微生物学-绪论[1]

1、学学 院院: 生命科学院生命科学院 理论理论:48学学时时主主 讲讲: 杨亚珍杨亚珍 实验实验:20学学时时联系方式联系方式-mail:食食 品品 微微 生生 物物 学学 研究内容：研究内容：掌握与食品有关的微生物的形态结构、掌握与食品有关的微生物的形态结构、营养、生理代谢、生长、遗传变异、生态分布等生营养、生理代谢、生长、遗传变异、生态分布等生命活动规律以及与食品生产、食品腐败、食品卫生、命活动规律以及与食品生产、食品腐败、食品卫生、食品保存有关的微生物学问题。食品保存有关的微生物学问题。 基础理论篇基础理论篇第一章第一章 绪论（绪论（2学时）学时）第二章第二章 原

2、核微生物（原核微生物（4学时）学时）第三章第三章 真核微生物（真核微生物（2学时学时)第四章第四章 病毒和亚病毒（病毒和亚病毒（2学时）学时）第五章第五章 微生物的营养和培养基（微生物的营养和培养基（3学时学时)第六章第六章 微生物的新陈代谢（微生物的新陈代谢（1学时学时)第七章第七章 微生物的生长及其控制（微生物的生长及其控制（3学时学时)第八章第八章 微生物的遗传变异与育种（微生物的遗传变异与育种（3学时学时)第九章第九章 微生物的生态（微生物的生态（1学时学时) 应用篇应用篇第十章第十章 发酵食品微生物（发酵食品微生物（3学时学时)第十一章第十一章 微生物与食品腐败变质（微生物与食品腐败

3、变质（4学时）学时）主要教学参考书：主要教学参考书：1沈萍主编沈萍主编.微生物学微生物学.北京北京:高等教育出版高等教育出版社社,2000（21世纪教材）世纪教材）2蔡静平主编蔡静平主编.粮油食品微生物学粮油食品微生物学.北京北京:中中国轻工出版社国轻工出版社,20023张文治编著张文治编著.新编食品微生物学新编食品微生物学.北京北京:中中国轻工出版社国轻工出版社,19954周德庆，微生物学，北京周德庆，微生物学，北京:高等教育出高等教育出版社，版社，2002.5（21世纪教材）。世纪教材）。 第一章 绪 论本章的学习目的与要求本章的学习目的与要求一一. 掌握微生物的概念及其在生物分类中的地位

4、掌握微生物的概念及其在生物分类中的地位二二.微生物的特点微生物的特点三三.微生物学发展简史微生物学发展简史四四.食品檄生物学研究的内容与任务食品檄生物学研究的内容与任务 一一 微生物的概念及其在生物分类中的地微生物的概念及其在生物分类中的地位位 1 微生物的概念微生物的概念 微生物（微生物（Microbe)指一类指一类肉眼看不见肉眼看不见 或或看不清看不清的微小生物的总称。的微小生物的总称。 2 微生物在生物分类中的地位微生物在生物分类中的地位 五界分类系统（美国康奈尔大学五界分类系统（美国康奈尔大学魏塔科魏塔科WhittakerWhittaker，19691969年）年） 原核生物界原核生物

5、界 原核细胞原核细胞 真菌界真菌界 原生生物界原生生物界 1866年海克尔年海克尔 藻类藻类 、原生动物、真菌、原生动物、真菌 细菌细菌 植物界植物界 动物界动物界真核细胞真核细胞细细胞胞生生物物 病毒界病毒界 非细胞生物非细胞生物 个体小，面积大个体小，面积大（以以 m或或 nm表示表示）基础基础 二二.微生物的特点微生物的特点 巨大的营养物质的吸收面巨大的营养物质的吸收面具有具有 巨大的代谢废物的排泄面巨大的代谢废物的排泄面 巨大的环境信息的接受面巨大的环境信息的接受面 比表面积比表面积 =表面积表面积 / 体积体积 生长旺，繁殖快生长旺，繁殖快 大肠杆菌大肠杆菌( E . coli )1

6、2.5-20min/ 分裂一次分裂一次 90min，“五世同堂五世同堂” 48h , 地球大小地球大小 在发酵工业上有重要的实践意义（有利方面）在发酵工业上有重要的实践意义（有利方面） 病原、腐败微生物给人类带来极大的麻烦（有害方面）病原、腐败微生物给人类带来极大的麻烦（有害方面） 代谢类型多，活性强代谢类型多，活性强 如发酵乳糖的细菌在如发酵乳糖的细菌在1h内可分解其自重内可分解其自重100010000倍的乳糖倍的乳糖 在自然界物质转化中起重要作用在自然界物质转化中起重要作用 “活的化工厂活的化工厂” 种类数量多，分布广种类数量多，分布广 微生物体积小，重量轻，可以到处传播，无孔不入微生物体

7、积小，重量轻，可以到处传播，无孔不入 动植物的内外、温泉、海水、沙漠、岩石、土壤、空气动植物的内外、温泉、海水、沙漠、岩石、土壤、空气存在着大量的微生物存在着大量的微生物 微生物资源丰富，利用微生物前景十分广阔微生物资源丰富，利用微生物前景十分广阔 在微生物生产实践及理论研究在微生物生产实践及理论研究 操作中，操作中， 一定要无菌操作。一定要无菌操作。 适应性强，适应性强，易变异易变异 有益变异：在发酵工业中进行菌种选育，有益变异：在发酵工业中进行菌种选育， 提高生产性能提高生产性能 青霉素青霉素产黄青霉（产黄青霉（Penicillium chrysogenum) 1943 20单位单位/mL

8、发酵液发酵液，病人需注射十万单位，病人需注射十万单位 各国微生物遗传育种工作者的不懈努力各国微生物遗传育种工作者的不懈努力 产量变异逐渐累积产量变异逐渐累积 其他发酵条件的改变其他发酵条件的改变 1983 5-10万单位万单位/mL发酵液发酵液有害变异：致病菌对抗生素产生的抗药性变异有害变异：致病菌对抗生素产生的抗药性变异 1943 重病人每天分几次共注射重病人每天分几次共注射10万万单位的青霉素单位的青霉素 现在现在， 病人每天分几次共注射病人每天分几次共注射100万万单位的青霉素单位的青霉素3 微生物学及其主要分文学科微生物学及其主要分文学科微牛物学微牛物学-是研究微生物在一定条件下的形态

9、结构、是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。生命活动规律及其应用的一门学科。四四.微生物学发展简史微生物学发展简史1. 感性认识阶段（史前期）感性认识阶段（史前期） 发明和使用显微镜前，人们自然地与微生物打交道。发明和使用显微镜前，人们自然地与微生物打交道。 酿酒、制醋、制酱油、淹菜；酿酒、制醋、制酱油、淹菜； 豆科植物的根瘤有增产作用；豆科植物的根瘤有增产作用； 轮作等农业措施可提高作物产量。轮作等农业措施可提高作物产量。2.形态学阶段形态学阶段 处在形态描述的低级水

10、平处在形态描述的低级水平荷兰荷兰 列文虎克（列文虎克（Anthony Van Leenwenhock)1676,自制了简单的显微镜，观察了许多微小物体和生物自制了简单的显微镜，观察了许多微小物体和生物1695，发表了，发表了列文虎克所发现的自然界的秘密列文虎克所发现的自然界的秘密一书，一书，375篇论文篇论文列文虎克列文虎克是是第一个发现细菌（活细胞）的人第一个发现细菌（活细胞）的人 微生物学奠基人微生物学奠基人3. 生理学发展阶段生理学发展阶段代表人物的主要贡献：代表人物的主要贡献： A法国的巴斯德法国的巴斯德(Louis Pasteur）（1）巴斯德的曲颈瓶实验，推翻了）巴斯德的曲颈瓶实验

11、，推翻了“自然发生说自然发生说”（2）证实发酵是由微生物引起的）证实发酵是由微生物引起的十九世纪中叶，法国南部酿酒业由于酒变质而损失惨重。十九世纪中叶，法国南部酿酒业由于酒变质而损失惨重。Pasteur认为：葡萄汁发酵变成酒是酵母菌作用的结果，认为：葡萄汁发酵变成酒是酵母菌作用的结果， 葡萄汁变质是小杆菌即乳酸杆菌引起的乳酸发酵。提出葡萄汁变质是小杆菌即乳酸杆菌引起的乳酸发酵。提出先将葡萄汁加热，再接种酵母菌，得到纯粹的酒精发酵，得到了品质先将葡萄汁加热，再接种酵母菌，得到纯粹的酒精发酵，得到了品质优良的葡萄酒。优良的葡萄酒。 巴斯德消毒法巴斯德消毒法Pasteur又用试验证明又用试验证明 不

12、同的微生物可引起不同的发酵，不同的微生物可引起不同的发酵， 酵母菌引起酒精发酵酵母菌引起酒精发酵 乳酸杆菌引起乳酸发酵乳酸杆菌引起乳酸发酵 醋酸杆菌引起醋酸发酵醋酸杆菌引起醋酸发酵 发酵作用就是微生物无氧呼吸的结果。发酵作用就是微生物无氧呼吸的结果。Pasteur的研究奠定了发酵工业的基础的研究奠定了发酵工业的基础（3）免疫学）免疫学预防接种预防接种D英国医生英国医生 Jenner,1798年接种牛痘预防天花。年接种牛痘预防天花。 D1850，因炭疽病死亡的牛血液中有大量的杆状物，且杆，因炭疽病死亡的牛血液中有大量的杆状物，且杆状物在血液中培养数目增加；状物在血液中培养数目增加； 将这种血液接

13、种健康的牛，将这种血液接种健康的牛，至使健康牛生炭疽病。至使健康牛生炭疽病。 D D Pasteur研究鸡霍乱病原菌认为：长老了的细菌会失去致病研究鸡霍乱病原菌认为：长老了的细菌会失去致病力，但这种减毒细菌仍然保留着刺激宿主产生抗体物质的能力，但这种减毒细菌仍然保留着刺激宿主产生抗体物质的能力。而抗体能保护宿主以后接触有毒有机体是不受侵袭。力。而抗体能保护宿主以后接触有毒有机体是不受侵袭。（4）其他贡献：其他贡献：一直沿用至今的巴斯德消毒法一直沿用至今的巴斯德消毒法(60一一65）B 德国的柯赫（德国的柯赫（R.Koch) 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌

14、发现了肺结核病的病原菌，获诺贝尔奖发现了肺结核病的病原菌，获诺贝尔奖 创立柯赫原则创立柯赫原则 纯纯培养培养技术技术 配制培养基配制培养基 4. 近代微生物学的发展（近代微生物学的发展（1900-1953） 主要是应用微生物学和基础微生物学，主要是应用微生物学和基础微生物学， 注重代谢活动与生化方面的研究注重代谢活动与生化方面的研究 布赫纳（布赫纳（Buchner)研究酵母菌的酒精发酵，认为酒精研究酵母菌的酒精发酵，认为酒精发酵是酶作用的结果。发酵是酶作用的结果。 1929，英国弗莱明英国弗莱明(A.Fleming)发现青霉素。发现青霉素。 1943，瓦克斯曼瓦克斯曼(Waksman)发现发现

15、土壤放线菌链霉菌产土壤放线菌链霉菌产生链霉素。生链霉素。 工业微生物学工业微生物学 微生物生理学微生物生理学 农业微生物学农业微生物学 兽医微生物学兽医微生物学 环境微生物学环境微生物学5. 微生物分子生物学的发展（微生物分子生物学的发展（1953至今）至今） 自自1953年年4月月25日日 Watson和和Crick在在自然自然杂志上发表杂志上发表DNA结构结构的双螺旋模型起，整个生命科学就进入了分子生物学研究的新阶段。的双螺旋模型起，整个生命科学就进入了分子生物学研究的新阶段。 微生物学迅速成为一门十分热门的前沿基础学科，微生物迅速成微生物学迅速成为一门十分热门的前沿基础学科，微生物迅速成

16、为分子生物学研究中的最主要对象，微生物成为新型的生物工程的为分子生物学研究中的最主要对象，微生物成为新型的生物工程的主角主角。突出在以下几方面突出在以下几方面 ： 生物生物多样性、生物进化和三原界学说多样性、生物进化和三原界学说 细菌细菌染色体结构可全基因组测序染色体结构可全基因组测序 细菌细菌基因表达的调控基因表达的调控 细菌细菌对环境变化的适应机制对环境变化的适应机制 细菌细菌的发育及其分子机制的发育及其分子机制 细菌细菌细胞之间和细菌同动植物之间的信号传递细胞之间和细菌同动植物之间的信号传递 分子技术分子技术在微生物原位研究中的应用在微生物原位研究中的应用五五 食品微生物学研究的内容与任

17、务食品微生物学研究的内容与任务 5.1 食品微生物学研究的内容食品微生物学研究的内容 食品微生物学食品微生物学(Food Microbiology)是专是专门研究微生物与食品之间相互关系的一门学科。门研究微生物与食品之间相互关系的一门学科。 食品微生物学所食品微生物学所研究的内容研究的内容包括：包括： 研究与食品有关的微生物的活动规律研究与食品有关的微生物的活动规律 研究如何利用有益微生物为人类制造食品研究如何利用有益微生物为人类制造食品 研究如何控制有害微生物，防止食品发生腐败变质研究如何控制有害微生物，防止食品发生腐败变质 研究检测食品中微生物的方法，制定食品中微生物研究检测食品中微生物的

18、方法，制定食品中微生物指标，从而为判断食品的卫生质量而提供科学依据。指标，从而为判断食品的卫生质量而提供科学依据。52 食品微生物学的任务食品微生物学的任务 5.2.1 有益微生物参食品制造中的应用有益微生物参食品制造中的应用 微生物在食品中的应用有微生物在食品中的应用有3种方式：种方式： 微生物菌体的应用：食用菌；乳酸菌发酵，微生物菌体的应用：食用菌；乳酸菌发酵，单细胞蛋白单细胞蛋白 微生物代谢产物的应用：如酒类、食醋、氨微生物代谢产物的应用：如酒类、食醋、氨基酸、有机酸、维生索等。基酸、有机酸、维生索等。 微生物酶的应用：如豆腐乳、酱油。微生物酶的应用：如豆腐乳、酱油。522 有害微生物对食品的危害及防止有害微生物对食品的危害及防止食品的腐败变质；有些微生物；可产生毒素微生物。食品的腐败变质；有些微生物；可产生毒素微生物。食品微生物学工作者应该设法控制或消除微生物对人类的这食品微生物学工作者应该设法控制或消除微生物对人类的这些有害作用；采用现代的检测手段，对食品中的微生物进行些有害作用；采用现代的检测手段，对食品中的微生物进行检测，以保证食品安全性，这也是食品微牛物学的任务之一。检测，以保证食品安全性，这也是食品微牛物学的任务之一。 总之，食品微生物学的任务在于，为人类提供既有益于总之