微生物课件第一章__chapter01

1、微生物学 第一章第一章 微生物概述微生物概述一、微生物的概念一、微生物的概念二、微生物的种类二、微生物的种类三、微生物的基本特征三、微生物的基本特征四、微生物与人类的关系四、微生物与人类的关系五、五、 微生物学及其分科微生物学及其分科六、六、 微生物学的发展简史微生物学的发展简史七、七、微生物学研究现状和发展微生物学研究现状和发展附：附：教材与参考文献教材与参考文献 1、微生物、微生物（microorganism，microbe） 是一群存在于自然界中，一切肉眼不能直接看见，是一群存在于自然界中，一切肉眼不能直接看见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几必须借助光学显微镜或电

2、子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能看清楚的或看不清的微小生物的总称，它们是一些个万倍才能看清楚的或看不清的微小生物的总称，它们是一些个体微小（一般小于体微小（一般小于0.1mm）、结构简单的低等生物。）、结构简单的低等生物。一、微生物的概念一、微生物的概念2、微生物包括哪些类群呢？、微生物包括哪些类群呢？ 细胞型微生物细胞型微生物 原核细胞型微生物原核细胞型微生物 特点：不具有真正的细胞核（只有拟核）特点：不具有真正的细胞核（只有拟核） 无完整的细胞器（只有核糖体）无完整的细胞器（只有核糖体） 举例：举例： 细菌、支原体、衣原体、细菌、支原体、衣原体、 立克次氏体、螺旋体、放线菌立克次氏

3、体、螺旋体、放线菌 真核细胞型微生物真核细胞型微生物 特点：有典型的细胞核特点：有典型的细胞核 有完整的细胞器有完整的细胞器 举例：举例： 真菌真菌非细胞型微生物非细胞型微生物 特点：不具有细胞结构特点：不具有细胞结构 只能在活细胞内增殖只能在活细胞内增殖 举例：举例： 病毒病毒 1、最小的细菌：、最小的细菌： 纳米细菌纳米细菌,直径仅直径仅 50 nm。三、微生物的特点三、微生物的特点 最大的细菌：最大的细菌： “纳米比亚硫磺珍珠纳米比亚硫磺珍珠”, 有些可达有些可达 0.75 mm。2. 微生物的特点微生物的特点 微生物由于体形微小，因而导致了一系列与之密切相关的微生物由于体形微小，因而导

4、致了一系列与之密切相关的 5 个重要共个重要共 性。性。 （1）体积小、面积大体积小、面积大比表面积大，测量微生物的单位比表面积大，测量微生物的单位 微米微米 三、三、 微生物的类群及特点微生物的类群及特点 边边 长长立方体数立方体数总表面积总表面积比面值比面值近似对象近似对象1.0 cm16 cm26豌豆豌豆1.0 mm10360 cm260细小药丸细小药丸0.1 mm106600 cm2600滑石粉粒滑石粉粒0.01 mm1096,000cm26,000变形虫变形虫1.0 um10126 m260,000球菌球菌0.1 um101560 m2600,000大胶粒大胶粒0.01 um1018

5、600 m26,000,000大分子大分子1.0 nm10216,000 cm260,000,000分子分子 对对 1 cm3 固体作固体作10倍系列三维分割后的比面值变化倍系列三维分割后的比面值变化 三、三、 微生物的类群及特点微生物的类群及特点 由于微生物是一个如此突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有由于微生物是一个如此突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有 不同于一切大生物的五个共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个不同于一切大生物的五个共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个 巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交流面。由此，巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排

6、泄面和环境信息的交流面。由此， 产生其余产生其余 4 个个 共性。共性。（2）吸收多、转化快吸收多、转化快 大肠杆菌（大肠杆菌（Escherichia coli）每小时可分解自身重量）每小时可分解自身重量1,000-10,000倍的倍的 乳糖。乳糖。 产朊假丝酵母产朊假丝酵母 （ Candida utilis）合成蛋白质的能力比大豆强）合成蛋白质的能力比大豆强 100 倍，倍， 比食用公牛强比食用公牛强10万倍，故有单细胞蛋白（万倍，故有单细胞蛋白（single cell protein，SCP）的生）的生 产。产。 一些微生物的呼吸速率比高等动、植物的组织强数十倍至数百倍。一些微生物的呼吸速

7、率比高等动、植物的组织强数十倍至数百倍。 这个特性为微生物的高速生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的这个特性为微生物的高速生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的 物质基础，物质基础， 从而使微生物能在自然界和人类实践中更好的发挥其超小型从而使微生物能在自然界和人类实践中更好的发挥其超小型 “活的化工厂活的化工厂”的作用。的作用。 （3）生长旺、繁殖快生长旺、繁殖快 E.coli：12.5-20min分裂一次。如果以分裂一次。如果以20min/次计算，请计算每天可产次计算，请计算每天可产 生多少子细胞？生多少子细胞？三、三、 微生物的类群及特点微生物的类群及特点 4,722,366,500 万

8、亿个后代，总量约万亿个后代，总量约 4,722 吨。吨。 液体培养物细菌浓度一般仅为液体培养物细菌浓度一般仅为108-109细胞细胞/mL，为什么？，为什么？ 这一特性对于发酵工业的实践意义在于生产效率高和发酵周期短。这一特性对于发酵工业的实践意义在于生产效率高和发酵周期短。 （4）适应强、易变异适应强、易变异 微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制，这是任何高等动植物微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制，这是任何高等动植物所无法企及的。所无法企及的。 E. coli 细胞中能容纳细胞中能容纳20万万-30万蛋白质分子，万蛋白质分子，2000-3000 种执行不同生种执行不同生 理功能的

9、蛋白质，若每种功能平均分配约理功能的蛋白质，若每种功能平均分配约 100 个蛋白质分子，他们仍能保个蛋白质分子，他们仍能保 证这一物种在复杂的外界环境中长期存在和进化。证这一物种在复杂的外界环境中长期存在和进化。 极端环境的适应力惊人：高温、高酸、高盐、高辐射、高压、低温、极端环境的适应力惊人：高温、高酸、高盐、高辐射、高压、低温、 高碱、高毒等环境中能生长繁殖。高碱、高毒等环境中能生长繁殖。 微生物的突变频率很低（微生物的突变频率很低（ 一般为一般为10-5-10-10 ），但由于其繁殖快、数量），但由于其繁殖快、数量 多、受外界环境影响大等特点，相对而言容易发生变异。多、受外界环境影响大等

10、特点，相对而言容易发生变异。三、三、 微生物的类群及特点微生物的类群及特点 有关青霉素有易变异正、反两个方面的例子。有关青霉素有易变异正、反两个方面的例子。 青霉素的使用剂量：青霉素的使用剂量： 1940 年：年： 10 万单位万单位/次次 1980 年：年： 输液输液 80 万单位万单位/次次 2000 年：年： 输液输液 800万万-1000 万单位万单位/次次 （5）分布广、种类多分布广、种类多 微生物到处传播，微生物到处传播，“无孔不入无孔不入”，条件合适，即，条件合适，即“随遇而安随遇而安”。 青霉素生产菌的发酵水平：青霉素生产菌的发酵水平： 1940 年：每毫升年：每毫升 20 单

11、位单位 2000 年年 每毫升每毫升 10 万单位万单位 微生物的种类多主要体现在以下几个方面：微生物的种类多主要体现在以下几个方面： 物种的多样性物种的多样性 据估计，微生物的总数在据估计，微生物的总数在50万万-60 万中之间，其中已记载过的仅万中之间，其中已记载过的仅20万万 种（种（1995年），包括原核生物年），包括原核生物3,500种，病毒种，病毒4,000种，真菌种，真菌9万种，原生动万种，原生动 物和藻类物和藻类10万种，且这些数字还会急剧增加。还会发现多少种？万种，且这些数字还会急剧增加。还会发现多少种？三、三、 微生物的类群及特点微生物的类群及特点 生理代谢类型的多样性生理

12、代谢类型的多样性 A. 分解地球贮量最丰富的初级有机物分解地球贮量最丰富的初级有机物天然气、石油、纤维素等天然气、石油、纤维素等 B. 多样的产能方式多样的产能方式光合作用、化能自养作用、厌氧产能等光合作用、化能自养作用、厌氧产能等 C. 生物固氮生物固氮 D. 次生代谢产生复杂有机物次生代谢产生复杂有机物 E. 对复杂有机物的生物转化对复杂有机物的生物转化 代谢产物的多样性代谢产物的多样性 微生物的分布广、种类多这一特点，为人类在新世纪中进一步开发利微生物的分布广、种类多这一特点，为人类在新世纪中进一步开发利 用微生物资源提供了无限广阔的前景用微生物资源提供了无限广阔的前景微生物资源学。微生

13、物资源学。 生态类型的多样性生态类型的多样性 遗传基因的多样性遗传基因的多样性 Diversity in species虽然目前已定种的微生虽然目前已定种的微生物只有大约物只有大约10万种，远万种，远较动植物为少，但一般较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界的微生物还不到自然界中微生物总数的中微生物总数的1% t 人体体表及体内存在大量的微生物：人体体表及体内存在大量的微生物： 皮肤表面：平均皮肤表面：平均10万个细菌万个细菌/平方厘米；平方厘米； 口腔：细菌种类超过口腔：细菌种类超过500种；种； 肠道：微生物总量达肠道：微生物总量达100100万亿

14、，万亿， 粪便干重的粪便干重的1/31/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：是细菌，每克粪便的细菌总数为：10001000亿个；亿个；微生物无处不在，我们无时不生活在微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋微生物的海洋”中中t 细菌数亿细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨吨t 每张纸币带细菌：每张纸币带细菌：900万个；万个；t 每个喷嚏的飞沫含每个喷嚏的飞沫含4500-1500004500-150000个细菌，重感冒患者为个细菌，重感冒患者为85008500万万 t 强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；t

15、 数十公里的高空（最高为离地数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）；公里，须用火箭采样）；t 几千米的地下；几千米的地下；t 常年封冻的冰川常年封冻的冰川人迹可到之处，微生物的分布必然很多，人迹可到之处，微生物的分布必然很多，而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！ 从永冻冰层分离微生物从永冻冰层分离微生物 南极南极Vostok湖冰芯样品中的微生物湖冰芯样品中的微生物 微生物与人类关系的重要性，我们怎么强调都不过分。微生物是一把微生物与人类关系的重要性，我们怎么强调都不过分。微生物是一把 典型的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来典型

16、的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍残忍”的破坏；的破坏； 它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。可以这它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。可以这 么说，微生物既是人类的敌人又是人类的朋友。么说，微生物既是人类的敌人又是人类的朋友。四、微生物与人类的关系四、微生物与人类的关系 以下我们从几个大的方面体会一下微生物与人类的关系，看看微生物以下我们从几个大的方面体会一下微生物与人类的关系，看看微生物 作为敌人的作为敌人的“面孔面孔”和作为朋友的和作为朋友的“模样模样”。1. 人类健康人类健康 病原体、抗生素病原体、抗生素2. 工业工业 产品

17、腐败、发酵产品产品腐败、发酵产品3. 生物工程学生物工程学 （发酵、遗传、细胞、酶、生物发应器）工程（发酵、遗传、细胞、酶、生物发应器）工程 生物工程学生物工程学4. 农业农业 农产品霉变、农业栽培、生物农药农产品霉变、农业栽培、生物农药 5. 环境环境 环境污染、物质循环、环境保护环境污染、物质循环、环境保护四、四、 微生物与人类的关系微生物与人类的关系6. 生命科学基础理论研究生命科学基础理论研究 生物中心法则、核酸的变性、复性和杂交、糖酵解、发酵、生物中心法则、核酸的变性、复性和杂交、糖酵解、发酵、TCA 循循 环、环、EMP 途径、生物膜的流动镶嵌模型、呼吸链、氧化磷酸化、途径、生物膜

18、的流动镶嵌模型、呼吸链、氧化磷酸化、DNA 的的 半保留复制、操纵子、生物代谢调节的方式、氨基酸的分解代谢途径等。半保留复制、操纵子、生物代谢调节的方式、氨基酸的分解代谢途径等。 微生物确乎是一把明晃晃的双刃剑。微生物确乎是一把明晃晃的双刃剑。 1. 什么是什么是微生物学微生物学（microbiology） 微生物学是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、微生物学是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、 生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将 其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和

19、环境保护等实践领域的科学。其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。五、五、 微生物学及其分科微生物学及其分科2. 微生物学的根本任务微生物学的根本任务 微生物学的根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、微生物学的根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、 消灭和改造有害微生物，为人类社会的进步服务。消灭和改造有害微生物，为人类社会的进步服务。3. 微生物学的分科微生物学的分科 微生物学已经经历了一个多世纪的发展，已分化出大量的分支学科，微生物学已经经历了一个多世纪的发展，已分化出大量的分支学科， 而且还会不断地形成新的学科和研究领域。而且还会不断地形成

20、新的学科和研究领域。 五、五、 微生物学及其分科微生物学及其分科 1. 一个难以认识的微生物世界一个难以认识的微生物世界 （1）个体过于微小个体过于微小 大多数微生物的个体在几大多数微生物的个体在几 m - 几十几十 m ，在显微镜发明之前仅靠肉眼，在显微镜发明之前仅靠肉眼 难以发现和辨认。难以发现和辨认。六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 （2）群体外貌不显群体外貌不显 微生物的个体看不见，形成的群体（菌落或菌苔）虽然可见，一般也微生物的个体看不见，形成的群体（菌落或菌苔）虽然可见，一般也 平淡无奇，不引人注意。平淡无奇，不引人注意。 （3）种间杂居混生种间杂居混生 自然状态下杂居混生

21、，在发明各种微生物的分离、培养技术之前，无自然状态下杂居混生，在发明各种微生物的分离、培养技术之前，无 法知道其真正的作用。法知道其真正的作用。 （4）形态与作用因果难联形态与作用因果难联 微生物的生长繁殖快，代谢活跃，传染病早期并不引人注意，即便事微生物的生长繁殖快，代谢活跃，传染病早期并不引人注意，即便事 态严重，往往也没有意识到是微生物的活动。就是许多非病原微生物的生态严重，往往也没有意识到是微生物的活动。就是许多非病原微生物的生 长活动所引起的各种生化变化（发酵、腐败）等，也是如此。长活动所引起的各种生化变化（发酵、腐败）等，也是如此。 2. 微生物学的发展史微生物学的发展史 整个微生

22、物学的发展史是一部逐步克服上述认识微生物的整个微生物学的发展史是一部逐步克服上述认识微生物的 4 个个 障碍不障碍不 断探究它们的生活规律，开发利用有益微生物和控制有害微生物的历史。断探究它们的生活规律，开发利用有益微生物和控制有害微生物的历史。 （如显微镜的发明、无菌技术的应用、纯种分离和培养技术的建立等。）（如显微镜的发明、无菌技术的应用、纯种分离和培养技术的建立等。）史前期史前期8000年前年前-1676年年初创期初创期1676年年-1861年年奠基期奠基期1861年年-1897年年发展期发展期1897年年-1953年年成熟期成熟期1953年年-至今至今Antony van Leeuwe

23、nhoekLouis Pasteur Robert KochE. BuchnerJ. WatsonF. Crick （1）史前期（史前期（8000 年前年前-1676 年）年） 这一时期的特点：这一时期的特点：低水平的应用阶段低水平的应用阶段。 以下一段话可以反映这一时期的特点：以下一段话可以反映这一时期的特点： 视而不见、嗅而不闻、触而不觉、食而不察、得其益而不感其好、受视而不见、嗅而不闻、触而不觉、食而不察、得其益而不感其好、受 其害而不知其恶。其害而不知其恶。 我们根据划时代意义的事件扼要将微生物学的发展史分为我们根据划时代意义的事件扼要将微生物学的发展史分为 5 个时期。个时期。六、微

24、生物学的发展史六、微生物学的发展史 在史前期，世界各国人民在自己的生产实践中都积累了许多利用有益在史前期，世界各国人民在自己的生产实践中都积累了许多利用有益 微生物和防治有害微生物的经验。例如发面、天然果酒和啤酒酿造、牛乳微生物和防治有害微生物的经验。例如发面、天然果酒和啤酒酿造、牛乳 和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等，但当时应用水平最高并和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等，但当时应用水平最高并 独树一帜的应用应该首推我国人民在制曲酿酒方面的伟大创造。独树一帜的应用应该首推我国人民在制曲酿酒方面的伟大创造。 酿酒酿酒 农业农业 医学医学 （2）初创期（初创期（1676 年年-

25、1861 年）年） 这一时期的特点：这一时期的特点：形态描述和分门别类的阶段形态描述和分门别类的阶段。 荷兰商人安东荷兰商人安东.列文虎克（列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632 - 1723），）， 是真正看见并描述微生物的第一个人。他的最大贡献是利用自制的显微镜是真正看见并描述微生物的第一个人。他的最大贡献是利用自制的显微镜 发现了微生物世界（当时被称之为微小动物）。显微镜构造简单，仅一个发现了微生物世界（当时被称之为微小动物）。显微镜构造简单，仅一个 透镜安装在两片金属薄片的中间，在透镜前面有一根金属短棒，在棒的尖透镜安装在两片金属薄片的中间，在透镜前面有一根金

26、属短棒，在棒的尖 端搁上需要观察的样品，通过调焦螺旋调节焦距。端搁上需要观察的样品，通过调焦螺旋调节焦距。六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 Antony van Leeuwenhoek 列文虎克和他的显微镜列文虎克和他的显微镜六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 a. 显微镜显微镜 b. 描述的细菌描述的细菌 列文虎克的显微镜和描述的细菌列文虎克的显微镜和描述的细菌 二、微生物学的发展史二、微生物学的发展史 实际上，列文虎克是清楚地看见了细菌和原生动物，首次向世人揭示实际上，列文虎克是清楚地看见了细菌和原生动物，首次向世人揭示 了一个崭新的生物世界了一个崭新的生物世界微生物世界。由

27、于列文虎克的划时代贡献，他微生物世界。由于列文虎克的划时代贡献，他 在在 1680 年被选为英国皇家学会会员。年被选为英国皇家学会会员。 （3）奠基期（奠基期（1861 年年-1897 年）年） 十九世纪中期，以法国的巴斯德和德国的柯赫为代表的科学家揭示了十九世纪中期，以法国的巴斯德和德国的柯赫为代表的科学家揭示了 微生物才是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种微生物才是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种 和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开 辟了医学和工业微生物等

28、分支学科。巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。辟了医学和工业微生物等分支学科。巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。 这一时期的特点：这一时期的特点：从形态描述推进到生理水平的研究阶段从形态描述推进到生理水平的研究阶段。 巴斯德（巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895） 巴斯德原来是化学家，在化学领域中作出巴斯德原来是化学家，在化学领域中作出 过重要的贡献，后来又转向于微生物学的研究过重要的贡献，后来又转向于微生物学的研究 领域，所做的工作为微生物学的建立和发展作领域，所做的工作为微生物学的建立和发展作 出了卓越的贡献。出了卓越的贡献。六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 A. 彻底

29、否定了彻底否定了“自生说自生说”学说学说 a. “自生说自生说” b. 曲颈瓶试验曲颈瓶试验六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 B. 免疫学免疫学预防接种预防接种 a. Jenner 种痘法可预防天花，但未能阐明免疫机制种痘法可预防天花，但未能阐明免疫机制 C. 证实发酵是由微生物引起的证实发酵是由微生物引起的 b. 减毒疫苗减毒疫苗鸡霍乱病、牛、羊炭疽病、狂犬病鸡霍乱病、牛、羊炭疽病、狂犬病 D. 其他贡献（巴斯德消毒、巴斯德效应）其他贡献（巴斯德消毒、巴斯德效应） 柯赫（柯赫（1843-1910） 柯赫是著名的细菌学家，由于他曾经是柯赫是著名的细菌学家，由于他曾经是 一名医生，因此对

30、病原细菌的研究作出了突一名医生，因此对病原细菌的研究作出了突 出的贡献。出的贡献。Robert Koch A. 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； B. 发现了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极发现了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极 高的传染性疾病，因此柯赫获得了诺贝尔奖；高的传染性疾病，因此柯赫获得了诺贝尔奖； C. 提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体 的基本原则的基本原则柯赫法则。柯赫法则。六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 柯赫法则示意图柯赫法则示意图 六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 柯

31、赫在病原菌研究方面的开创性工作，自柯赫在病原菌研究方面的开创性工作，自 19 世纪世纪 70 年代至年代至 20 世纪世纪 20 年代成了发现病原菌的黄金时代。年代成了发现病原菌的黄金时代。 柯赫除了在病原菌研究方面的伟大成就外，在微生物基本操作技术方柯赫除了在病原菌研究方面的伟大成就外，在微生物基本操作技术方 面的贡献更是为微生物学的发展奠定了技术基础，这些技术包括：面的贡献更是为微生物学的发展奠定了技术基础，这些技术包括： A. 用固体培养基分离纯化微生物的技术，这是进行微生物学研究的用固体培养基分离纯化微生物的技术，这是进行微生物学研究的 基本前提，这项技术一直沿用至今；基本前提，这项技

32、术一直沿用至今； B. 配制培养基，也是当今微生物学研究的基本技术之一。配制培养基，也是当今微生物学研究的基本技术之一。 这两项技术不仅是具有微生物学研究特色的重要技术，而且也为当今这两项技术不仅是具有微生物学研究特色的重要技术，而且也为当今 动植物细胞的培养作出了十分重要的贡献。动植物细胞的培养作出了十分重要的贡献。 由于巴斯德和柯赫的杰出工作，微生物学作为一门独立的学科开始形由于巴斯德和柯赫的杰出工作，微生物学作为一门独立的学科开始形 成，并且出现以他们为代表而建立的各分支学科。成，并且出现以他们为代表而建立的各分支学科。 细菌学（巴斯德、柯赫等）细菌学（巴斯德、柯赫等） 消毒外科技术（消

33、毒外科技术（J. Lister） 免疫学（巴斯德、免疫学（巴斯德、Metchnikoff、Behring、Ehrlich等等 ）六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 病毒学（病毒学（Ivanowsky、Beijerinck 等）等） 植物病理学和真菌学（植物病理学和真菌学（Bary、Berkeley 等）等） 酿造学（酿造学（Hensen、Jorgensen 等）等） 化学治疗法（化学治疗法（Ehrlish 等）等） 微生物学的研究内容日趋丰富，使微生物学的发展更加迅速。微生物学的研究内容日趋丰富，使微生物学的发展更加迅速。 （4）发展期（发展期（1897 年年-1953 年）年） 189

34、7年，德国科学家年，德国科学家E. Buchner用无细胞酵母菌压用无细胞酵母菌压 榨汁中的榨汁中的“酒化酶酒化酶”对葡萄糖进行酒精发酵成功，从而开对葡萄糖进行酒精发酵成功，从而开 创了微生物生化研究的新时代。此后，微生物生理代谢创了微生物生化研究的新时代。此后，微生物生理代谢 研究就蓬勃地开展起来了。研究就蓬勃地开展起来了。E. Buchner 这一时期的特点如下：这一时期的特点如下： A. 进入了微生物生化水平的研究；进入了微生物生化水平的研究； B. 应用微生物的分支学科更为扩大；应用微生物的分支学科更为扩大； C. 出现了寻找有益微生物代谢产物的热潮；出现了寻找有益微生物代谢产物的热潮

35、；六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 D. 普通微生物学开始形成；普通微生物学开始形成； E. 相关学科相互渗透促进了微生物学的发展。相关学科相互渗透促进了微生物学的发展。 整个生命科学进入了分子生物学研究的新阶整个生命科学进入了分子生物学研究的新阶 段，同样也是微生物学发展史上成熟期到来的标段，同样也是微生物学发展史上成熟期到来的标 志。志。 （5）成熟期（成熟期（1953 年年-至今）至今） 1953 年年 2 月月 28 日，日， Watson和和 Crick建立了建立了 DNA 双螺旋结构理论，双螺旋结构理论， 奠定了现代分子生物学奠定了现代分子生物学 的基础，整个生命科学由此展

36、开了新的一页。他的基础，整个生命科学由此展开了新的一页。他 们俩因此获得了诺贝尔奖。这是迄今为止分量最们俩因此获得了诺贝尔奖。这是迄今为止分量最 重的一项诺贝尔奖，重的一项诺贝尔奖，“是诺贝尔奖中的诺贝尔奖是诺贝尔奖中的诺贝尔奖”。 本时期的特点为：本时期的特点为： A. 微生物学从一门在生命科学中较为微生物学从一门在生命科学中较为 孤立的应用为主的学科迅速成孤立的应用为主的学科迅速成 为一门十分热门的前沿基础学科；为一门十分热门的前沿基础学科；六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 B. 在基础理论研究方面，逐步进入到分子水平的研究，微生物迅速成在基础理论研究方面，逐步进入到分子水平的研究

37、，微生物迅速成为分子生物学研究中的主要对象；为分子生物学研究中的主要对象； C. 在应用研究方面，微生物已成为新兴的生物工程中的主角。在应用研究方面，微生物已成为新兴的生物工程中的主角。 微生物学的发展史是一部认识微生物的历史、开发利用有益微生物的微生物学的发展史是一部认识微生物的历史、开发利用有益微生物的 历史、控制和消灭有害微生物的历史。历史、控制和消灭有害微生物的历史。六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史3. 微生物学发展过程中的重大事件微生物学发展过程中的重大事件 1890，Von Behring 制备抗毒素治疗白喉和破伤风；制备抗毒素治疗白喉和破伤风； 1892，Ivanovsk

38、y 提供烟草花叶病是由病毒引起的证据；提供烟草花叶病是由病毒引起的证据； 1928，Griffith 发现细菌转化；发现细菌转化； 1929，Fleming 发现青霉素；发现青霉素； 1944，Avery 等等 证实转化过程中证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；是遗传信息的载体； 1953，Watson 和和 Crick 提出提出 DNA 双螺旋结构；双螺旋结构； 1970-1972，Arber、Smith 和和 Nathans 发现并提纯了发现并提纯了 DNA 限制性内限制性内 切酶；切酶； 1977，Woese 提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群；提出古生菌是不同于细菌和真核生物

39、的特殊类群； 六、微生物学的发展史六、微生物学的发展史 Sanger 首次对首次对 174 噬菌体噬菌体 DNA 进行了全序列分析；进行了全序列分析； 1982-1983，Prusiner 发现朊病毒（发现朊病毒（prion）；）； 1983-1984, Mullis 建立建立PCR技术；技术； 1995，第一个独立生活的细菌（流感嗜血杆菌）全基团组序列测定完，第一个独立生活的细菌（流感嗜血杆菌）全基团组序列测定完 成；成； 1996， 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成；第一个自养生活的古生菌基因组测定完成； 1997， 第一个真核生物（啤酒酵母）基因组测序完成。第一个真核生物（啤酒酵母）

40、基因组测序完成。 20 世纪的微生物学走过了辉煌的历程，面对新的世纪的微生物学走过了辉煌的历程，面对新的 21 世纪，展望她的世纪，展望她的 未来，将是未来，将是幅更加绚丽多彩的立体画卷，在这画卷上也可能会出现我们幅更加绚丽多彩的立体画卷，在这画卷上也可能会出现我们 目前预想不到的闪光点。因此，我们在这里只能是勾勒一下目前预想不到的闪光点。因此，我们在这里只能是勾勒一下21世纪微生物世纪微生物 学发展的趋势。学发展的趋势。七、七、 微生物学研究现状和发展微生物学研究现状和发展1. 微生物基因组学微生物基因组学 目前已经完成基因组测序的微生物主要是模式微生物、特殊微生物及目前已经完成基因组测序的

41、微生物主要是模式微生物、特殊微生物及 医用微生物，而随着基因组作图测序方法的不断进步与完善，基因组研究医用微生物，而随着基因组作图测序方法的不断进步与完善，基因组研究 将成为一种常规的研究方法，为从本质上认识微生物自身以及利用和改造将成为一种常规的研究方法，为从本质上认识微生物自身以及利用和改造 微生物将产生质的飞跃，并将带动分子微生物学等基础研究学科的发展。微生物将产生质的飞跃，并将带动分子微生物学等基础研究学科的发展。2. 微生物蛋白质组学微生物蛋白质组学 我们知道，遗传的中心法则为：我们知道，遗传的中心法则为：DNA RNA protein。通过。通过 研究微生物蛋白质组学，研究蛋白质的

42、结构和功能，更好地充分利用和改研究微生物蛋白质组学，研究蛋白质的结构和功能，更好地充分利用和改 造微生物。造微生物。 3. 微生物生态学微生物生态学 以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为 研究内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等，将在基因组研究内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等，将在基因组信信 息的基础上获得长足发展，为人类的生存和健康发挥积极的作用。息的基础上获得长足发展，为人类的生存和健康发挥积极的作用。七、七、 微生物学研究现状和发展微生物学研究现状和发展4. 微生物生命现象的特

43、性和共性微生物生命现象的特性和共性 微生物生命现象的特性和共性可概括为：微生物生命现象的特性和共性可概括为： 微生物具有其他生物不具备的生物学特性，例如可在其他生物无法微生物具有其他生物不具备的生物学特性，例如可在其他生物无法 生存的极端环境下生存和繁殖，具有其他生物不具备的代谢途径和功能，生存的极端环境下生存和繁殖，具有其他生物不具备的代谢途径和功能， 如化能营养、厌氧生活、生物固氮和不释放氧的光合作用等，反映了微生如化能营养、厌氧生活、生物固氮和不释放氧的光合作用等，反映了微生 物极其丰富的多样性；物极其丰富的多样性； 微生物具有其他生物共有的基本生物学特性：生长、繁殖、代谢、微生物具有其

44、他生物共有的基本生物学特性：生长、繁殖、代谢、 共用一套遗传密码等，甚至其基因组上含有与高等生物同源的基因，充分共用一套遗传密码等，甚至其基因组上含有与高等生物同源的基因，充分 反映了生物高度的统一性；反映了生物高度的统一性； 微生物个体小、结构简单、生长周期短，易大量培养，易变异，重微生物个体小、结构简单、生长周期短，易大量培养，易变异，重 复性强等优势，十分易于操作。微生物具备生命现象的特性和共性，将是复性强等优势，十分易于操作。微生物具备生命现象的特性和共性，将是 21世纪进一步解决生物学重大理论问题如生命起源与进化，物质运动的基世纪进一步解决生物学重大理论问题如生命起源与进化，物质运动的基 本规律等和实