎn)生含有抑制或殺死植物病原菌物質(zhì),該物質(zhì)稱農(nóng)用抗菌素。

海洋微生物學(xué)專家講座第48頁生物農(nóng)藥細(xì)菌農(nóng)藥真菌農(nóng)藥病毒農(nóng)藥海洋微生物學(xué)專家講座第49頁

生物菌肥主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌肥料。海洋微生物學(xué)專家講座第50頁微生