农业微生物-绪论

微生物学Microbiology

微生物学是生命科学中重要的基础学科之一，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。该课程有利于学生全面、系统地理解微生物学的基本知识和基本理论，熟练掌握微生物的基本操作技能，初步具有分析和解决有关实际问题的能力，同时也为后继专业课程学习打下良好的基础。课程说明章节讲课内容学时绪论2第一章细菌的纯培养技术20第二章细菌的纯培养技术6第三章微生物的分离技术10第四章农业微生物的应用技术4理论课学时分配（40学时）绪论思考：1、什么是微生物？2、它们是有益的还是有害的？3、人类认识微生物世界有些什么障碍？4、微生物与人类实践的重要关系？主要内容：微生物微生物学发展史微生物的五大共性微生物的基本研究方法微生物学及其分支学科一、什么是微生物？

微生物是一类形体微小、单细胞或个体较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称。

简单地说是人们对肉眼看不见的或看不清楚的微小生物的总称。

根据细胞结构的有无可分为细胞结构微生物（原核和真核）和非细胞结构微生物（病毒、类病毒）。哪些是微生物？微生物：形体微小；单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的或者无细胞结构；低等生物这些都是微生物

约在17世纪，林奈（Linnaeus,1707－1778）提出生物可以划分为；植物动物

18世纪，由于显微镜制造上的发展，人类发现在自然界还存在许多肉眼看不清的微小生物。

1866年，海格尔（E.H.Haeckle）提出将生物分为植物界、动物界和原生生物界。原生生物界是由低等生物组成（微生物）。生物界植物界动物界

原生生物界

20世纪40年代，依靠电子显微镜，人类发现所有生物的细胞核可区分为二类，即真核和原核。在原生生物界中，有真核的生物，也有原核的生物，因此海格尔提出的原生生物界实际上包括了在进化上相差很远的生物种类。

1969年，R.H.Whittaker提出了将生物分为五界：生物界植物界动物界

原生生物界真菌界细菌界生物六界生物界植物界动物界

原生生物界真菌界细菌界病毒界

Woese和Wolfe（1970）在对代表性的细菌类群的16SrRNA的碱基序列进行比较研究后发现产甲烷细菌(methanogens)与其它细菌（或称为真细菌，eubacteria）有明显的区别，进一步的研究又发现极端嗜盐细菌(extremehalophiles)和嗜热酸细菌（thermo-acidophiles）的16SrRNA谱也与产甲烷细菌相似。这三类细菌在厌氧、高温和强酸的条件下生活，与地球上生命出现初期的环境相似，因此将它们命名为古菌。

根据上述研究结果，1978年由R.H.Whittaker

和L.Margulis

提出了著名的3原界(Urkingdom)学说。该学说认为，在生物进化的早期，各种生物存在一个共同祖先，由这一共同祖先分3条路线进化，形成了3个原界，既古菌原界、真细菌原界和真核原界。古菌原界：产甲烷细菌、极端嗜盐细菌和嗜热酸细菌真细菌原界：蓝细菌和除古菌外的其它原核生物真核原界：原生生物、真菌、动物和植物

微生物包括全部古菌原界，真细菌原界和真核原界中的真菌、单细胞藻类和原生动物，以及非细胞形态的病毒。微生物不是生物分类学上的单位。微生物所包括的种类：原核类：细菌（真细菌，古生菌），放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体真核类：真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌），原生动物、显微藻类非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒、拟病毒，朊病毒）微生物的共同特点1体积小，面积大

2吸收多，转化快

3生长旺，繁殖快

4适应性强，易变异

5分布广，种类多

1、体积小，面积大

比面值：某一物体单位体积所占有的表面积称为比面值（surfacetovolumeratio)比面值=表面积/体积

=4πr2/(4/3)πr3

=3/r微生物的描述单位：细菌及霉菌用微米μm、病毒一般用纳米nm边长体积表面积比面值1.0cm16cm261.0mm103

60cm2600.1mm106

600cm26000.01mm109

6000cm260001.0μm1012

6m2600000.1μm1015

60m26000000.01μm1018

600cm260000002、吸收多，转化快

吸收、转化物质速度极快。酵母菌：1公斤每天可发酵几千公斤糖生成酒精。乳酸菌：(发酵乳糖的细菌)每1小时产乳酸是其体重的1000～10000倍。

3、生长旺，繁殖快

生长最快的动物肉仔鸡：生长周期要二个月。大豆：生长周期至少100天。大肠杆菌（E.coli）在适宜条件下37℃时的世代时间为18min，每24h可分裂80次，即增殖数为280=1.2×1024=5000吨在发酵工业上，利用微生物的这一特性可以大大提高生产效率，缩短发酵周期。在生物学基本理论的研究上，微生物具有极大的优越性，研究周期短，空间需求少，经费消耗低，产生效率高。4、适应强，易变异

营养来源广泛：“无论多高明的化学家，只要他合成一种化合物，无论这种合化物多么复杂，自然界早就存在能分解这种化合物的微生物。”不受地理、季节、气候等自然条件的限制。从无机物到有机物；从无毒物到有毒物；从结构简单到结构复杂的物质，微生物都能利用和降解。微生物的自然变异频率可达10-5~10-10

，变异可涉及到任何形状，形态构造，代谢途径，生理特性，抗原抗性，产物种类，产物数量等

微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制，能适应不同的环境，导致其分布广泛。同时因其繁殖快，易在短时间内产生大量变异的后代。

实践中常遇到一些有害变异，在医疗中最常见的致病菌对抗生素所产生的抗药性变异。如在40年代用青霉素治疗时，即使是严重感染的病人，每天只需10万单位，而现在成人需1６0万单位，新生儿也不少于４０万单位。病情严重时，甚至用数千万。同时也说明了“滥用抗生素无异于玩火”的口号是有充分科学依据的。

5、种类多，分布广

动物：150万种，植物：50万种微生物每年仍有几百上千的新种在被发现，估计数目在50万至600万种之间。

原核生物：3500种病毒：4000种

20多万种：真菌：9万种原生动物和藻类：10万种

（1）种类多（2）分布广

在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹。如：高温：海洋深处的某些硫细菌在250℃—300℃的高温下正常生长；低温：大多数细菌能耐0—－196℃的任何低温，有的在-253℃能保持生命；高度：有人曾在85km的高空中找到微生物；海洋深度：耐热硫细菌在1万米深的海底营自养生活，耐高压达1140大气压；地层下：前苏联科学家在4.5—293m不同深度的岩心中多次发菌、杆菌和微小的真菌。地点微生物数量（个/m3)空气北极（北纬80℃）0～1海洋上空1～2市区公园200城市街道5,000集体宿舍20,000畜舍1,000,000～2,000,000

①不同地点微生物的分布情况

A：十几亿～几十亿个B：流感患者一声咳嗽，可散播约有10万个病菌；一个喷嚏约含有100万个病菌。C：1000个左右

②日常生活中的微生物数字

A、1克肥沃的土壤中微生物的数目？

B、一个流感病人一声咳嗽，一个喷嚏会有多少个病菌？

C、一张纸币上大约会多少个细菌？二、微生物与人类的关系有益方面面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等重要产品的生产；地球的清洁工参与地球上的物质循环微生物肥料和微生物农药有害方面人类疾病大流行鼠疫(黑死病)、天花、麻风、梅毒、肺结核、爱滋病、SARS等植物病害马铃薯晚疫病生产食品生产药物污水处理降解农药增加土壤肥力微生物引起人类病害微生物引起动植物病害，食品腐败小麦秆锈病

水稻稻粒黑粉病橡胶树白粉病稻瘟病1—6.叶瘟（1.急性型；.2急性型转慢性型；3—4.慢性型；5.褐点型；6白点型；）7.健穗；8.穗颈盖初期症状；9—10.穗颈盖后期症状；11.支梗瘟；12—13.节瘟；14.谷粒曾；15.护颖瘟；16.分生孢子梗和分生孢子三、人类对微生物世界的认识史（一）一个难以认识的微生物世界认识微生物的四个障碍：个体微小、外貌不显、种间混生、因果难联菌落（二）微生物学发展史

1、史前期：

（约8000年前～1676）本时期特点：未见细菌个体，凭实践经验利用微生物的有益代谢活动。酿酒：中国的制曲酿酒；农业：公元6世纪《齐民要术》详细地记载了制曲、酿酒、制酱、酿醋等工艺，农业上采用豆科作物与其他作物轮作增加土壤肥力，此外还有积肥，沤粪等的应用。2、初创期：（1676～1861）形态描述阶段代表人物：列文.虎克特点：自制单式显微镜，第一次用显微镜精确的描述微生物，解决了认识微生物的第一个障碍。1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在