微生物课件微生物与微生物学

微生物课件微生物与微生物学第1页，共67页，2023年，2月20日，星期四一.微生物学：生命科学相关专业本科生的必修基础课课程学习为生命科学的进一步学习及以后的相关工作打下宽厚的基础知晓微生物的基本特性及其生命活动规律；牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识；了解微生物学科的发展前沿、热点和问题。学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定；微生物与其他生物的相互关系及其多样性；在工、农、医等方面的应用等。第2页，共67页，2023年，2月20日，星期四教学内容：

第1章微生物与微生物学第2章微生物细胞结构与功能第3章原核微生物第4章真核微生物第5章病毒第6章微生物的营养第7章微生物的代谢第8章微生物的生长繁殖及其控制第9章微生物的遗传和变异第10章微生物生态总学时56学时，每次课2学时，共28次课第3页，共67页，2023年，2月20日，星期四参考书及多媒体辅助课件:1．"Brock'sBiologyofMicroorganism10TH"，MichaelT.MadiganJohnM.MartinkoJackParker，PrenticeHall，20022．“Microbiology”，LansingM.Prescott,DonaldKlein,JohnHarley，McGraw-HillHigherEducation，2002及其中译本（沈萍等，高等教育出版社，2003）3．"MicrobeZoo"CD-ROM,theMichiganStateUniversityBoardofTrustees,19984．《微生物学教程》,周德庆，高等教育出版社，20025.《微生物学》，黄秀梨，

高等教育出版社,2000第4页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物学国内主要刊物微生物学杂志中国微生物学会辽宁省微生物学会辽宁省微生物研究所http://wswxb.periodicals./default.htmlhttp://wswxzz.periodicals./default.htmlhttp://wswxtb.periodicals./default.html微生物学报中国微生物学会中国科学院微生物研究所微生物学通报中国微生物学会中国科学院微生物研究所第5页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物学主要国际刊物MicrobiologyandMolecularBiologyReviews

JournalofBacteriology

AppliedandEnvironmentalMicrobiology第6页，共67页，2023年，2月20日，星期四

TrendsinMicrobiologyResearchinMicrobiologyFEMSMicrobiologyReviewsFEMSMicrobiologyLettersJournalofMicrobiologicalMethods/locate/resmic/locate/jmicmeth第7页，共67页，2023年，2月20日，星期四ArchivesofMicrobiology

http://link.springer.de/link/service/journals/00284http://link.springer.de/link/service/journals/00203http://link.springer.de/link/service/journals/00253第8页，共67页，2023年，2月20日，星期四LettersinAppliedMicrobiology

MolecularMicrobiology

JournalofAppliedMicrobiology

CellularMicrobiology第9页，共67页，2023年，2月20日，星期四JournalofBasicMicrobiologyCanadianJournalofMicroiologyhttp://www.nrc.ca/cisti/journals/canada第10页，共67页，2023年，2月20日，星期四配套教学网站：华中农业大学→南湖教苑→精品课程→

微生物学

第11页，共67页，2023年，2月20日，星期四绪论了解微生物是什么？做什么？以及它们与人类的特殊关系（历史、现在与未来）。明确微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要作用和地位（学习微生物学课程的重要性）。展望微生物学的未来第12页，共67页，2023年，2月20日，星期四一、微生物学的研究对象二、微生物的发现和微生物学的建立与发展三、微生物的类群与特点四、微生物与我们-----微生物的作用五、未来微生物学的发展绪论讲授内容√第13页，共67页，2023年，2月20日，星期四虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的1%第14页，共67页，2023年，2月20日，星期四一、微生物学的研究对象微生物----所有形体微小，单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的、甚至没有细胞结构的低等生物的通称。微生物类群十分庞杂，包括：

不具细胞结构的病毒、类病毒、朊病毒单细胞的立克次氏体、支原体、衣原体、细菌、放线菌属于真菌的酵母菌与霉菌单细胞藻类、原生动物等第15页，共67页，2023年，2月20日，星期四二、微生物的发现和微生物学的建立与发展绪论讲授内容（一）微生物的发现（二）微生物学的奠基1.巴斯德2.柯赫（重点：巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献）（三）微生物学发展过程中的重大事件（四）20世纪的微生物学（微生物学的发展历程及与生物学的关系）（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（重点）1.微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象2．对生命科学研究技术的贡献3．微生物与“人类基因组计划”（六)我国微生物学的发展（七）微生物学展望√√第16页，共67页，2023年，2月20日，星期四我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒；4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著“齐民要术”；公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(livingcreatures)引起的；二、微生物的发现和微生物学的建立与发展（一）微生物的发现第17页，共67页，2023年，2月20日，星期四1664年，英国人虎克（RobertHooke）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次观察到了细菌。第18页，共67页，2023年，2月20日，星期四1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。列文虎克利用业余时间制造过400多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为50~200倍，第19页，共67页，2023年，2月20日，星期四（二）微生物学的奠基二、微生物的发现和微生物学的建立与发展法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）第20页，共67页，2023年，2月20日，星期四

巴斯德的贡献：1、彻底否定了“自然发生”学说 巴斯德自制了一个具有长而弯曲的曲颈瓶，其中装有有机物浸提液，经灭菌后瓶内一直保持无菌状态，有机物不腐败。2、证实发酵是由微生物引起的 巴斯德证明了酒精发酵是由酵母菌引起的。乳酸发酵，醋酸发酵，丁酸发酵是由不同微生物引起的。3、免疫学方面的贡献 巴斯德发明用接种减毒细菌来预防鸡霍乱，牛、羊炭疽病，并首次制成了狂犬疫苗。4、发明了巴氏消毒法（62oC-63oC/30分钟），该方法解决了当时法国的“酒病”问题。法国微生物学家巴斯德奠定了微生物生理学基础第21页，共67页，2023年，2月20日，星期四1、彻底否定了“自然发生”学说巴斯德自制了一个具有长而弯曲的曲颈瓶，其中装有有机物浸提液，经灭菌后瓶内一直保持无菌状态，有机物不腐败。巴斯德的贡献：第22页，共67页，2023年，2月20日，星期四2、证实发酵是由微生物引起的 巴斯德证明了酒精发酵是由酵母菌引起的。乳酸发酵，醋酸发酵，丁酸发酵是由不同微生物引起的。3、发明了巴氏消毒法（62oC-63oC/30分钟），该方法解决了当时法国的“酒病”问题。4、免疫学方面的贡献 巴斯德发明用接种减毒细菌来预防鸡霍乱，牛、羊炭疽病，并首次制成了狂犬疫苗。第23页，共67页，2023年，2月20日，星期四科赫的贡献：1、建立了微生物的一系列重要方法：固体培养基技术：马铃薯块培养明胶平板琼脂平板分离和纯种培养技术微生物染色法2、分离到多种传染病的病原菌： 炭疽病菌（1877年） 结核病菌（1882年） 链球菌（1882年） 霍乱弧菌（1883年）3、创立了病原微生物的柯赫法则①患病动物体内存在病原菌②从感病个体内可分离出病原菌的纯培养体③病原菌的纯培养接种健康动物会引起相同的病症 ④相同的病原菌可以从接种动物体内分离出是有史以來最偉大的細菌學家之一。他在結核菌方面的成就，使他獲得1905年的醫學諾貝爾獎金。第24页，共67页，2023年，2月20日，星期四柯赫法则：

①患病动物体内存在病原菌②从感病个体内可分离出病原菌的纯培养体③病原菌的纯培养接种健康动物会引起相同的病症④相同的病原菌可以从接种动物体内分离出第25页，共67页，2023年，2月20日，星期四1867Lister创立了消毒外科；（三）微生物学发展过程中的重大事件1890VonBehring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；1892Ivanovsky提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；1928Griffith发现细菌转化；1929Fleming发现青霉素；1944Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；1953Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；1970～1972Arber、Smith和Nathans发现并提纯了

DNA限制性内切酶第26页，共67页，2023年，2月20日，星期四1977Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群

Sanger首次对f×174噬菌体DNA进行了全序列分析；1982～1983Prusiner发现朊病毒(prion)；1983～1984Mullis建立PCR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；第27页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物学的建立与发展微生物学的发展阶段史前期初创期1676~1860

1676年AntonvanLeeuwenhoek发现了“微动体”的存在。奠定期1861~1896Pasteur、koch开创了微生物学研究领域；微生物学的研究也从形态描述上升到生理学水平。发展期1897~1952开创了微生物生物化学研究的新时期；普通微生物学已形成一门学科。成熟期1953~DNA结构模型的建立使微生物成为分子生物学的重要研究对象和生物工程的主角。第28页，共67页，2023年，2月20日，星期四一、微生物的定义微生物是所有形体微小，肉眼难以看清的单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的、甚或没有细胞结构的低等生物的通称。要点回顾第29页，共67页，2023年，2月20日，星期四非细胞型微生物：病毒、类病毒、朊病毒、拟病毒细胞型微生物原核微生物：细菌、放线菌、古细菌蓝细胞、支原体等真核微生物：真菌（霉菌、酵母菌）藻类、原生动物等二、微生物的类群第30页，共67页，2023年，2月20日，星期四史前期

~1676初创期

1676~1860

奠定期

1861~1896发展期

1897~1952成熟期

1953~三、微生物学的发展：第31页，共67页，2023年，2月20日，星期四

巴斯德的贡献：1、彻底否定了“自然发生”学说

2、证实发酵是由微生物引起的3、免疫学方面的贡献

4、发明了巴氏消毒法（62oC-63oC/30分钟）科赫的贡献：1、建立了微生物的固体培养基技术、分离和纯培养技术、微生物染色法2、分离到多种传染病的病原菌3、创立了病原微生物的柯赫法则第32页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物学的任务与分科任务

①研究微生物的形态及生命活动规律。②利用有益微生物。③防治有害微生物。微生物学是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及其应用的一门学科。第33页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物学的分科

按研究对象：细菌学、真菌学、病毒学、藻类学、原生动物学。按研究微生物本身的基本理论：普通微生物学、微生物生理学、微生物遗传学、微生物生态学。按微生物生活环境：土壤微生物学，海洋微生物学。按微生物的应用：医学微生物学、食品微生物学、工业微生物学、农业微生物学、乳品微生物学、环境微生物学、酿造微生物学、兽医微生物学、石油微生物学。第34页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物的研究对象

微生物一词不是分类学上的专门名词，它是指形态微小生物的总称。当代生物分类学中，人们将生物分为如下六界： 动物界（animalia） 植物界（plantae） 真菌界（fungi） 原生生物界（protista）（原生动物，单细胞藻类） 原核生物界（procaryotae） 病毒界（virus）上述六界系统中,前五界是whittaker1969年提出的五界系统，微生物研究的对象包括：

真菌界，原生生物界，原核生物界和病毒界第35页，共67页，2023年，2月20日，星期四FungiPlants

Animals

ProtistaProkaryotaeVirus六界系统真菌界，原生生物界，原核生物界和病毒界第36页，共67页，2023年，2月20日，星期四ArchaebacteriaEubacteriaEukaryotes三界系统古菌界，真细菌界，真核生物界第37页，共67页，2023年，2月20日，星期四（四）20世纪的微生物学微生物学：鉴定病原菌、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、寻找化学治疗药物、分析微生物的代谢活性。普通生物学：细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、 植物和动物的遗传和进化的机制。（微生物学的发展历程及生物学的关系）第38页，共67页，2023年，2月20日，星期四肌肉的糖酵解酵母菌乙醇发酵维生素生长因子“生物化学的同一性”第39页，共67页，2023年，2月20日，星期四对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物生化突变细菌基因水平转移微生物遗传学肺炎双球菌转化实验病毒重组实验噬菌体感染实验核酸是遗传的物质基础第40页，共67页，2023年，2月20日，星期四二、微生物的发现和微生物学的建立与发展

20世纪40年代后，微生物自身的特点使其成为生物学研究的“明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。第41页，共67页，2023年，2月20日，星期四（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位1．微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象，对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破基因和酶关系的阐明及“一个基因一个酶”的假说；遗传的物质基础的阐明；基因概念的发展；遗传密码的破译；基因表达调控机制的研究；生物大分子合成的中心法则；第42页，共67页，2023年，2月20日，星期四2．对生命科学研究技术的贡献细胞的人工培养突变体筛选DNA重组技术和遗传工程3．微生物与“人类基因组计划”作为模式生物；基因与基因组的功能研究的重要工具;第43页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物具备生命现象的特性和共性，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，物质运动的基本规律等，和实际应用问题，如新的微生物资源的开发利用，能源、粮食等的最理想的材料。（六）21世纪微生物学第44页，共67页，2023年，2月20日，星期四三、微生物的特点个体小、比表面大分布广、种类多代谢强、繁殖快易变异、抗性强第45页，共67页，2023年，2月20日，星期四微生物种类Microbe细胞大小范围Approximaterangeofsizes病毒Viruses0.01-0.25µm细菌Bacteria0.1-10µm真菌Fungi2µm->1m原生动物Protozoa2-1000µm藻类Algae1µm-severalmeters个体小:第46页，共67页，2023年，2月20日，星期四德国科学家H.N.Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（sulfurbacterium）其大小可达0.75mmThiomargaritanamibiensis---------“纳米比亚硫磺珍珠”最大的细菌最小的细菌：芬兰科学家E.O.Kajander等发现了一种能引起尿结石的纳米细菌，其直径最小仅为50nm。第47页，共67页，2023年，2月20日，星期四体积小，面积大

任何一定体积的物体，如对其进行三维切割，则切割的次数越多，所产生的颗粒也越多，颗粒的体积就越小。这时如把所有颗粒的总面积相加，则其表面积越大。例如：一个球菌，若体积为1µm3

的话，用这样的球菌堆成1cm3其总面积可达6m2，而一粒1cm3大小的豌豆，其总表面积仅6cm2。微生物的面积与体积的比值称为比面值。球菌：面积=4πR2

体积=4/3πR3面积/体积=3/R（R越小，比面值越大）第48页，共67页，2023年，2月20日，星期四代谢快：比面值大的微生物必然有一个大的营养物质的吸收面，一个大的代谢物的排泄面，所以小的微生物代谢旺盛。消耗自身重量2000倍食物的时间：大肠杆菌：1小时人：500年（按400斤/年计算）电视剧“康熙王朝”主题歌：好想再活500年第49页，共67页，2023年，2月20日，星期四繁殖快：24小时后：4722366500万亿个后代，重量达4722吨48小时后：2.2×1043个后代，重量达2.2×1025吨相当于4000个地球的重量！大肠杆菌一个细胞重约10–12克，平均20分钟繁殖一代一头500kg的公牛，24小时生产0.5kg蛋白质,而同样重量的酵母菌，以糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时可以生产50000kg优质蛋白质。第50页，共67页，2023年，2月20日，星期四分布广：分布：土壤、水域、空气、动植物体内、食品、极端环境。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！

强酸、强碱、高热的极端环境；

数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）；

几千米的地下；

常年封冻的冰川；第51页，共67页，2023年，2月20日，星期四种类多动物：150万种植物：50万种微生物：10多万种病毒： 4000多种原核生物： 5000多种藻类： 23100种真菌： 47300种原生动物： 24000种第52页，共67页，2023年，2月20日，星期四适应强，易变异微生物适应性强是动植物无法比拟的。某些硫细菌能在250°C甚至300°C下正常生长，而大多数细菌可在-196°C的液N中存活。微生物由于个体小易受环境条件影响而发生变异。变异有好的一面，如提高青霉素产生菌效价，变异也有坏的一面，如细菌产生抗药性。第53页，共67页，2023年，2月20日，星期四抗（逆）性强：抗热：有的细菌能在265个大气压，250

℃的条件下生长；自然界中细菌生长的最高温度可以达到121℃

；有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死；抗寒：有些微生物可以在―12℃~―30℃的低温生长；抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH0.5~13；耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl,32%)中都有微生物生长；抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长；第54页，共67页，2023年，2月20日，星期四休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年Nature407,897-900(2000)第55页，共67页，2023年，2月20日，星期四起源早：38亿年前，生命在海洋中出现26亿年前，陆地上就可能存在微生物发现晚：