绪论 微生物学

1、微生物学绪论1身边的微生物2禽流感是禽流行性感冒（AvianInfluenza，AI）的简称，这是一种由甲型流感病毒的一种亚型引起的传染性疾病综合症，被国际兽疫局定为类传染病，又称真性鸡瘟或欧洲鸡瘟。 3印尼村民在焚毁受感染的鸡 韩国卫生官员掩埋受感染的鸭子 4出现禽流感症状的婴儿在越南河内的一家医院接受治疗 5Severe Acute Respiratory Syndrome严重的急性呼吸综合症 非典SARS（萨斯）6Human Immunodeficiency VirusAcquired Immunodeficiency Syndrome12.17891011Eukaryotic Micr

2、oorganisms12 13青霉菌14 曲霉(Aspergillus)Aspergillus variecolor15 绪 论 16绪 论一、微生物二、微生物学三、微生物学发展简史17（一）概念： 是一类结构简单、体积微小、肉眼直接看不见，必须借助显微镜才能观察到的微小生物。 一、 微生物(microorganism)18 （二） 微生物的五大共性体积小，面积大吸收多，转化快适应强，易变异生长旺，繁殖快分布广，种类多191体积小、面积大比表面积=面积/体积乳酸杆菌 120,000豌豆 6.0鸡蛋 1.5体重200磅的人 0.320病毒0.2 m杆状细菌0.52.0 m支原体立克次氏体衣原体0

3、.20.5 m放线菌菌丝直径 0.21.0 m霉菌菌丝直径 210m酵母菌155 30 m21 吸收多，转化快3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食 1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食 大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖发酵乳糖的细菌在1小时内就可以分解相当于其自身重量1,00010,000倍的乳糖，产生乳酸。1公斤酵母菌体，在一天内可发酵几千公斤的糖，生成酒精。223 生长旺，繁殖快例如：Escherichia coli (大肠杆菌)在最适的生长条件下，每12.520分钟细胞就能分裂一次。 若按平均20min分裂1次计，则1h可分裂3次，每昼夜可分裂72次，这时，原初的个细菌已产生了4 72

4、2 366 500万亿个后代，总重约可达4 722t。若将细菌平铺在地球表面，能将地球表面覆盖。 23在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般为108109个/ml。利用微生物的这一特性就可以实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜酵母时，几乎每12小时就可以收获一次。谷氨酸短杆菌：摇瓶种子50吨发酵罐，52小时内细胞数目可增加亿倍。244 种类多、分布广除了火山的中心区域等少数地方外 ， 万米深海、85公里高空、 地层下2千米和427米沉积岩中都发现有微生物存在。更重要的是在于微生物的生理代谢类型多、代谢产物种类多。例如：分解地球上贮量最丰富的初级有机物天然气、石油、纤维素、木质素的能力为微生

5、物所垄断；微生物有着最多样的产能方式，诸如细菌的光合作用，化能合成作用，各种厌氧产能途径等；生物固氮作用；合成各种次生代谢产物；抵抗极端环境的能力；分解氰、酚、多氯联苯等有毒和剧毒物质的能力，等等。255 易变异、适应强 突变频率一般为10-510-10，但因结构简单，繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。 任何有其它生物生存的环境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。26 青霉素产量变异、耐药性变异举例eg：青霉素生产菌 Penicillium chrysogenum(产黄青霉)的产量，1943年为每 ml发酵液中含20U青霉

6、素。60多年来，经过世界各国微生物遗传育种工作者的不懈努力使该菌产量变异逐渐积累，加上发酵条件的改进，目前世界上先进国家的发酵水平每毫升已超过5万U，甚至接近10万U。27（三）微生物的分类生物的界级分类学说：是在认识发展过程中存在的对生物分类的不同阶段的不同观点。如：二界系统三界系统四界系统五界系统六界系统三原界系统1、 微生物在自然界的地位28 动物界 植物界 单细胞藻类 原生生物界 原生动物 有细胞结构 真菌界 古细菌 蓝细菌 原核生物界 细菌 放线菌 螺旋体 支原体、衣原体、立克次氏体 无细胞结构 病毒界 微生物真核生物真病毒亚病毒生物界六界系统示意图29真核细胞型微生物细胞核分化程度

7、高，有核膜和核仁；细胞器完整；DNA和RNA同时存在。如真菌（酵母菌和霉菌）、原生生物（单胞藻类和原生动物）原核细胞型微生物细胞核分化程度较低，仅有原始核，无核膜、核仁；细胞器很不完善（极少或没有）；DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、 支原体、 衣原体 、立克次体、 螺旋体。非细胞型微生物是最小的一类微生物。无典型的细胞结构；只能在活细胞内生长繁殖；仅由一种核酸（DNA或RNA）和蛋白质组成如病毒、类病毒 、拟病毒、朊病毒等。 2、微生物的基本类型 三大类30原核细胞真核细胞细胞核有明显核区，无核膜、核仁有核膜，核仁细胞器无线粒体，能量代谢和许多物质代谢在质膜上进行有线粒

8、体，能量代谢和许多合成代谢在线粒体中进行核糖体分布在细胞质中，沉降系数为70S分布在内质网膜上，沉降系数为80S 原核细胞和真核细胞的区别真核细胞原核细胞31 分类单元/单位:界 Kingdom门 Phylum（或Division）亚门纲 Class 亚纲超目目 Order 亚目 科 Family 亚科 族 亚族 属 Genus 种 Species3、微生物的分类单位321）原核生物分类系统： 伯杰氏系统细菌学手册2）真菌分类系统：Aninsworth（1973）真菌分类系统真菌界分为黏菌门和真菌门33 种是最基本的分类单位，种下还有亚种、菌株和型等几个概念：菌株：由单细胞繁殖而成的纯种群体种

9、：是一大群表型特征高度相似、亲缘关系及其接近，与同属内其他种有着明显差异的菌株的总称。型：细菌种内的分类形式属：生物学性状基本相同，具有密切关系的一些种组成的分类单位34国际通用：拉丁双名法。由属名和种名两部分组成，前为属名（用名词并以大写字母开头，斜体），后为种名（用形容词，小写，斜体）。另外种名后常加上命名者的姓氏（正体排列），也可以省略。当该种是一个亚种时，学名用三名法4、细菌的命名351）双名法：属名+种名 eg：Escherichia coli 埃希氏大肠杆菌2）三名法：属名+种名+亚种名（缩写为subsp.正体） eg：Bacteroides fragilis subsp. ova

10、tus 脆弱拟杆菌卵形亚种3）菌株的名称置于学名后，用字母、符号、编号等表示 eg：E. coli B, E. coli K124）通俗名：除学名外，细菌还有俗名。 eg：结核分枝杆菌 学名：Mycobacterium tuberculosis俗名：结核杆菌 tuberclebacillus（TB）361、参与自然界的物质循环碳素循环，氮素循环，S、P、Fe等元素的循环2、工农业生产上农业上：以菌治虫、治病、治草、增肥、促长工业上：发酵生产食品、饮料，厌氧纯种发酵（乙醇、丙酮、甘油等生产），深层液体通气搅拌培养（例如：抗生素、有机酸、酶制剂等），工程菌的利用。3、医药保健上：外科消毒法的建立：

11、降低死亡率抗生素治疗、生化药物绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的，而且有些是必需的。（四）微生物的作用37C、H、O在自然界中的循环CO2+H2O O2+CH2O 醇、有机酸 H2+CO2光合作用发酵作用呼吸作用CH4甲烷产生作用化石燃料有氧条件无氧条件38（一）微生物学的定义是在细胞、分子或者群体水平上研究微生物的形态结构、生理代谢、遗传变异、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、医药卫生和生物工程等领域的科学。根本任务：发掘、利用和改善有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物二、微生物学（microbiology）391、按研究微生物的基本生命活动规律为目的分2、按

12、微生物的应用领域分3、按研究对象分4、按微生物所在的生态环境分5、按实验技术操作分 （二）微生物学的分科40三、微生物学发展简史感性认识阶段（经验时期）形态学发展时期（初创时期）生理学发展时期（奠基时期）分子生物学发展阶段（成熟时期）41细菌冶金沤粪肥田提倡轮作麦曲治泻防重于治刮骨疗毒种痘防花制曲酿酒（一）经验时期42丰富多彩的酒文化远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料人类最早发明的酒43我国古代的酿酒作坊（四川新都县出土的汉代画像）44（二）形态学发展阶段 初创时期1664年， 荷兰人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜45 1676年荷兰人列文虎克用自磨镜片，创造了一架能放大26

13、6倍的原始显微镜检查了污水、齿垢、粪便等，发现了许多肉眼看不见的微小生物，正确描述了微生物的形态有球形、杆状和螺旋样，为微生物的存在提供了科学依据。46A drawing of one of the microscopes showing the lens a; mounting pin b; and focusing screws c and d.Leeuwenhoeks drawings of bacteria from the human mouth.lensObject being viewedscrewsadjusting（到1861年近200年的时间里，对微生物的研究仅停留在形态描

14、述的低级水平上。47（三）、生理学发展阶段（奠基期 ）代表人物和重要事件481、(Edward Jenner,17491823)1796年首创用牛痘预防天花，为预防医学开辟了广阔途径。492、(Louis Pasteur,18221895)首先实验证明有机物发酵和腐败是由微生物引起，而酒类变质是因污染了杂菌所致。自此，微生物学成为一门独立学科。成功研制鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗。50 彻底否定了自然发生说证实发酵由微生物引起巴斯德的功绩 免疫学预防接种 发明巴氏消毒法51无菌营养液出现微生物无菌营养液无生命出现加热无菌营养液无生命出现巴 斯 德 的曲颈瓶实验52巴斯德发现免疫现象几星期后42-4

15、3 下培养的老龄炭疽菌获免疫力37 下培养的新鲜炭疽菌533、(Robert Koch,18431910)创用了固体培养基和纯培养技术，创用了染色方法和实验动物感染，为发现多种传染病的病原菌提供实验手段。柯赫法则：1.特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康人中不存在。2.该病原菌能被分离培养得纯种。3.该纯培养物接种至易感动物，能产生同样病症。4.自人工感染的实验动物体内能重新分离得该病原菌纯培养。54柯赫的功绩提出病原菌学说 提出柯赫法则创立了纯培养技术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 55划线法获得单菌落 柯赫定理图示单菌落巴斯德（法）和柯赫（

16、德）是微生物学的奠基人 564、(Joseph Lister,18271912)首创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具以防术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。57霉菌菌落周围出现抑制萄葡球菌生长的抑制现象产黄青霉菌落细菌生长抑制区域正常细菌生长区域58迅速发展：病毒学：、1892年，俄国伊凡诺夫斯基发现烟草花叶病毒第一个被发现的病毒。、1897年，德国Frasch等发现牛口蹄疫病毒、1901年，美国分离出人黄热病病毒。免疫学：、1796年，英国Jenner发明了接种牛痘疫苗预防天花的方法。、巴斯德发明了鸡霍乱疫苗、炭疽疫苗、狂犬病疫苗化学治疗与抗生素：、1909年，德国欧立希合成了治

17、疗梅毒的化学药物砷凡钠明和新砷凡钠明。、1929年，英国Fleming发现了抗生素。59Sir Alexander Fleming discovered the antibiotic penicillin. He had the insight to recognize the significance of the inhibition of bacterial growth in the vicinity of a fungal contaminantAlexander Fleming (1881-1955)601944年，Avery通过实验证实了遗传物质是DNA（四）分子生物学发展阶段（

18、成熟期）61、现代发酵工业的形成：1941年，Florey & Chain 将青霉素投入生产，是通气培养微生物的开端，将微生物学与工程学结合。（四）分子生物学发展阶段（成熟期）62、J.D.Waston, H.F.C.Crick发现DNA双螺旋模型63成熟期特点微生物学成为十分热门的前沿基础学科微生物成为生物学研究中的最主要对象生物工程中，发酵工程是最成熟的应用技术 64微生物学的发展促进了人类的进步微生物与医药卫生微生物与农牧业微生物与工业微生物与食品微生物与环保微生物与生物工程（21世纪的微生物学）65用“工程菌”生产药物干 扰 素脑 菲 肽胰 岛 素乙肝疫苗众抗生素各种单克隆抗体免疫血清微生物与医药卫生66 菌体蛋白饲料 饲 料 酵 母 维 生 素 饲 料 发 酵