第一章微生物

1、微生物学（ microbiology ）（Introduction)Introduction)三 微生物的分类及细菌的命名 生物的界级分类学说生物的界级分类学说 在人类的历史上，对生物界级的划分存在着一个由浅在人类的历史上，对生物界级的划分存在着一个由浅入深、由简至繁、由低级到高级的认识过程。入深、由简至繁、由低级到高级的认识过程。 生物界级学说的发展过程生物界级学说的发展过程 两界系统两界系统三界系统三界系统四界系统四界系统五界系统五界系统六界系六界系统统三域学说三域学说动物界、植物界，动物界、植物界， 瑞典博物学家瑞典博物学家林奈林奈 动物界、植物界和原生生物界动物界、植物界和原生生物界,

2、 霍格和赫克尔霍格和赫克尔 动物界、植物界、原生生物界、菌物界（真菌和细菌）动物界、植物界、原生生物界、菌物界（真菌和细菌） 动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界 1. 两界系统两界系统1753年提出年提出2.三界系统三界系统1866年提出年提出3.四界系统四界系统1959年左右提出年左右提出4.五界系统五界系统1969年提出年提出三、微生物的分类及细菌的命名三、微生物的分类及细菌的命名6. 三总界五界系统三总界五界系统1979年提出年提出非细胞总界非细胞总界原核总界原核总界 1.细菌界细菌界 2.蓝细菌界蓝细菌界真核总界真核总界 3.植

3、物界植物界 4.真菌界真菌界 5.动物界动物界5.六界系统六界系统（1977）动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界和病毒界和病毒界7. 三域学说三域学说 1977年提出年提出 20世纪世纪70年代末，美国伊利诺斯大学的年代末，美国伊利诺斯大学的伍斯伍斯(Woese)等等人对大量的微生物和其它生物进行人对大量的微生物和其它生物进行16S rRNA和和18S rRNA的寡核苷酸测序，通过比较其同源性后提出了一的寡核苷酸测序，通过比较其同源性后提出了一个新的分类系统个新的分类系统三域学说。域是一个比界更高的界级三域学说。域是一个比界更高的界级分

4、类单元。分类单元。三域指的是：古生菌域、细菌域、真核生物域。三域指的是：古生菌域、细菌域、真核生物域。 目前三域学说已获得国际学术界的基本肯定，总体认目前三域学说已获得国际学术界的基本肯定，总体认为现今一切生物都由一种共同远祖进化而来。为现今一切生物都由一种共同远祖进化而来。有细胞有细胞结构结构无细胞无细胞结构结构动物界动物界植物界植物界原生生物界原生生物界真菌界真菌界原核生物界原核生物界单细胞菌类单细胞菌类原生生物原生生物真真核核生生物物古细菌古细菌蓝细菌蓝细菌细菌细菌放线菌放线菌螺旋体螺旋体支原体支原体立克次体立克次体衣原体衣原体病毒界病毒界真病毒真病毒亚病毒亚病毒2.2.按有无细胞结构，

5、分为三类按有无细胞结构，分为三类细胞结构细胞结构 核结构核结构 微生物类群微生物类群无细胞结构无细胞结构 无核无核 病毒病毒 卫星病毒卫星病毒 亚病毒亚病毒 朊粒朊粒有细胞结构有细胞结构 原核原核 细菌细菌 古细菌古细菌 放线菌放线菌 真细菌真细菌 支原体、衣原体支原体、衣原体 蓝细菌蓝细菌 螺旋体、立克次体螺旋体、立克次体 真核真核 酵母菌酵母菌 真菌真菌 藻类藻类 分为三类分为三类 1.1. 原核细胞型微生物原核细胞型微生物：由单细胞组成，仅有原始核和裸露的DNA，无核膜与核仁，没有细胞器。原核生物的8种类型：细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体，衣原体，螺旋体，古细菌 2.2. 真核

6、细胞型微生物真核细胞型微生物：由多细胞组成，具有高度分化的核，有核膜和核仁，有多种细胞器，如内质网、核糖体，线粒体，包括真菌、藻类和原虫 3.3. 非细胞系微生物非细胞系微生物 ：无细胞结构，仅有一种核酸（DNA或RNA）和蛋白质组成，必须寄生于活细胞内，例如 病毒 细菌的自上而下分为细菌的自上而下分为：界、门、纲、目、：界、门、纲、目、科、属、种。在细菌常用属和种。科、属、种。在细菌常用属和种。种是最种是最基本的单位基本的单位 属（属（genus) genus) 生物学生物学性状基本相同、具有密切关系的一些种组成的集体。 种（种（speciesspecies）是一大群表型特征高度相似，亲缘是

7、一大群表型特征高度相似，亲缘关系极其接近、与同属内其他种有着明显差异的菌株总称。关系极其接近、与同属内其他种有着明显差异的菌株总称。同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍有一定差异。有一定差异。 差异明显差异明显亚种（变种）；亚种（变种）； 差异小差异小型（血清型、噬菌体型、细菌素型等）；型（血清型、噬菌体型、细菌素型等）；。 3.3.微生物的分类单位微生物的分类单位型（型（formform或或type)type)：常指亚种以下的细分。常指亚种以下的细分。 菌株（菌株（strainstrain）：）：表示任何有一个独立分表示任何有一

8、个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体。如：枯离的单细胞繁殖而成的纯种群体。如：枯草芽孢杆菌：草芽孢杆菌：(Bacillus subtis ASI 398)(Bacillus subtis ASI 398)和和 (Bacillus subtis BF7658 398)(Bacillus subtis BF7658 398)分别为分别为蛋白酶蛋白酶和和淀粉酶淀粉酶生产菌。生产菌。 4.细菌的命名法 细菌的命名采用细菌的命名采用拉丁双名法拉丁双名法，每个菌，每个菌名由两个拉丁字组成，前一字为名由两个拉丁字组成，前一字为属名属名，名，名词，词，大写大写；后一字为；后一字为种名种名，形容词，形容词，小写

9、小写。中文名则相反，种名在前，属名在后中文名则相反，种名在前，属名在后。细菌的命名 1.拉丁双名法拉丁双名法 Escherichia coli （E. coli） 属名属名 种名 中文： 大肠 埃希菌埃希菌 种名 属名属名2.三名法：属名三名法：属名+种名种名+亚种名亚种名 脆弱拟杆菌卵性亚种脆弱拟杆菌卵性亚种 3.菌株的名菌株的名称都放在学名的后面 可用字母、符号、编号表示 E.coli B 4.通俗名称通俗名称 结核分枝杆菌结核分枝杆菌 结核杆菌 每年都有无数的动植物死亡，可每年都有无数的动植物死亡，可是千万年过去了，为什么没见堆是千万年过去了，为什么没见堆积如山的死亡的动植物尸体？积如山

10、的死亡的动植物尸体？请举例两种由微生物引起的请举例两种由微生物引起的疾病疾病试举例说明微生物与人们试举例说明微生物与人们日常生活的密切关系？日常生活的密切关系？第二节 微生物与人类的关系 一、微生物在自然界物质循环中的作用一、微生物在自然界物质循环中的作用 地球上每年都要死亡大量动植物，千万年过去了，这些动植物的遗体到哪里去了呢?这就是细菌和其他微生物的功劳 。它们能把地球上一切生物的残躯遗体“吃”个精光，同时转化成植物能够利用的养料，为促进自然界的物质循环立下了汗马功劳。更何况许多细菌在工农业生产上起着重要的作用呢!t 微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是人类的朋友！N N2 2和和

11、O O2 2二、微生物与医疗卫生 由微生物引起的人体的疾病有：传染性疾病、由微生物引起的人体的疾病有：传染性疾病、非传染性疾病以及中毒三大类。非传染性疾病以及中毒三大类。 传染性疾病，如传染性疾病，如艾滋病艾滋病、流感流感、菌痢菌痢等等 非传染性疾病，如非传染性疾病，如黄曲霉黄曲霉，如果黄曲霉菌产生黄曲，如果黄曲霉菌产生黄曲霉素还可以致癌等霉素还可以致癌等 中毒，如中毒，如毒红菇毒红菇等等 消灭了：消灭了： 天花天花 脊髓灰质炎脊髓灰质炎 乙型脑炎病毒乙型脑炎病毒烧伤皮肤感染黄曲霉烧伤皮肤感染黄曲霉皮肤感染黄曲霉皮肤感染黄曲霉玉米感玉米感染染黄曲黄曲霉霉黄曲霉黄曲霉有毒的菌类：毒蝇蕈毒蝇蕈毒红

12、菇毒红菇毒粉褶菌毒粉褶菌痢疾杆菌痢疾杆菌流流 感感 病病 毒毒艾滋病患者艾滋病患者艾滋病病毒艾滋病病毒1.1.用微生物发酵法生产用微生物发酵法生产味精、枸橼酸、甘油、味精、枸橼酸、甘油、有机酸，有机酸，质量好，产品高质量好，产品高2.2.利用发酵法生产利用发酵法生产酶制剂酶制剂，促进了食品、纺织、，促进了食品、纺织、皮革等行业的发展皮革等行业的发展3.3.以以石油为原料发酵生产有机酸石油为原料发酵生产有机酸4.4.利用利用微生物法勘探石油和天然气微生物法勘探石油和天然气，提高原油，提高原油采收率采收率传统沼气传统沼气太太 阳阳 能能 沼沼 气气沼气沼气( (甲烷细菌甲烷细菌) )做饭做饭 照照

13、明明取暖取暖1 1、研制多种微生物农药，、研制多种微生物农药，如如苏云金杆菌苏云金杆菌-防农田害虫防农田害虫白僵菌制剂白僵菌制剂-防治松毛虫防治松毛虫 球形芽孢杆菌制剂球形芽孢杆菌制剂-防治蚊子幼虫防治蚊子幼虫2 2、农用抗生素、农用抗生素春雷霉素、井冈霉素、庆丰霉素春雷霉素、井冈霉素、庆丰霉素3 3、微生物肥料、微生物肥料 -生物固氮生物固氮 根瘤菌根瘤菌 自生固氮菌自生固氮菌环境污染日益严重环境污染日益严重五、微生物与环境保护五、微生物与环境保护 污水处理污水处理 TNTTNT 有机磷有机磷 石油石油 重金重金属属 染料染料 六、微生物与医药的发展头孢霉素青霉素头孢霉素青霉素真菌产生的抗生

14、素真菌产生的抗生素( (一）抗生素一）抗生素 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素: :包括青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、包括青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、头霉素类等。青霉素是很常用的抗菌药品。但每次使用前必须做头霉素类等。青霉素是很常用的抗菌药品。但每次使用前必须做皮试，以防过敏。皮试，以防过敏。 氨基苷类抗生素氨基苷类抗生素: :二个或三个氨基糖分子和一个非糖部分称苷二个或三个氨基糖分子和一个非糖部分称苷元的氨基环醇通过醚键连接而成，。天然来源的包括由链霉菌属元的氨基环醇通过醚键连接而成，。天然来源的包括由链霉菌属培养液中提取获得的链霉素、卡那霉素、妥布霉素、新霉素、大培养液中提取获得的链霉素、

15、卡那霉素、妥布霉素、新霉素、大观霉素观霉素 环内酯类：环内酯类：红霉素、麦迪霉素、螺旋霉素、乙酰螺旋霉素红霉素、麦迪霉素、螺旋霉素、乙酰螺旋霉素 多肽类抗生素：多肽类抗生素：具有多肽结构特征的一类抗生素。包括多粘具有多肽结构特征的一类抗生素。包括多粘菌素类菌素类( (多粘菌素多粘菌素B B、多粘菌素、多粘菌素E)E)、杆菌肽类、杆菌肽类( (杆菌肽、短杆菌肽杆菌肽、短杆菌肽) )和万古霉素和万古霉素。 多烯大环内酯类抗生素，多烯大环内酯类抗生素，是一类含有共轭多烯和羟基大环是一类含有共轭多烯和羟基大环内酯类化合物。主要有两性霉素内酯类化合物。主要有两性霉素B B、金色制霉素、金色制霉素、 芳香

16、族类抗生素芳香族类抗生素: :氯霉素氯霉素 四环类抗生素：四环类抗生素：四环素、土霉素、金霉素四环素、土霉素、金霉素 蒽环类抗生素蒽环类抗生素1.1.其他其他 微生物与医药卡那霉素卡那霉素链霉素链霉素金霉素金霉素庆大霉素庆大霉素放线菌放线菌抗生素在医学上抗生素在医学上的作用是什么呢？的作用是什么呢？治疗各种传染性疾病治疗各种传染性疾病（二）微生物多糖 由细菌与真菌产生。包括胞内多糖、胞壁多糖 和胞外多糖 1.当做稳定剂、乳化剂，润滑剂应用于石油、化工、食品与制药行业。 2.真菌多糖具有调节免疫和淋巴细胞、巨噬细胞的功能生产胰岛素生产胰岛素生产乙肝疫苗生产乙肝疫苗生产干扰素生产干扰素（三）微生物

17、免疫制剂（四）酶抑制剂利用微生物生产各种酶抑制剂来调整酶的表达量或酶的活性 蜡状芽孢杆菌 硫醇蛋白酶抑素 灰孢链霉素 淀粉酶为靶酶的haim I 目前临床上已有多种酶抑制剂用于治疗白血病，糖尿病（五）微生物毒素药物 1.直接用作药物 肉毒毒素 2.改造成新药和抗癌药 3.作为外毒素菌苗使用 4.作为超抗原使用第三节 微生物学及其发展简史 简单说简单说微生物学微生物学：是研究微生物及其生命活动规：是研究微生物及其生命活动规律的科学。律的科学。 在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构在细胞、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造、生理代谢、遗传变异、

18、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域。生物工程和环境保护等实践领域。 按照研究对象分：按照研究对象分： 细菌学、真菌学、病毒学、菌物学细菌学、真菌学、病毒学、菌物学 按照微生物所处的生态环境分：按照微生物所处的生态环境分： 土壤土壤微生物学微生物学、海洋、海洋微生物学微生物学、环境、环境微生物学微生物学 按照研究微生物的功能与过程：按照研究微生物的功能与过程：微生物微生物生理生理学、微生物学、微生物分类学、分类学、微生物微生物遗传学、遗传学、微生物微生物生态学生态学 按与疾病的关系分：

19、按与疾病的关系分： 免疫学、医学微生物学、流行病学免疫学、医学微生物学、流行病学 按照微生物应用领域按照微生物应用领域 农业农业微生物学微生物学、工业、工业微生物学微生物学、医学、医学微生物微生物学学、药用、药用微生物学微生物学一、史前时期（直观应用时期）一、史前时期（直观应用时期）二、微生物学的发展历史二、微生物学的发展历史（一）（一） 我国古代对微生物的利用我国古代对微生物的利用 春秋战国时期春秋战国时期 微生物分解有机物质微生物分解有机物质,沤粪积肥。沤粪积肥。公元二世纪的公元二世纪的神农本草经神农本草经 白僵蚕治病。白僵蚕治病。公元公元6世纪世纪 后魏的贾思勰后魏的贾思勰 齐民要术齐民

20、要术 谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜。豆科植物谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜。豆科植物与其它作物轮作与其它作物轮作 荷兰人，他是第一荷兰人，他是第一个观察、描述细菌和个观察、描述细菌和原生动物的人，是原生动物的人，是微微生物学的先驱。生物学的先驱。 他一生制作了他一生制作了419架架显微镜和放大镜，放显微镜和放大镜，放大率最高的达到大率最高的达到300倍。倍。他根据用简单显微镜他根据用简单显微镜所看到的微生物而绘所看到的微生物而绘制的图象，今天看来制的图象，今天看来依然是正确的。依然是正确的。（二）微生物的发现1676年，首次观年，首次观察到了细菌。他察到了细菌。他没有上过大学，没有上过大

21、学，是一个只会荷兰是一个只会荷兰语的小商人，但语的小商人，但却在却在1680年被选年被选为英国皇家学会为英国皇家学会的会员。的会员。1.列文虎克（列文虎克（1632-1723)（三）、奠基时期（生理学发展时期）（三）、奠基时期（生理学发展时期）十九世纪下叶十九世纪下叶有关微生物的两个疑难问题：有关微生物的两个疑难问题：1、生物是自然产生的吗？、生物是自然产生的吗？2、传染性疾病的本质是什么？、传染性疾病的本质是什么？法国化学家，后来转向微生物研法国化学家，后来转向微生物研究领域，是究领域，是微生物学的奠基人微生物学的奠基人；主要贡献：主要贡献：1）证实发酵由微生物引起）证实发酵由微生物引起酒精

22、发酵、酒精发酵、醋酸发酵和乳酸发酵等；醋酸发酵和乳酸发酵等；2）解决了许多实际问题，如腐败病、蚕）解决了许多实际问题，如腐败病、蚕病、酒酸等病、酒酸等巴氏消毒法；巴氏消毒法；3）免疫学）免疫学首次制成狂犬疫苗；首次制成狂犬疫苗；4）彻底否定了自生说）彻底否定了自生说鹅颈瓶实验。鹅颈瓶实验。解决酒的变酸问题解决酒的变酸问题 该学说认为，不洁的衣物会自生蚤虱，污秽的死水会自生蚊该学说认为，不洁的衣物会自生蚤虱，污秽的死水会自生蚊蚋，肮脏的垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败的尸体会自生蝇蛆。蚋，肮脏的垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败的尸体会自生蝇蛆。 总之生物可以从它们存在的物质元素中自然发生，总之生物可以从它们

23、存在的物质元素中自然发生， 挽救法国的酿酒业和养蚕业挽救法国的酿酒业和养蚕业 “1857年，巴斯德第一次用自己研制的狂犬病疫苗为被狂犬咬伤的年，巴斯德第一次用自己研制的狂犬病疫苗为被狂犬咬伤的法国小孩注射疫苗成功后的一个多世纪来，狂犬疫苗拯救了数以法国小孩注射疫苗成功后的一个多世纪来，狂犬疫苗拯救了数以万计的生命。万计的生命。” （三）（三）奠基时期（生理学发展时期）奠基时期（生理学发展时期）巴斯德巴斯德三、奠基时期（生理学发展时期）三、奠基时期（生理学发展时期）、巴斯德与自然发生说、巴斯德与自然发生说新鲜食品新鲜食品搁置搁置细菌检定细菌检定无细菌无细菌腐败食品腐败食品细菌检定细菌检定有细菌有

24、细菌由非生命的物质自然发生由非生命的物质自然发生自然发生说自然发生说、巴斯德与自然发生说、巴斯德与自然发生说巴斯德反驳自然发生说的三个实验巴斯德反驳自然发生说的三个实验第三个实验第三个实验三、奠基时期（生理学发展时期）三、奠基时期（生理学发展时期）、巴斯德与自然发生说、巴斯德与自然发生说巴斯德反驳自然发生说的三个实验巴斯德反驳自然发生说的三个实验三、奠基时期（生理学发展时期）三、奠基时期（生理学发展时期）、巴斯德与自然发生说、巴斯德与自然发生说巴斯德反驳自然发生说的三个实验巴斯德反驳自然发生说的三个实验德国医生和细菌学家，是德国医生和细菌学家，是细菌学的奠细菌学的奠基人基人。被称为。被称为“世

25、界传染病消防队队世界传染病消防队队长长”。主要贡献：主要贡献：1.创建了研究微生物的重要方法（固体创建了研究微生物的重要方法（固体培养基的配制、纯种分离技术、染色培养基的配制、纯种分离技术、染色技术、显微摄影等）技术、显微摄影等）2.分离了多种病原菌（鼠疫、霍乱、分离了多种病原菌（鼠疫、霍乱、结结核核等）；等）；3.提出了提出了Kochs postulates。3. 科赫科赫（1843-1910）Kochs postulates病原微生物总是在患传病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不染病的动物中发现而不存在于健康个体中；存在于健康个体中；这一微生物可以离开动这一微生物可以离开动物体，并被培

26、养为纯种物体，并被培养为纯种培养物；培养物；这种纯培养物接种到敏这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现感动物体后，应当出现特有的病症；特有的病症；该微生物可从患病的实该微生物可从患病的实验动物中重新分离出来，验动物中重新分离出来，并可在实验室中再次培并可在实验室中再次培养，并与原始病原微生养，并与原始病原微生物相同。物相同。四、发展时期（生物化学水平）四、发展时期（生物化学水平）始于二十世纪初，始于二十世纪初，代表人物：用酵母菌液发酵乙醇成功代表人物：用酵母菌液发酵乙醇成功E. Bchner 毕希纳（毕希纳（1897年）年）酵母细胞酵母细胞石英砂研磨石英砂研磨过过 滤滤滤液滤液葡萄糖葡萄糖酵母细胞酵母细胞酒精、酒精、CO2五、成熟时期（分子水平）五、成熟时期（分子水平） 亚历山大弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。1928年2月13日英国伦敦大学圣玛莉医学院细菌学教授弗莱明在他一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好，他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽然不生长见了。青霉