微生物绪论完整版

绪论Whatismicroorganisms?w

微生物是指一群形体微小，结构简单，大多数是单细胞，少数是多细胞（如霉菌），还有些没有细胞结构（如病毒）的低等生物，包括原核微生物、真核微生物和非细胞生物（病毒，类病毒和朊病毒等）。um（微米）级：光学显微镜下可见（细胞）nm级：电镜下可见（细胞器，病毒）单细胞小（个体微小）简单多细胞微生物简（构造简单）

非细胞（即“分子生物”）原核类：细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝细菌真核类：真菌（酵母、霉菌）、原生动物、显微藻类低（进化地位低）非细胞类：病毒、类病毒、朊病毒原核微生物(Prokaryoticmicroorganisms)w

细菌(Bacteria)w

放线菌(Actinomycetes)w

支原体(Mycoplasma)w

立克次氏体(Rickettsia)w

衣原体(Chlamydia)w

蓝细菌（蓝藻或蓝绿藻）(Cyanobacteria)真核微生物(Eukaryoticmicroorganisms)wAlgae（藻类）wFungi（真菌）wSlimemolds（粘菌）wProtozoa（原生动物）微生物的特点1.体积小，面积大对1cm3固体作10倍系列三维分割后的比面值变化边长1.0cm立方体数1总表面积6cm2比面值6近似对象豌豆1.0mm0.1mm0.01mm1.0um0.1um0.01um1.0nm10360cm2600cm26000cm26m260细小药丸滑石粉粒变形虫球菌106600109600010121015101810216000060000060000006000000060m2大胶粒大分子分子600m26000m22.吸收多，转化快Candidautilis（产朊假丝酵母）合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。1kg酵母菌在一天内能使几千kg糖代谢形成酒精。3.生长旺，繁殖快E.coli在合适条件下每12.5~20min繁殖一代，如按每20min分裂一次，则每1h可分裂3次，每24h可分裂72次，生成4722366500万亿个（重约4722吨）,48h数目为2.2×1043个（约等于4000个地球之重）。Howfastcanyougrow?若干微生物的代时及每日增殖率微生物名称乳酸菌代时

每日分裂次数温度℃25每日增殖率2.7×10111.2×10248.2×1037.0×10131.0×1034.1×10310.638分18分3880大肠杆菌根瘤菌37细菌110分31分1325枯草杆菌光合细菌酿酒酵母小球藻4630144分120分7小时23小时17小时10.4小时103012303.41.041.42.325藻类念珠藻252.1硅藻202.64草履虫264.924.适应强，易变异w

适应性对“极端环境”具有惊人的适应力（如耐高温、嗜盐、耐碱、抗辐射、抗静水压、抗药性等）w

变异性微生物个体通常是单倍体，且具有繁殖快、数量多和与外界环境直接接触等原因，虽然变异频率很低，也可在短时间内产生大量的变异后代。最常见的变异形式是基因突变，如青霉素产生菌Penicilliumchrysogenum（产黄青霉）的产量变异，致病菌对抗生素的抗药性变异等。从医院分离到的

S.aureus

耐青霉素菌株年份19461947381948591949681957801966耐药株%

14＞975.分布广，种类多w分布广•

人体肠道中的正常菌群•

万米深海底部的耐热硫细菌•

几万米高空中的微生物•

地层下的微生物w种类多•

微生物的生理代谢类型多•

代谢产物种类多•

微生物的种数多主要微生物的种数种

数类

型低限1217倾向性种数高限1217病毒与立克次氏体支原体1217424242细菌与放线菌蓝细菌＞10001227150015002310047300240689872715002500藻类15051371752406879780231006893930000127298真菌原生动物总计微生物学的发展史1.史前期指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞之前的一段漫长的时期，大约距今8000年前~公元1676年。代表人物和主要成就：w

我国劳动人民的酿酒制曲技术w

对传染病及其规律的认识•

公元前556年：驱逐狂犬预防传染病。•

公元二世纪：张仲景认为伤寒病的流行与环境季节有关。•

宋真宗时代：种人痘防治天花

→1796年英国人秦纳（E.Jener）

发展种牛痘防治天花。2.初创期（形态学期）1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察细菌个体~1861年（近200年）。代表人物和主要成就：w

荷兰业余科学家

—微生物学先驱者列文虎克•

1676年用自制的单式显微镜观察雨水、污水、腐败肉汁等物质，看到了球状、杆状、螺旋状的细菌以及原生动物等微生物，并绘制成图。•

一生制作了419架显微镜，放大率一般为50~200倍，最高达266倍。•

发表了约400篇论文，其中375篇寄往英国皇家学会发表。3.奠基期（生理学期）1861年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说~1897年。代表人物和主要成就：w

法国的巴斯德

—微生物学的奠基人、微生物学之父–

创立巴氏消毒法（72℃，15sec）。–

奠定传染病微生物病原说的基础。–

否定微生物的自然发生说，建立胚种学说。w

德国医生科赫

—细菌学的奠基人–

1884年科赫提出确定病原菌的原则

—科赫法则。–

建立研究微生物的一系列重要方法：如琼脂平板培养技术、细菌鞭毛染色法、悬滴培养法、显微摄影技术等。–

建立分离和纯化微生物的平板分离法。曲颈瓶试验科赫确定病原菌实验4.发展期1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的酒化酶对葡萄糖进行酒精发酵成功，开创微生物生化研究的新时代。主要特点：•

进入了微生物生化水平的研究。•

应用微生物的分支学科更为扩大，出现抗生素等新学科。•

出现寻找各种有益微生物代谢产物的热潮。•

普通微生物学开始形成（代表人物：美国加里福利亚大学伯克利分校的M.Doudoroff）。•

各相关学科和技术方法相互渗透促进，加速了微生物学的发展。5.成熟期1953.4.25J.D.Waston和H.F.C.Crick在英国的《自然》杂志上发表DNA双螺旋模型，生命科学进入分子生物学阶段。主要特点：•

微生物学发展成为一门十分热门的前沿基础学科。•

在基础理论的研究方面，微生物成为分子生物学研究中的最主要的对象。•

在应用研究方面，至70年代初，有关发酵工程的研究已与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，微生物成为新兴的生物工程中的主角。微生物学发展促进了人类进步1.医疗保健战线上的“六大战役”•

外科消毒术的建立•

寻找人畜病原菌•

免疫防治法的应用•

化学治疗剂的发明•

抗生素治疗的兴起•

用遗传工程和生物工程技术使微生物生产生化药物2.微生物在工业发展过程中的六个里程碑•

自然发酵与食品、饮料的酿造•

罐头保藏：1804年法国厨师N.Appert发明食品的玻璃瓶罐藏技术。•

厌氧纯种发酵技术•

深层液体通气搅拌培养•

代谢调控理论在发酵工业上的应用•

生物工程的兴起v

生物工程学：以生物学（特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学）的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，充分应用分子生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远源性状的新物种，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。常规菌（或常规细胞株）①遗传工程改造物种商品生产②细胞工程“工程菌”（或“工程细胞株）生物工程（学）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3.微生物学促进了农业的进步如：以菌治病，以菌治虫（微生物农药）以菌治草（微生物除草剂）以菌当饲料（单细胞蛋白作饲料）以菌当蔬菜（蘑菇、香菇、木耳等食用菌）以菌增肥（固氮菌）以菌促长（赤霉素等促进植物生长）以菌当药物（药用真菌）以菌产沼气（产甲烷菌）4.微生物与生态和环境保护的关系如：污水处理、自然界物质循环等。5.微生物学对生物学基础理论研究的贡献•

以微生物作为研究对象解决了生物学上的许多重大争论问题。•

是分子生物学的三大来源和三大支柱之一。•

遗传学研究对象的微生物化促使经典遗传学发展成为分子遗传学。•

微生物与基因工程•

高等生物研究和利用中的微生物化趋向方兴未艾•

微生物学中的一套独特实验技术迅速扩散到生命科学的各研究领域。遗传学研究对象的不断微生物化年份186519091941Beadle等

Lederberg等脉孢菌

大肠杆菌194640~50年代Delbrück等T系噬菌体非细胞生物代表人物

MendelMorgen果蝇生物对象

豌豆生物体制

大型真核，中型真核，小型真核，

原核，植物繁殖速度

数月~1年/代昆虫真菌细菌9~12天/代

~9天/代

群体：＜1天/代

群体：数小时/代细胞：20分/代

个体：~15分/代研究水平

细胞染色体基因基因基因成果提出遗传

提出基因

开创生化