微生物概述专题知识讲座专家讲座

山东农业大学微生物学精品课程山东农业大学微生物学精品课程山东农业大学微生物学精品课程山东农业大学微生物学精品课程山东农业大学微生物学精品课程山东农业大学微生物学精品课程山东农业大学微生物学课程微生物概述专题知识讲座第1页山东农业大学生命科学学院刘凯liukai_1982@163.com微生物概述专题知识讲座第2页一、什么是微生物

二、人类对微生物世界认识史

三、微生物学发展促进了人类进步

四、微生物五大共性

五、微生物学及其分科绪论微生物概述专题知识讲座第3页一、什么是微生物

我们周围有一个奇妙生命世界，在这个世界里，除了千姿百态动物和五彩缤纷植物以外，还有一大群微小生物——微生物。微生物“出生”最早，与人类“相识”最晚。地球诞生至今已经有46亿多年，最早微生物35亿年前就已出现在地球上。人类出现在地球上只有几百万年历史，人类认识微生物更是只有短短几百年。1676年荷兰人列文·虎克用自制显微镜观察到了细菌，从而揭示出一个过去从未有些人知晓微生物世界。微生物概述专题知识讲座第4页微生物（microorganism,microbe）是一切肉眼看不见或看不清楚微小生物总称。它们是一些个体微小，结构简单低等生物。小：个体微小，um级，光学显微镜下可见；nm级，电子显微镜下可见。简：结构简单，非细胞、单细胞、简单多细胞。低：进化地位低。

微生物概述专题知识讲座第5页微生物概述专题知识讲座第6页微生物概述专题知识讲座第7页微生物概述专题知识讲座第8页微生物概述专题知识讲座第9页微生物概述专题知识讲座第10页微生物概述专题知识讲座第11页微生物概述专题知识讲座第12页微生物概述专题知识讲座第13页微生物概述专题知识讲座第14页（1）原核生物类（2）真核生物类（3）非细胞生物类微生物三大类群微生物概述专题知识讲座第15页

（1）原核生物类（三菌三体）：在光学显微镜下可见细菌、放线菌、蓝细菌支原体、立克次氏体、衣原体AA微生物概述专题知识讲座第16页（2）真核生物类：在光学显微镜下可见真菌（酵母菌、霉菌和蕈[xùn]菌）原生动物显微藻类微生物概述专题知识讲座第17页微生物概述专题知识讲座第18页（3）非细胞生物类：电子显微镜才能看到，包含病毒和亚病毒（类病毒、朊[ruǎn]病毒、拟病毒）微生物概述专题知识讲座第19页

即使我们用肉眼看不到单个微生物细胞，不过当微生物在某种材料上大量繁殖形成一个大集团时，我们就能看到它们了。这一团有着数量高达几百万细胞集合体称为菌落。比如腐败馒头和面包上长毛、烂水果上斑点，皮鞋上霉点，皮肤上藓块等就是许多微生物形成菌落。微生物概述专题知识讲座第20页微生物概述专题知识讲座第21页

微生物虽小，但它们和人类关系非常亲密，有些对人类有益，是人类生活不可缺乏搭档；有些对人类有害，对人类生存组成了威胁；有即使和人类没有直接利害关系，但在生物圈物质循环和能流中具相关键作用。微生物概述专题知识讲座第22页人们在很长时期内对微生物认识受到了妨碍，因为：

（1）个体微小（2）外貌不显（3）杂居混生（4）因果难联二、人类对微生物世界认识史微生物概述专题知识讲座第23页微生物学发展经历了五个时期：史前期初创期奠基期发展期成熟期微生物概述专题知识讲座第24页1.史前期时间：约8000年前—公元1671年

特点：感性阶段主要成就：发面，天然果酒和啤酒酿造，牛乳和乳制品发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病。

1.史前期微生物概述专题知识讲座第25页(1)源远流长酒文化远古人类发觉，吃剩米粥数日后变成了醇香可口饮料—人类最早创造酒微生物概述专题知识讲座第26页左：郑州殷代遗址

右：我国古代酿酒作坊（四川新都县出土汉代画像）微生物概述专题知识讲座第27页(2)医疗

在两千年前，我国人民已经初步认识到许多疾病含有传染性。公元前5世纪，已知道驱逐狂犬以预防狂犬病，用麦曲治疗腹泻。三国时代，名医华佗首创麻醉术及剖腹外科，主张割去腐肉以预防传染。宋真宗时代（公元968-1022），创造“以毒攻毒”免疫方法，创造用种人痘预防天花。以后相继传到俄国、日本、朝鲜，并于1717年经过土耳其传到英国，继而传到欧洲及美洲各国。英国琴纳（E.Jenner1796)受到启示，在种人痘基础上发展用种牛痘预防天花。微生物概述专题知识讲座第28页（3）其它

后魏时（公元6世纪）贾思勰（xié）《齐民要术》详细记载了制曲和酿酒技术，还记载了栽种豆科植物能够肥沃土壤。在900年前，利用自养细菌生命活动胆水浸铜法，已经用于生产铜。微生物概述专题知识讲座第29页特点：形态学阶段

研究停留在形态描述低级水平，对微生物活动及其与人类实践活动关系却未加研究。微生物作为一门学科还未形成。代表人物：列文·虎克（Leeuwenhoek1632-1723)

（1）利用单式显微镜观察了许多微生物，并于1676年首次观察到形态微小细菌；（2）制作419架显微镜和放大镜，50～200倍，最高者达266倍；（3）发表论文约400篇，其中绝大部分（375篇）寄往英国皇家学会发表。2.初创期1676年—1861年微生物概述专题知识讲座第30页1664年，英国人罗伯特·虎克（RobertHooke）曾用原始显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上霉菌进行观察。微生物概述专题知识讲座第31页第一个比较精细看见微生物人是荷兰显微镜制造兴趣者列文·虎克（AntonivanLeeuwenhoek）。微生物概述专题知识讲座第32页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，放大率普通为50~200倍，微生物概述专题知识讲座第33页列文·虎克统计手稿，描述了当初真实观察到微生物一些形态。微生物概述专题知识讲座第34页微生物概述专题知识讲座第35页在微生物学各个历史阶段，每一个较大进步都伴伴随更加好显微镜问世，直到19世纪末微生物学才发展成为一门科学。微生物概述专题知识讲座第36页1690年1720年1725年1760年微生物概述专题知识讲座第37页1790年1881年1840年1890年微生物概述专题知识讲座第38页微生物概述专题知识讲座第39页电子显微镜微生物概述专题知识讲座第40页

特点：生理学研究阶段，

微生物学开始形成独立学科

建立了一系列研究微生物方法和技术；开创了寻找病原微生物“黄金时代”；开始在生理学水平上研究微生物；以“实践—理论—实践”思想方法指导科学试验。3.奠基期1861年—1897年微生物概述专题知识讲座第41页

主要贡献：

巴斯德：①创建细菌学说：生命来自生命，彻底否定自然发生说；②证实微生物是传染病、发酵腐败原因；③疫苗接种（狂犬、霍乱、炭疽）；④创造消毒灭菌技术（巴氏灭菌）。科赫：①微生物系列研究方法：平板划线分离技术、染色技术、显微摄影技术；②分离纯化各种病原微生物；③科赫法则。微生物概述专题知识讲座第42页（１）巴斯德和自然发生学说破灭法国化学家LouisPasteur千百年来，普遍流行着一个“自然发生说”。该学说认为，不洁衣物会滋生蚤虱，污秽死水会自生蚊，肮脏垃圾会自生虫蚁，粪便和腐臭尸体会自生蝇蛆。总之，生物能够从他们所在物质元素中自然发生，而没有上代。微生物概述专题知识讲座第43页1861年巴斯德依据曲颈瓶试验彻底推翻了生命自然发生说，并建立了细菌学说（Germtheory)。微生物学奠基人——巴斯德微生物概述专题知识讲座第44页曲颈瓶试验微生物概述专题知识讲座第45页微生物概述专题知识讲座第46页意义：推翻了自然发生说创造了有效灭菌方法巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物。微生物概述专题知识讲座第47页微生物概述专题知识讲座第48页巴斯德在微生物学和医学方面取得了许多成就．主要包含推翻传统上生命自然发生说并创建了细菌学说；证实微生物是传染病、发酵和腐败原因；发觉了炭疽、飞禽霍乱和狂犬病等各种疾病疫苗；创建了消毒灭菌技术。巴斯德所以成为微生物学奠基人。微生物概述专题知识讲座第49页(２)、Koch与疾病病菌说Koch定理证实特异微生物引发特异疾病显微摄影技术纯培养分离技术组织染色技术动物接种试验微生物概述专题知识讲座第50页AAAAAAAAA微生物概述专题知识讲座第51页柯赫创造了利用培养皿琼脂平板分离和纯化微生物技术微生物概述专题知识讲座第52页平板划线分离操作演示微生物概述专题知识讲座第53页微生物概述专题知识讲座第54页微生物概述专题知识讲座第55页微生物概述专题知识讲座第56页科赫定理图示科赫法则：1在每一病例中都出现相同微生物，且在健康者体内不存在；2要从寄主分离出这么微生物并在培养基中得到纯培养；3用这种微生物纯培养接种健康而敏感寄主，一样疾病会重复发生；4从试验发病寄主中能再度分离培养出这种微生物来。微生物概述专题知识讲座第57页Koch对结核病研究（结核分枝杆菌Mycobacteriumtuberculosis），以及其在显微摄影技术、组织染色技术、纯培养分离技术和动物接种技术等微生物学基本研究伎俩上突出贡献，使他取得了1905年Nobel生理学医学奖。微生物概述专题知识讲座第58页

以1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母汁发酵葡萄糖得到酒精为标志，以微生物生化研究为主要内容，出现分支学科。生化研究研究阶段生化水平上进行研究；应用微生物分支学科扩大，出现了抗生素等新学科；第二个淘金热—寻找各种有益微生物代谢产物；普通微生物学开始形成；各相关学科和技术方法相互渗透、相互促进，加速了微生物学发展。4.发展期1897-1953年微生物概述专题知识讲座第59页微生物概述专题知识讲座第60页微生物概述专题知识讲座第61页从1953年4月Watson和Crick在英国《Nature》杂志上发表关于DNA双螺旋模型起，整个生命科学就进入了分子生物学研究阶段，同时也是微生物学发展史上成熟期到来标当代生物学阶段微生物学已经成为前沿基础学科；成为分子生物学研究中最主要对象；在应用方面，向更自觉、更有效和可人为控制方向发展。5.成熟期1953—今微生物概述专题知识讲座第62页FrancisCrick(35y)1951JamesWatson(23y)丹麦哥本哈根剑桥大学CavendishLab.微生物概述专题知识讲座第63页微生物概述专题知识讲座第64页三、微生物学发展促进了人类进步微生物概述专题知识讲座第65页（1）医疗保健：六大“战役”

外科消毒术建立寻找人畜病原菌免疫防治法应用化学治疗剂创造抗生素治疗兴起微生物生产生化药品微生物概述专题知识讲座第66页1867年JosephLister(1827~1912)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。微生物概述专题知识讲座第67页1796年美国医生EdwardJenner（1749~1823），首创用牛痘预防天花，为预防医学开辟了辽阔路径。微生物概述专题知识讲座第68页自然发酵与食品、饮料酿造罐头保藏厌氧纯种发酵技术深层液体通气搅拌培养代谢调控理论应用生物工程学兴起（2）工业微生物概述专题知识讲座第69页微生物概述专题知识讲座第70页微生物概述专题知识讲座第71页（3）农业微生物饲料农用抗菌素生物农药生物菌肥微生物能源微生物概述专题知识讲座第72页（4）与生态和环境保护生物燃料生物冶金生物转化微生物概述专题知识讲座第73页微生物处理废水塔式滤池微生物概述专题知识讲座第74页微生物概述专题知识讲座第75页（5）微生物学在生命科学发展中主要地位微生物是生物学基本理论研究中理想试验对象，对微生物研究促进了许多重大生物学理论问题突破。

基因和酶关系说明及“一个基因一个酶”假说；

遗传物质基础说明

基因概念发展；

遗传密码破译；基因表示调控机制研究；

生物大分子合成中心法则；微生物概述专题知识讲座第76页微生物概述专题知识讲座第77页对生命科学研究技术贡献微生物与“人类基因组计划”基因与基因组功效研究主要工具作为模式生物DNA重组技术和遗传工程细胞人工培养突变体筛选微生物概述专题知识讲座第78页微生物概述专题知识讲座第79页生物工程商品生产改造物种常规菌(或常规细胞株)①遗传工程②细胞工程“工程菌”（或“工程细胞株”）

③微生物工程④酶工程⑤生物反应器工程经济效益大量产品社会效益生态效益微生物概述专题知识讲座第80页四、微生物五大共性（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（小、多、快、强、广）微生物概述专题知识讲座第81页个体小（体积小，面积大）测量单位：微米或钠米在《科学》上一篇文章报道了对一快活性陨石上可能存在生命遗址研究，这块陨石在45亿年前在火星上形成，13亿年以前因为宇宙碰撞而离开火星，13000年前作为陨石降落到地球上。对它分析表明其上可能有生命存在过，更主要是在该陨石上发觉了类似细菌化石东西，其直径仅为20~40nm.火星陨石中发觉细菌化石（直径20nm）微生物概述专题知识讲座第82页德国科学家H.N.Schulz等1999年在纳米比亚海岸海底沉积物中发觉一个硫磺细菌（sulfurbacterium），其大小可达0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“纳米比亚硫磺珍珠”微生物概述专题知识讲座第83页微生物概述专题知识讲座第84页胃口大（吸收多，转化快）消耗本身重量倍食物时间大肠杆菌：1小时人：500年（按400斤/年计算）•地鼠天天消耗与体重等重粮食；•蜂鸟天天消耗两倍于体重粮食；•大肠杆菌每小时消耗倍于体重糖；生物界普遍规律:生物个体越小，其单位体重消耗食物越多微生物概述专题知识讲座第85页繁殖快（生长旺，繁殖快）24小时后：4722366500万亿个后代，重量到达4722吨48小时后：2.2×1043个后代，重量到达2.2×1025吨相当于4000个地球重量！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食用公牛，24小时生产0.5kg蛋白质,而一样重量酵母菌，以质量较次糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时能够生产50000kg优质蛋白质。微生物概述专题知识讲座第86页分布广，种类多人迹可到之处，微生物分布必定很多，而人迹不到地方，也有大量微生物存在！

数十公里高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）；

几千米地下；

常年封冻冰川；强酸、强碱、高热极端环境；强酸、强碱、高热极端环境；微生物概述专题知识讲座第87页

当前已定种微生物只有大约20万种，但普通认为当前为人类所发觉微生物还不到自然界中微生物总数2%，真正利用不到1%。微生物概述专题知识讲座第88页抗（逆）性强（适应强，易变异）抗热：有细菌能在265个大气压，250℃条件下生长；自然界中细菌生长最高温度能够到达121℃；有些细菌芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死；抗寒：有些微生物能够在―12℃~―30℃低温生长；抗酸碱：细菌能耐受并生长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；微生物概述专题知识讲座第89页有利变异：在1943年利用Penicilliumchrysogenum

发酵生