微生物学 绪论

微生物学与免疫学MicrobiologyandImmunology授课人：黄凤杰hfengj@163.com1、周德庆，《微生物学教程》，第2版，高等教育出版社，20022、周长林，《微生物学》，第1版，中国医药科技出版社，20033、吴敏毓编著，《医学免疫学》，中国科学技术大学出版社，20034、I.E.Alcamo著，林稚兰等译，《微生物学》全美经典学习指导系列，科学出版社，20025、J.Nicklin,K.Graeme-Cook,T.Paget&R.Killington著，林稚兰等译，《微生物学》现代生物学精要速览系列，科学出版社，20006、P.M.Lydyard,A.Whelan&M.W.Fanger著，林慰慈等译，《免疫学》现代生物学精要速览系列，科学出版社，2001

参考资料概论2、微生物学及其分科

1、微生物概述3、免疫与免疫学4、微生物学与免疫学发展简史6、微生物学与免疫学在药学中的应用5、微生物学发展趋势

微生物（Microorganism）是一群形体微小、结构简单，必须借助显微镜才能观察到的微小生物的总称。

1、微生物概述微生物的种类非细胞型：病毒、类病毒和朊病毒

原核细胞型真核细胞型真菌单细胞藻类原生动物古细菌、蓝细菌、细菌放线菌、螺旋体、支原体衣原体、立克次体体积小，面积大代谢强，繁殖快易变异，适应强种类多，分布广2、微生物的特点

微生物大小近似值

细胞类型病毒0.01-0.25µm

非细胞型细菌0.1-10µm

原核生物真菌2µm->1m

真核生物原生动物2-1000µm真核生物藻类1µm-几米真核生物微生物形态大小和细胞类型体积小比表面积=表面积/体积乳酸杆菌120,000豌豆6.0鸡蛋1.5体重200磅的人0.3面积大每天消耗与体重等重的粮食每天消耗两倍于体重的粮食每小时消耗2000倍于体重的糖!代谢强表1－3若若干微微生物的代时时及每日增殖殖率微生物名称代代时时每每日分分裂次数温温度每每日增殖殖率

乳酸菌菌38分分38252.7×1011大肠杆菌18分80371.2×1024根瘤菌110分13258.2×103枯草杆菌31分46307.0×1013光合细菌144分10301.0××103酿酒酵母120分12304.1××103小球藻7小时时3.42510.6

念珠藻*23小时1.04252.1硅硅藻17小时1.4202.64草草履虫10.4小时2.3264.92

*为念珠蓝菌属属(Nostoc)的的旧称，与与细菌同属原原核生物。繁殖快突变频率一般般为10-5～10-10，但因繁殖快快，数量多，，与外界环境境直接接触，，因而在短时时间内可出现现大量变异的的后代。例如，青霉素素生产菌Penicilliumchrysogenum(产黄青霉)的产量1943年为每毫升发酵液液中含20单单位青霉素，经过世界各各国微生物遗遗传育种工作作者的不懈努努力,使该菌菌产量变异逐逐渐积累，加加上发酵条件件的改进，目目前发酵水平平每毫升超过过5万单位，，甚至接近10万单位。微生物的数数量性状变异异和育种使产产量提高的幅幅度之大，是是动植物育种种工作中绝对对不可能达到到的。正因为为如此，几乎乎所有微生物物发酵工厂都都十分重视菌种选育工作作。易变异抗热性：海洋深处的一一些硫细菌可可以在250℃甚至在300℃的高高温下正常生生长；自然界中细菌菌生长的最高高温度可以达达到113℃；些细菌的芽芽孢，需加热热煮沸8小时时才被杀死；；抗寒性：大多数细菌能能耐受0~－－196℃的的任何低低温，甚至在在－256℃℃下存活；有些微生物可可在―12℃~―30℃的低温生长；；抗酸碱：细菌菌能耐受并生生长的pH范范围：pH0.5~13；耐渗透压：蜜蜜饯、腌制品品，饱和盐水水（NaCl,32%)中都有微生物生生长；抗压力：有些些细菌可在1400个大大气压下生长长；适应强任何有其它生生物生存的环环境中，都能能找到微生物物。而在其它它生物不可能能生存的极端端环境中也有有微生物存在在。微生物在长期期进化过程中中产生了许多多灵活的代谢谢调控机制，，并有很多种种类的诱导酶酶，具有极强强的适应性分布广高等生物的分分布区域常有有明显的地理理限制，要扩扩大分布范围围往往要靠人人类或其它生生物的散播。。而微生物因因其体积小、、重量轻，故故可以到处传传播，地球上上除了火山口口以外，在在人和动植植物的体内外外、土壤、江江、河、湖、、海、温泉、、雪山、岩石石、沙漠、空空气等中到处处都有微生物物。△万米深海中的的硫细菌；△几万米高空中中的细菌和真真菌；△地层下128米和427米沉积岩中中的细菌。种类多我们认识的动动物约有150万种，植植物约有50万种，微生生物约有10万种。由于于微生物的发发现和研究比比动、植物晚晚得多，加上上鉴定种的工工作以及划分分种的标准较较为困难，所所以首先着重重研究的是与与人类关系最最密切的那些些种。目前比较肯定定的微生物种种数约为10万种，随着分离、、培养方法的的改进和研究究工作的深入入微生物的新新种、新属、、新科乃至新新目、新纲屡屡见不鲜。即即使是发现最最早的较大型型的微生物———真菌，现现在还以每年年约1,500个新种的的速度递增。。主要微生物的的种数种数数低限限倾倾向性种数数高高限限病病毒与立克次次氏体1,2171,2171,217支支原体424242

细菌与与放线菌1,0001,5001,500蓝蓝细菌1,2271,5002,500藻藻类15,05123,10023,100

真菌菌37,17547,30068,939

原生动物物24,06824,06830,000总总计79,78098,727127,298微生物获取营营养的方式多多种多样，其其食谱之广是是动植物完全全无法相比的的！纤维素、木质质素、几丁质质、角蛋白、、石油、甲醇醇、甲烷、天然气气、塑料、酚酚类、氰化物物、各种有机机物均可被微生物物作为粮食更重要的是在在于微生物的的生理代谢类类型多、代谢谢产物种类多多!2、微生物学学及其分科微生物学（microbiology）生物学的一个个分支，是研研究微生物在在一定条件下下的形态、结结构、生理、、遗传变异，，以及微生生物的进化、、分类及其与与人类、动植植物、自然界界相互关系的的一门学科。。微生物学的分分科研究微生物学学的基本方法法（1）显微镜镜技术（2）无菌技技术（3）纯种分分离技术（4）纯种培培养技术3、免疫与免免疫学（一）免疫（（immune）的概念念1.传统的的免疫：机体体对病原微生生物再感染的的抵抗力；2.现代的的免疫：机机体免疫系统能够识别“自自己(self)”和““非己(nonself)”，并发发生特异性的的免疫应答排除抗原性异异物；或被诱诱导而处于对对这种抗原物质呈不活化化状态（免疫耐受），借此维持持机体内环境境的稳定。免疫的基本功功能免疫学(immunology)研究机体免疫疫系统的组织织结构和生理理功能的科学学。如：抗原物质质、免疫系统统、免疫应答答过程及其调调节、免疫疾疾病发病机制制、免疫性疾疾病的诊断、、预防和治疗疗、免疫实验验技术（一）微生物物的发现我国在8000多年前的的新石器时代代早期就出现现了酿酒技技术我国商代酿酒酒技术已有很很大的发展，，已逐渐从农农业中分化出出来成为独立立的手工业，，出现了一些些酿酒工场我国古代的各各种酒器4、微生物学学与免疫学发发展简史4000年前前埃及人已学学会烘制面包包和酿制果酒酒；2500年前前发明酿酱、、醋，用曲治治消化道疾病病；公元2世纪，，张仲景：禁禁食病死兽类类的肉和不清清洁食物；公元六世纪(北魏时期)，《齐民要要术》详细地地记载了制曲曲、酿酒、制制酱和酿醋等等工艺。公元前112年-212年间，华佗佗：“割腐肉肉以防传染””；公元九世纪痘痘浆法、痘衣衣法预防天花花；公元九世纪到到十世纪我国国已用细菌浸浸出法开采铜铜。到了16世纪纪，古罗巴医医生G.Fracastoro才明明确提出疾病病是由肉眼看看不见的生物物(livingcreatures)引起起的1676年，，微生物学的的先驱荷兰人人安东·列文文虎克（Antonyvanleeuwenhoek，1632～1723）首次观察到了细菌。他他没有上过大大学，是一个个只会荷兰语语的小商人，，但却在1680年被选选为英国皇家家学会的会员员。1674年年他开始观观察细菌和和原生动物物

；1677年年他首次描描述了昆虫虫

、狗和和人的精子子

；1684年年他准确确地描述了了红细胞；；1680年年被选为英英国皇家学学会的会员员；1702年年他指出在在所有露天天积水中都都可以找到到微生物。。他一生磨制制了400多个透镜镜

。他的的遗物中有有一架简单单的透镜，，其放大率率竟达270倍!（二）微生生物学的奠奠基法国人巴斯斯德（LouisPasteur））（1822～1895）德国人柯赫赫（RobertKoch）（1843～1910）1.巴斯德德(1)证证实发酵由由微生物引引起；(2)否否定了“自自然发生””学说；(3)免免疫学———预防接种种首次研制成成炭疽热疫疫苗、禽霍霍乱疫苗、、狂犬疫疫苗(4)其他他贡献巴斯德消毒毒法：60～65℃℃作短时间间加热处理理，杀死有有害微生物物曲颈瓶试验验2.柯赫细菌纯培养养方法的建建立土豆切面→营养养明胶→→营养琼琼脂（平皿皿）（1）微生生物学基本本操作技术术方面的贡贡献配制培养基基技术染色观察和和显微摄影影流动蒸汽灭灭菌（2）对病病原细菌的的研究作出出了突出的的贡献：发现了许多多病原菌，，如炭疽杆杆菌、结核核杆菌、霍霍乱弧弧菌等；证明某种微微生物是否否为某种疾疾病病原体体的基本原原则——著名的的柯赫原则1、在每每一相同病病例中都出出现这种微微生物；2、要从从寄主分离离出这样的的微生物并并在培养基基中培养出出来；3、用这种种微生物的的纯培养接接种健康而而敏感的寄寄主，同样样的疾病会会重复复发生；4、从试试验发病的的寄主中能能再度分离离培养出这这种微生物物来。（三）微生生物学发展展过程中的的重大事件件1935StanleyTMV结晶1944Avery证证实转化过过程中DNA是遗传传信息的载载体；1953Watson和Crick提提出DNA双螺旋结结构；1952-1961Monod&Jacob操操纵子子学说；1891VonBehring制备备抗毒素治治疗白喉和和破伤风；；1892Ivanovsky首次发现了了烟草花叶叶病毒（TMV）；1928Griffith发现细菌菌转化－DNA是遗传的物物质基础；1929Fleming发发现现青霉素；；1970～～1972Arber、、Smith和Nathans发发现并提纯纯了DNA限限制性性内切酶1977Woese提提出古生菌菌是不同于于细菌和真真核生物的的特殊类群群;Sanger首次对对f×174噬噬菌体DNA进行了了全序列分分析；1982～～1983Prusiner发现现朊病毒(prion)；1983～～1984Mullis建立立PCR技技术；1995第第一个独立立生活的细细菌(流感感嗜血杆菌菌)全基因因组序列测测 定完成成；1996第第一个自自养生活的的古生菌基基因组测定定完成；1997第第一个真真核生物(啤酒酵母母)基因组组测序完成成；微生物基因因组学研究究将全面展展开以了解微生生物之间、、微与其他他生物、微微与环境的的相互作用用为内容的的微生物生生态学、环环境微生物物学、细胞胞微生物学学等将在基基因组信息息的基础上上获得长足足发展。微生物生命命现象的特特性和共性性将更加受受到重视微生物产业业将呈现全全新的局面面微生物与其其