天津科技大学海洋学院微生物学概述

教学参考书1.黄秀梨主编.微生物学（第二版）,北京：高等教育出版社，2.沈萍主编.微生物学，北京：高等教育出版社，3.李阜棣.胡正嘉主编.微生物学,第五版北京：中国农业出版社，4.周德庆.微生物学教程，第二版，北京：高等教育出版社，天津科技大学海洋学院微生物学概述第1页参考教学网站（课件）1.武汉大学微生物学教学网站2.江南大学微生物学教学网站3.华中农业大学微生物学微生物教学网站4.华南师范大学微生物学教学网站5.长春师范学院微生物学网络课程6.安徽科技学院微生物学网站7.江西农业大学精品课程

8.西北农林科技大学微生物学教学网站9.山东大学生命科学院微生物学教学网站天津科技大学海洋学院微生物学概述第2页

绪论一、什么是微生物二、微生物特点三、微生物发觉和微生物学建立与发展四、20世纪微生物学五、二十一世纪微生物学展望天津科技大学海洋学院微生物学概述第3页1.定义定义：微生物是全部形体微小、单细胞或结构较为简单多细胞生物、甚至没有细胞结构生物通称。种类：微生物类群十分庞杂，包含：无细胞结构病毒、类病毒、拟病毒等，属于原核生物细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等，属于真核生物酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等。一、什么是微生物天津科技大学海洋学院微生物学概述第4页微生物类群微生物是微小生物总称，普通只有借助显微镜才能其进行观察。微生物病毒原核生物：真细菌、古生菌真核生物：真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等天津科技大学海洋学院微生物学概述第5页天津科技大学海洋学院微生物学概述第6页

人体体表及体内存在大量微生物：

皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米；口腔：细菌种类超出500种；肠道：微生物总量达100万亿，粪便干重1/3是细菌，每克粪便细菌总数为：1000亿个；2.微生物与我们微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物海洋”中。细菌数亿/g土壤，土壤中细菌总重量预计为：10034×1012吨；

每张纸币带细菌：900万个；

每个喷嚏飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万。天津科技大学海洋学院微生物学概述第7页少数微生物也是人类敌人！鼠疫；天花；梅毒；小儿麻痹症；肺结核；麻疯病；感冒；脑膜炎；艾滋病；疯牛病；埃博拉病毒；非典天津科技大学海洋学院微生物学概述第8页二、微生物特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、易变异、抗性强、休眠长、起源早、发觉晚天津科技大学海洋学院微生物学概述第9页个体小:测量单位：微米或钠米天津科技大学海洋学院微生物学概述第10页个体小:测量单位：微米或钠米火星陨石中发觉细菌化石（直径10nm）天津科技大学海洋学院微生物学概述第11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”天津科技大学海洋学院微生物学概述第12页食谱广：微生物获取营养方式各种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比！纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食。天津科技大学海洋学院微生物学概述第13页繁殖快：二十四小时后：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，二十四小时生产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，二十四小时能够生产50000kg优质蛋白质。天津科技大学海洋学院微生物学概述第14页易培养：很多细菌都能够非常方便地进行人工培养！数量大：在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量微生物！天津科技大学海洋学院微生物学概述第15页从永冻冰层分离微生物天津科技大学海洋学院微生物学概述第16页南极Vostok湖冰芯样品中微生物天津科技大学海洋学院微生物学概述第17页种类多：微生物生理代谢类型多；代谢产物种类多；微生物种数“多”；即使当前已定种微生物只有大约10万种，远较动植物为少，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1%天津科技大学海洋学院微生物学概述第18页级界宽：Whittaker五界分类系统天津科技大学海洋学院微生物学概述第19页变异易：个体小、结构简单、且多与外界环境直接接触繁殖快、数量多

短时间内产生大量变异后代突变率：10-5

–10-10天津科技大学海洋学院微生物学概述第20页变异易：青霉素生产：20单位/ml（1943）10000单位/ml青霉素用量：最高：10万单位/天（40年代）数百万-千万单位/次天津科技大学海洋学院微生物学概述第21页抗（逆）性强：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113℃

；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；天津科技大学海洋学院微生物学概述第22页休眠长：世界上最古老活细菌（芽孢）：2.5亿年天津科技大学海洋学院微生物学概述第23页起源早：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觉晚：300多年前人们才真正发觉微生物存在天津科技大学海洋学院微生物学概述第24页感性认识阶段（史前时期）形态学发展阶段（初创时期）生理学发展阶段（奠基时期）分子生物学发展阶段（成熟时期）人类对微生物世界认识过程三、微生物发觉和微生物学建立与发展天津科技大学海洋学院微生物学概述第25页我国80前就开始出现了曲蘖酿酒；40前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；25前创造酿酱、醋，用曲治消化道疾病；公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类肉和不清洁食物；公元前1-2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；1346年，克里米亚半岛上法卡城之战；16世纪，古罗马医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见生物(livingcreatures)引发；1641年，明末医生吴又可也提出“戾气”学说；三、微生物发觉和微生物学建立与发展（一）微生物发觉天津科技大学海洋学院微生物学概述第26页1664年，英国人虎克（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。天津科技大学海洋学院微生物学概述第27页1676年，微生物学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，是一个只会荷兰语小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会会员。天津科技大学海洋学院微生物学概述第28页（二）微生物学奠基及发展微生物学(Microbiology)是研究微生物及其生命活动规律科学。即研究微生物在一定条件下形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物进化、分类、生态等生命活动规律及其与其它微生物之间，与动植物之间相互关系，与外界环境理化原因之间相互关系，微生物在自然界各种元素生物地球化学循环中作用，微生物在工业、农业、医疗卫生、环境保护、食品生产等各个领域中应用，等等。天津科技大学海洋学院微生物学概述第29页（二）微生物学奠基法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）天津科技大学海洋学院微生物学概述第30页1.巴斯德

(1)发觉并证实发酵是由微生物引发；(2)彻底否定了“自然发生”学说；化学家出生巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”著名曲颈瓶试验无可反驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引发有机质腐败。(3)免疫学——预防接种1885年法国科学家路易.巴斯德首次将兔脑基髓制备减毒狂犬疫苗应用人体治疗狂犬病取得成功.

(4)其它贡献巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物天津科技大学海洋学院微生物学概述第31页

2.柯赫

a）细菌纯培养方法建立土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）

（1）微生物学基本操作技术方面贡献b）设计了各种培养基，实现了在试验室内对各种微生物培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影天津科技大学海洋学院微生物学概述第32页（2）对病原细菌研究作出了突出贡献：a）详细证实了炭疽杆菌是炭疽病病原菌；b）发觉了肺结核病病原菌（19获诺贝尔奖）c）证实某种微生物是否为某种疾病病原体基本标准——著名柯赫标准天津科技大学海洋学院微生物学概述第33页三、20世纪微生物学十九世纪末到二十世纪中期：微生物学：判定病原菌研究免疫学及其在预防疾病中作用、寻找化学治疗药品、分析微生物化学活性。普通生物学：细胞结构及其在繁殖和发展中作用、植物和动物遗传和进化机制。天津科技大学海洋学院微生物学概述第34页对动植物起作用遗传机制一样适合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试验病毒重组试验噬菌体感染试验核酸是遗传物质基础天津科技大学海洋学院微生物学概述第35页

20世纪40年代后，微生物本身特点使其成为生物学研究“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前沿，取得了快速发展，在生命科学发展中作出了巨大贡献。1.多学科交叉促进微生物学全方面发展天津科技大学海洋学院微生物学概述第36页天津科技大学海洋学院微生物学概述第37页2.微生物学在生命科学发展中主要地位（1）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；天津科技大学海洋学院微生物学概述第38页（2）对生命科学研究技术贡献细胞人工培养；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；基因与基因组功效研究主要工具;天津科技大学海洋学院微生物学概述第39页（4）我国微生物学发展汤飞凡：沙眼病原体分离和确证陈华癸：根瘤菌固氮作用研究高尚荫：创建了我国病毒学基础理论研究和第一个微生物学专业抗生素总产量已耀居世界首位两步法生产维生素C技术居世界先进水平泉生热孢菌全基因组序列测定天津科技大学海洋学院微生物学概述第40页生命起源研究；四、二十一世纪微生物学展望1．微生物本身特点（共性和特征）将会愈加受到关注和利用以微生物为研究材料继续对一些基本生命现象进行研究；生物进化方面研究；性别分化意义；生物智慧发展；微生物产业开发；主要致病菌特点及其防治；极端环境微生物研究；天津科技大学海洋学院微生物学概述第41页用“工程菌”生产药品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天津科技大学海洋学院微生物学概述第42页微生物与农业和畜牧业微生物饲料农用抗菌素生物农药生物菌肥微生物能源天津科技大学海洋学院微生物学概述第43页菌体蛋白饲料饲料酵母维生素饲料发酵饲料青贮饲料微生物饲料天津科技大学海洋学院微生物学概述第44页

一些微生物能够产生含有抑制或杀死植物病原菌物质,该物质称农用抗菌素。

农用抗菌素天津科技大学海洋学院微生物学概述第45页微生物饲料菌体蛋白饲料饲料酵母维生素饲料发酵饲料青贮饲料天津科技大学海洋学院微生物学概述第46页农用抗菌素

一些微生物能够产生含有抑制或杀死植物病原菌物质,该物质称农用抗菌素。

天津科技大学海洋学院微生物学概述第47页生物农药细菌农药真菌农药病毒农药天津科技大学海洋学院微生物学概述第48页

生物菌肥主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌肥料。天津科技大学海洋学院微生物学概述第49页微生物与工业酶