微生物学第一章前言

微生物学第一章前言第一页，共七十三页，2022年，8月28日

微生物学是生命科学中应用性很强的重要基础学科之一，其知识面覆盖微观世界和宏观世界两方面，内容涉及微生物的形态结构、生理生化、遗传变异、生态分布、传染与免疫、分类与鉴定等方面。目的：使大家掌握有关微生物的基本理论和知识，熟练掌握有关微生物的基本操作技术，能够分析和解决有关的实际问题。课程说明第二页，共七十三页，2022年，8月28日章节讲课内容学时第一章绪论2第二章

微生物的纯培养和显微技术

2第三章原核微生物8第四章真核微生物8第五章病毒6第六章微生物的营养4第七章微生物的新陈代谢4第八章微生物的生长6第九章微生物的遗传变异8第十章微生物的生态自学第十一章传染与免疫自学第十二章微生物的分类自学理论课学时分配（48学时）第三页，共七十三页，2022年，8月28日成绩考核：总成绩=平时成绩（30%）+笔试成绩（70%）平时成绩：作业、考勤微生物课的要求：有事要请假（辅导员批的请假条）提前5分钟到教室，迟到10分钟视为旷课作业要按时交第四页，共七十三页，2022年，8月28日教学目标与要求：1、掌握“微生物”与“微生物学”的概念2、了解微生物学的发展史3、了解微生物与人类关系及微生物学的发展趋势4、掌握微生物的五大共性及之间的关系5、掌握巴斯德、柯赫的贡献，柯赫定理第五页，共七十三页，2022年，8月28日

重点、难点

要求掌握微生物学发展历史中几位重要的奠基人物及其对微生物学的主要贡献；微生物的几大共性特征 第六页，共七十三页，2022年，8月28日第一章绪论

一、微生物及其特点二、微生物学及微生物学的发展历程三、微生物与人类的关系四、微生物学在生命科学发展中的重要作用五、21世纪微生物学展望第七页，共七十三页，2022年，8月28日

一、微生物与微生物学

1、什么是微生物

2、微生物所包括的类群

3、微生物的特点第八页，共七十三页，2022年，8月28日

微生物（Microorganism）是对所有肉眼看不见或看不清楚“形体微小、结构简单、进化低等，只能借助光学显微镜或电子显微镜才能看清楚个体形态的所有生物的总称1、什么是微生物（microorganism,microbe)

请结合实际谈谈微生物与人类的关系。第九页，共七十三页，2022年，8月28日2、微生物类群

微生物非细胞生物原核生物真核生物病毒（Virus)亚病毒因子(Subvirusfactor)细菌（真细菌、古生菌）放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真菌(Fungi)显微藻类（algae)原生动物(Protozoan)第十页，共七十三页，2022年，8月28日3、微生物的主要特征

（1）与其它生物共存的基本属性：

生长、繁殖、代谢、共用一套遗传密码、其基因组上含有与其他高等生物同源的基因等。这些反应了“生物高度统一性、同一性”

第十一页，共七十三页，2022年，8月28日（2）微生物特有的属性1.体积小，面积大2.吸收多，转化快3.生长旺，繁殖快4.适应强、易变异5.分布广，种类多第十二页，共七十三页，2022年，8月28日（1）体积小，面积大杆菌长度：2um1500个杆菌一个芝麻粒长10-100亿个杆菌1mg比表面积人1大肠杆菌30万由此产生了其他四个共性：第十三页，共七十三页，2022年，8月28日（2）吸收多，转化快Lac发酵细菌1小时分解自身重103-104倍的Lac 产朊假丝酵母合成蛋白质的能力是大豆的100倍，比食用牛强10万倍。微生物细胞被誉为“最高效化学转化机器”。活的化学工厂

第十四页，共七十三页，2022年，8月28日（3）生长旺、繁殖快代时E.coli12.5-20分Bacillussubtilis31分Saccharomycescerevisiae120分光合细菌144分小球菌7hr草履虫10.4hr

第十五页，共七十三页，2022年，8月28日4.适应强、易变异微生物有极其灵活的适应性，这是高等动生物无法比拟的，特别是在一些极端环境诸如高温、高酸、高盐、高辐射、高压等调节下有惊人适应能力第十六页，共七十三页，2022年，8月28日（5）分布广，种类多无处不有、无时不在人肠道：100－400种100万亿以上3－8厘米深度1克典型花园土壤中：细菌9.75X106

个放线菌2.08X106

个真菌1.19X105个藻类9.75X104

个 第十七页，共七十三页，2022年，8月28日二、微生物学及其发展历程

1.微生物学Microbiology：是一门在分子、细胞或群体水平上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、生态等生命活动规律、技术方法及其应用的一门学科。其根本任务是：发掘、利用、改善、保护有益微生物控制、消灭或改造有害微生物最终为人类社会的进步服务第十八页，共七十三页，2022年，8月28日

2.微生物学的发展简史微生物及微生物学的发展历程是一个漫长的过程的原因：个体微小外貌不显杂居混生因果难联第十九页，共七十三页，2022年，8月28日（1）史前期8000年前——1676年开创者：各国劳动人民特点：未见也未知细菌等微生物个体，但能利用微生物的有益活动进行生产实践第二十页，共七十三页，2022年，8月28日（2）初创期时间：1676－－1861开创者：列文虎克（Leeuwenhoek)特点：自制的单式显微镜观察到细菌的个体；对某些微生物形态进行了描述。第二十一页，共七十三页，2022年，8月28日第二十二页，共七十三页，2022年，8月28日（3）奠基期时间：1861－－1897开创者：Pasteur和Koch特点：①建立了一系列研究微生物所必要的独特方法；②开创了寻找病原微生物的“黄金时期”；③把微生物的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平；④微生物学以独立的学科形式开始形成。第二十三页，共七十三页，2022年，8月28日法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）第二十四页，共七十三页，2022年，8月28日（4）发展期时间：1897－－1953开创者：Buchner特点：①进入微生物生化水平的研究；②应用微生物的分支学科更为扩大；③开始寻找各种有益微生物代谢产物；④普通微生物学开始形成；

⑤青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进

第二十五页，共七十三页，2022年，8月28日时间：1953－－至今开创者：Watson和Crick特点：①微生物学从一门在生命科学中较为孤立的以应用为主的学科，成为一门十分热门的前沿基础学科；②在基础学理论的研究方面，逐步进入到分子水平的研究，微生物迅速成为分子生物学研究中的最主要的对象；③在应用研究方面，向着更自觉、更高效和可人为控制的方向发展。（5）成熟期理论—深入到分子生物学水平实践—深入到生物工程水平第二十六页，共七十三页，2022年，8月28日第二十七页，共七十三页，2022年，8月28日3.微生物学的奠基人及其贡献1）巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895法国）；化学家有机物对映异构贡献： (1)用曲颈瓶试验否定了“自然发生”说 有机溶液腐败原因的争论：外源微生物侵入说微生物自然发生说结论：“微生物天然存在，不能自然发生”

“腐败是空气中微生物侵入的结果”

第二十八页，共七十三页，2022年，8月28日第二十九页，共七十三页，2022年，8月28日第三十页，共七十三页，2022年，8月28日(2)微生物发酵生理学创始人

Glc 无O2

乙醇争论的本质：化学家纯化学反应； 生物学家与生物有关。巴斯德研究证明：Glc无O2转变成乙醇总伴随酵母菌生长发育“酒病”

Glc无O2生成乳酸总伴随污染乳酸菌结论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果”

“发酵是没有空气的生命活动”

第三十一页，共七十三页，2022年，8月28日(3)免疫学－－预防接种鸡霍乱弧菌减毒鸡霍乱菌苗鸡预防接种狂犬病毒减毒狂犬疫苗犬预防接种 (4)其他贡献巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物第三十二页，共七十三页，2022年，8月28日2）柯赫（RobertKoch）（1843～1910德国人）

(1)微生物基本操作技术方面的贡献

a）细菌纯培养方法的建立土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）b）涉及多种培养基、实现室内培养；C）建立细菌染色、显微观察技术 第三十三页，共七十三页，2022年，8月28日（2）为病原细菌的研究作出了突出贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌（1877）；b）发现分枝杆菌是肺结核的病原菌（获1905年诺贝尔奖）c）建立了确定病原菌的柯赫法则第三十四页，共七十三页，2022年，8月28日柯赫法则1、在每一相同病例中都出现某种微生物；2、能从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养物接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。第三十五页，共七十三页，2022年，8月28日柯赫法则第三十六页，共七十三页，2022年，8月28日4.微生物学发展史上的重大事件1546Fracastoro提出不可见到的生物引起疾病1676Leeuwenhoek发现了“animalcules”1765-1776Spallanzani反驳自然发生说1786Muller提出了第一个细菌分类1798Jenner介绍了牛痘疫苗1838－1839Schwann&Schleiden提出了细胞理论1857

Pasteur证明了乳酸发酵是由微生物引起的1861

Pasteur用曲颈瓶实验证明微生物非自然发生，推翻了争论以久的“自生说”1864

Pasteur建立了巴氏消毒法第三十七页，共七十三页，2022年，8月28日1867—1869Lister创立了消毒外科，并首次成功的进行了石炭酸消毒实验

Miescher发现核酸1876—1877Koch证明了炭疽病由炭疽杆菌引起1881

Koch等首创用明胶固体培养基分离细菌，巴斯德制备了炭疽菌苗1882

Koch发现结核杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)1883

Koch首次发表Koch氏法则。Metchnikoff阐述了吞噬作用。建立高压蒸汽灭菌和革兰氏染色法1884

Pasteur研究狂犬病疫苗成功，开创了免疫学第三十八页，共七十三页，2022年，8月28日1887

RichardPetri发明了双层培养皿1889Winogradsky发现硫循环和硝化细菌。Beijerinck首次分离根瘤菌1890VonBehring制备抗毒素治疗白喉和破伤风1891

Sternberg与巴斯德同时发现了肺炎链球菌1895

Ivanowsky提供烟草花叶病是由病毒引起的证据；Bordet发现互补现象1896

Büchner用无细胞存在的酵母菌抽提液对葡萄糖进行酒精发酵成功1899

Ross证实疟疾病原菌由蚊子传播1909—1910Ricketts发现立克次氏体；Ehrlich首次合成治疗梅毒的化学治疗剂第三十九页，共七十三页，2022年，8月28日1928

Griffith发现细菌转化1929

Fleming发现青霉素1935

Stanley首次提纯了烟草花叶病毒，并获得了它的“蛋白质结晶”1943

Luria和Delbück用波动实验证明细菌噬菌体的抗性是基因自发突变所致；Chain和Flory形成青霉素工业化生产的工艺1944

Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；Waksman发现链霉素1946—1947Lederberg和Tatum发现细菌的接合现象、基因连锁现象1949

Enders、Robbins和Weller在非神经的组织培养中，培养脊髓灰质炎病毒成功第四十页，共七十三页，2022年，8月28日1952

Hershey和Chase发现噬菌体将DNA注入宿主细胞；

Lederberg发明了影印培养法；

Zinder和Lederberg发现普遍性转导

1953Watson和Crick提出DNA双螺旋结构1956

Umbarger发现反馈阻遏现象1961

Jacob和Monod提出基因调节的操纵子模型1961—1966Holley、Khorana、Nirenberg等阐明遗传密码1969

Edelman测定了抗原蛋白质分子的一级结构1970—1972Arber、Nathans和Smith发现并提纯了限制性内切酶；Temin和Baltimore发现转录酶第四十一页，共七十三页，2022年，8月28日1973

Ames建立细菌测定法检测致癌物；

Cohen等首次将重组质粒转入大肠杆菌中获得成功1974

Khler和Milstein建立生产单克隆抗体的技术1977

Woese提出古生菌是有不同于细菌和真核生物的特殊类群；Sanger首次对ΦX174噬菌体

DNA进行了全序列分析1982—1983Cech和Altman发现具有催化活性的RNA（ribozyme）；McClintock发现的转座因子获得公认；

Prusiner发现朊病毒（prion）第四十二页，共七十三页，2022年，8月28日1983—1984Gallo和Montagnier分离和鉴定人免疫缺陷病毒；Mullis建立PCR技术1988

Deisenhofer等发现并研究细菌的光合色素1995

第一个独立生活的生物（流感嗜血杆菌）全基因序列测定完成1996

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2000

霍乱弧菌基因组测序完成第四十三页，共七十三页，2022年，8月28日与微生物学有关的诺贝尔生理或医学奖

NobelPrizeinPhysiologyorMedicine1901－2008之间有42项。总人数：80人美国46人，英国人11人，法国人8人，德国人7人，瑞士人4人，澳大利亚人3人，意大利人1人第四十四页，共七十三页，2022年，8月28日微生物学的分支学科（p10）第四十五页，共七十三页，2022年，8月28日三、微生物的发展对人类的影响

（人类生活在微生物的世界里）1、微生物是人类的朋友微生物造福人类 一）提高人类健康水平二）促进工业发展三）在农业生产中起积极作用四）环境保护：第四十六页，共七十三页，2022年，8月28日2、少数微生物是人类的敌人

第四十七页，共七十三页，2022年，8月28日第四十八页，共七十三页，2022年，8月28日第四十九页，共七十三页，2022年，8月28日四、微生物学在生命科学发展中的重要作用与地位

1、微生物是研究生物学基础理论最理想的实验材料，其研究成果促进了许多生物学重大理论的突破与发展。（1）DNA或RNA是生物遗传的物质基础肺炎球菌DNA物质的转化实验；烟草花叶病毒（TMV)拆合与重建实验；T4噬菌体对E.coli的侵染实验。第五十页，共七十三页，2022年，8月28日此外基因与酶的关系——“一种基因一种酶”假说遗传密码的破译基因表达调控机理的研究生物大分子合成的中心法则第五十一页，共七十三页，2022年，8月28日2、微生物学对现代生物技术的贡献动植物细胞培养技术;突变体筛选技术;DNA重组技术与基因工程;现代发酵工程的诞生第五十二页，共七十三页，2022年，8月28日3、微生物与“人类基因组计划”

微生物是基因组研究的模式生物1995年流感嗜血杆菌全基因组测序，1996年詹氏甲烷球菌全基因组测序，1997年E.coli4100个基因测序，1997年啤酒酵母5800个基因测序。20多种微生物全基因先行测序为人类基因组计划提供经验和方法。第五十三页，共七十三页，2022年，8月28日微生物作为模式生物具有如下优点：（1）结构简单；（2）微生物培养成本低、群体数量大，易于获得统计学上可信度高的结果；（3）微生物生长速度快，倍增时间短，极大缩短了世代培养研究所需周期。第五十四页，共七十三页，2022年，8月28日五、21世纪微生物学展望21世纪是生命科学的世纪（1）以微生物作材料继续探讨生命现象

第五十五页，共七十三页，2022年，8月28日用微生物技术解决人类面临的热点问题

第五十六页，共七十三页，2022年，8月28日食品微生物的未来：预防食品腐败控制食源性感染微生物资源的开发利用菌种改良和基因工程微生物在农副产品加工中的应用食品加工、制造中微生物的控制和消除微生物性的不安全因素第五十七页，共七十三页，2022年，8月28日作业题：1、什么是微生物？有那些种类？2、微生物有那五大共性？它们之间有何关系？3、简述巴斯德、柯赫对微生物学得贡献。第五十八页，共七十三页，2022年，8月28日微生物的显微照片第五十九页，共七十三页，2022年，8月28日E.coli-Gram-negative,facultativelyanaerobic,rodprokaryote;withmultipleflagellaandfimbriae.E.colicancauseurinarytractinfections,traveler'sdiarrheaandnosocomialinfections第六十页，共七十三页，2022年，8月28日Staphylococcusaureus-Gram-positive,MRSA,coccusprokaryote(dividing);causesfoodpoisoning,toxicshocksyndromeandskinandwoundinfectionssuchasscaldedskinsyndrome,scarletfever,erysipelasandimpetigo第六十一页，共七十三页，2022年，8月28日Tobaccomosaicvirus(TMV,RNAvirus第六十二页，共七十三页，2022年，8月28日T4bacteriophage(DNAvirus).第六十三页，共七十三页，2022年，8月28日InfluenzaAvirus(RNAvirus,OrthomyxoviridaeFamily第六十四页，共七十三页，2022年，8月28日HIVinfection.BuddingreleaseofHIVinhumanlymphtissue(RNAvirus,RetroviridaeFamily第六十五页，共七十三页，2022年，8月28日Falseyeastfungus(Rhodotorulaglutinis).第六十六页，共七十三页，2022年，8月28日Candidaalbicans-yeastandhyphaestages.Ayeast-likefunguscommonlyoccuringonhumanskin,intheupperrespiratory,alimentary&femalegenitaltracts.Thisfungushasadimorphiclifecy