苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

2021届

高中生物竞赛理论辅导课件微生物学（进阶篇）

微生物学既是当代生物技术及分子生物学的重要组成部分又是一门应用性、实验实践性很强的学科。因此,它是生物技术与应用和营养与食品检验高职专业的基础课和专业技术课,

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，为学员的就业和后续学习奠定良好的基础。课程说明第一章绪论第一节微生物学的研究对象、作用和分科一、微生物学的研究对象

微生物(microorganisms)是指广泛存在于自然界中的一大群个体体积微小，结构简单，大多是单细胞，少数是多细胞，甚至没有细胞结构的低等生物。微生物是一个庞杂的大家族。它包括：不具细胞结构的病毒、单细胞的立克次氏体、细菌、放线菌；属于真菌的霉菌和酵母菌、单细胞藻类、原生动物等；衣原体、支原体、病毒、类病毒、朊病毒等也属于微生物。1、什么是微生物？这些微小的生物必须借助于光学显微镜和电子显微镜才能看清它们的形态结构。

微生物的个体极其微小，要测量它们，必须用um或nm作单位。如一个典型的球菌体积仅为１um3.如一个典型的球菌体积仅为１um3，小的细菌甚至比大的病毒还要小一些；又如植物双粒病毒，直径仅有18-20nm。

2、微生物的主要特点①个体微小、结构简单

它们的结构也是非常简单的，大多数微生物为单细胞，只有少数为简单的多细胞，有的甚至是分子生物。如马铃薯纺锤形块茎病毒（PSTV）仅是由359个核苷酸组成的单链环状RNA，长度为50nm；朊病毒仅由蛋白质分子组成。

生物界中，微生物具有惊人的生长繁殖速度，其中二等分裂的细菌尤为突出。人们研究得最透彻的微生物是E.coli，其细胞在合适的生长条件下，每分裂一次的时间是12.5-20.0min。如按每20min繁殖一代，则每小时分裂3次，24小时可繁殖72代，一个细胞可繁殖达到4.722×1024个。

②代谢旺盛，繁殖快速

当然，由于条件的限制，细菌的指数分裂速度只能维持数小时，而在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般仅能达到108-109个/ml。微生物的这一特性在发酵工业上体现在：生产效率高、发酵周期短。

生物学基本理论的研究上的优越性：科研周期大大缩短、经费减少、效率提高。

由于细菌比植物繁殖快500倍，比动物快2000倍，这对于危害人、畜和植物等的病原微生物或使物品发霉的微生物来说，它们的这个特性就会给人类带来极大的麻烦甚至严重的祸害，因而需要认真对待。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论微生物对环境条件特别是“极端环境”具有惊人的和极其灵活的适应性，这是高等动植物无法比拟的，诸如抗热性、抗寒性、抗盐性、抗酸性、抗压力等能力。例如：在海洋深处的某些硫细菌可在250℃-300℃之间生长；嗜盐细菌可在饱和盐水中正常生长繁殖；氧化硫杆菌在PH0.5-2.0（5-10%的硫酸）的酸性环境中生长；脱氮硫杆菌生长的最高PH为10.7；有种未定名(Bacillus.sp.)的芽孢在琥珀内蜜蜂肠道中已保存了2500万年--4000万年。以青霉素的产量变异为例，1943年每毫升青霉素发酵液中该菌只分泌约20单位的青霉素，通过遗传育种和菌种人员的努力，青霉素的发酵水平已超过5-10万单位/ml。③适应性强、易变异

苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论微生物的个体一般都是单倍体，加之它具有繁殖快、数量多以及与外界环境直接接触等原因，虽然微生物的变异频率仅为(10-6-10-9)，也可在短时间内产生大量变异的后代。在微生物育种中利用变异这一特性可获得高产菌株而大大降低成本。当然，病原菌产生的耐药性变异也很常见。

青霉素43年刚问世时，对Staphylococcusaureusr

最低制菌浓度为0.02ug/ml,由于突变原因制菌浓度不断提高，有的菌株的耐药性竟比原始菌株提高了1万倍。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。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论细菌抗药性的产生：苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

微生物是无处不有无处不在，在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹。如：人体体腔（100-400种，总数约为100万亿），其中数量最多的是（脆弱拟杆菌）。海底（硫细菌，100℃，140个大气压）、高空、土壤深层等到处都有微生物的存在；由于微生物的发现比较迟，加上鉴定微生物种的工作以及划分种的标准等问题较复杂，所以目前确定微生物种数只有10万多种。随着分离、培养方法的改进和研究工作的进一步的深入，将会有更多的微生物被发现。微生物复杂的生物多样性形成了代谢的多样性，从而为人类提供了丰富的资源。④种类繁多，分布广泛

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科学家研究发现微生物吸收和转化物质的能力比动物、植物要高很多倍，如在合适的环境下，Escherichiacoli每小时内可消耗其自重2000倍的乳糖。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，微生物的这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物有可能更好地发挥“活的化工厂”的作用，人类对微生物的利用主要体现在它们的生物化学转化能力上。⑤吸收快，转化力强苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论3、微生物在生物界的地位

对于生物的分类，过去很长一段时间人们曾把所有的生物分为动物界和植物界两大类。微生物中有些类群，如原生动物，细胞柔软行而不具细胞壁，可运动，不行光合作用，属于动物。有些类群，如藻类具细胞壁，行光合作用，归于植物。但是许多细菌具细胞壁、可运动，又不行光合作用，将它们归于植物界或动物界均不合适。后来有人提出另立微生物界或原生生物界的创意，而与动物界和植物界相并列。直到1969年魏塔克（R.Whittaker）首先提出了五界分类系统，他将所有的生物分为：苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论①原核生物界：包括细菌、放线菌、蓝绿藻等所有的拟核生物；这样微生物在整个生物分类系统中占有四界，充分显示了微生物在自然界中的重要地位。由此可见，微生物学的研究对象是十分广泛而丰富的。②原生生物界：包括具有真核细胞的单细胞生物如大多数藻类和原生动物;我国学者王大耜先生在1977年编著的“细菌分类基础”中提出：无细胞结构的病毒应看作为一界即病毒界。⑤动物界：包括所有的多细胞后生动物。④植物界：包括所有典型的多细胞植物；③真菌界（菌物界）：包括酵母菌、霉菌、菌蕈等真菌；但是在这些研究对象中，最主要的研究对象是细菌。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论二、微生物的作用（任务）1.微生物与粮食粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论①把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇（目前全国推广乙醇汽油）；2．微生物与能源⑤研制微生物电池使之实用化。④通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率；③利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生产“清洁能源”--氢气；②利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源转化成甲烷；苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

传统的：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果酸等；3.微生物与资源另外：微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。

微生物能将地球上永无枯竭的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。

现代的：水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二酸、丙烯酸、长链脂肪酸、亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB）等；苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；4.微生物与环境保护利用EMB培养来检测饮水的肠道病原菌等。

利用微生物技术来监察环境的污染度，如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物生产的PHB（聚羟基丁酸酯）制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；利用微生物降解化肥和农药残留生产绿色食品；苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

防治各类疾病的主要手段又是各种微生物产生的药物：抗生素、干扰素和白细胞介素等高效药物纷纷转向由“工程菌”来生产。

5.微生物与人类健康此外，一大批与人类健康、长寿有关的生物制品，如疫苗、类毒素等均是微生物产品。与人类生殖、避孕等密切相关的甾体激素类药物。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论三、微生物的基本研究方法

光学显微镜的诞生，它将肉眼的分辨率提高到微米级水平，而电子显微镜的出现使人眼分辨达到纳米水平。列文虎克是第一个用显微镜来观察和描述微生物的。1.显微镜技术苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

无菌技术是在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物污染的技术。2.无菌操作技术而对灭菌技术的原理等作出科学解释的是巴斯德，他所进行的举世闻名的曲颈瓶实验，不仅彻底否定了当时十分流行的“生命自然发生学说”，而且为微生物学中的无菌技术的创立和发展奠定了理论和实践基础。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论无菌操作苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

纯种分离技术是人类揭开微生物世界奥秘的重要手段。要揭开在自然条件下处于杂居混生状态的某一微生物的特点，以及它们对人类是有益还是有害，就必须采用在无菌技术基础上的纯种分离方法。早期对微生物群体进行单个纯化分离者是李斯特。但真正取得突破的是柯赫发明的培养皿琼脂平板技术。3.纯种分离技术苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论

微生物纯种培养技术在科学实验和生产实践中有着极其重大的理论与实践意义。若为微生物提供一个初级培养的实验方法并不复杂，但要使微生物在大规模生产中良好地生长或累积代谢产物，就得考虑一些最为合理的培养装置和有效的工艺条件，并且还要在整个微生物的发酵过程中严防其他微生物的干扰，即防止杂菌污染。发酵罐的发明及大规模地普及使用，它为生物工程学开辟了崭新的前景。同时微生物发酵工业也已成为国民经济的重要支柱之一。4.纯种培养技术苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论四、微生物学的分支学科1.按研究微生物学基本生命活动规律为目的来分有：微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学等。2.按微生物的研究对象分有：细菌学、真菌学、病毒学、菌物学、藻类学等。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论4.按微生物所在的生态环境分有：土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学等。

3.按微生物的应用领域分有：农业微生物、工业微生物、医学微生物、食品微生物、乳品微生物学、石油微生物学、兽医微生物学、预防微生物学等。

各分支学科相互交叉，互相配合，互相促进，有利于整个微生物学全面深入的发展。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论第二节微生物学的发展简史1.史前期史前期是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史时期，大约在距今8000年－－1676年间。

开创者：各国劳动人民，其中尤以我国的制曲、酿酒技术著称。

特点：未见细菌等微生物个体；凭实践经验利用微生物的有益活动（酿酒、制酱、酿醋、沤肥、轮作、治病）。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论2.初创期时间：1676－－1861开创者：列文虎克（Leeuwenhoek)当时他为布店的学徒工，对制造高倍扩大镜特别感兴趣。特点：自制的单式显微镜观察到细菌的个体；对一些微生物形态进行描述。为微生物的存在提供了有力的证据，对以后微生物的研究创造了条件。这便是微生物的启蒙时代。

苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论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1680年被选为英国皇家学会的会员。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论时间：1861－－1897开创者：Pasteur和Koch特点：①建立了一系列研究微生物所必要的独特方法；②借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生物的“黄金时期”；③把微生物的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平；④微生物学以独立的学科形式开始形成。3.奠基期苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论1.巴斯德

(1)发现并证实发酵是由微生物引起的(2)彻底否定了“自然发生”学说化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(3)免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论2.柯赫a）细菌纯培养方法的建立土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫定理：1、在每一相同病例中都出现这种微生物；2、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论时间：1897－－1953开创者：Buchner特点：①进入微生物生化水平的研究；②应用微生物的分支学科更为扩大，出现了抗生素等学科；③开始寻找各种有益微生物代谢产物；④普通微生物学开始形成；⑤各相关学科和技术方法相互渗透，相互促进，加速了微生物学的发展。4.发展期

苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论苏高中生物竞赛理论辅导课件-微生物学进阶课件绪论时间：1953－－至今开创者：Watson和Crick特点：①微生物学从一门在生命科学中较为孤立的以应用为主的学科，成为一门十分热门的前沿基础学科；②在基础学理论的研究方面，逐步进入到分子