《微生物学导论》课件

微生物学导论揭示微观世界奥秘探索生命科学基础课程概述课程目标掌握微生物学基础知识学习内容微生物分类、结构、生理和应用考核方式什么是微生物学？1定义研究微小生物的科学研究对象细菌、真菌、病毒等3历史发展微生物的分类细菌单细胞原核生物真菌具细胞核的真核生物病毒非细胞形态的遗传物质原生动物单细胞真核微生物细菌的基本结构细胞壁提供形态和保护细胞膜控制物质进出细胞质代谢活动场所核区含DNA的遗传物质革兰氏染色法原理基于细胞壁结构差异步骤染色、脱色、复染三步骤应用细菌分类和鉴定的基础细菌的形态球菌球形，如葡萄球菌杆菌杆状，如大肠杆菌螺旋菌螺旋形，如螺旋体细菌的生理特性营养需求碳源、氮源、无机盐生长条件温度、pH值、氧气代谢类型自养、异养、兼性细菌的繁殖DNA复制遗传物质复制细胞质分裂细胞质均分细胞分离形成两个子细胞生长曲线延滞期、指数期、稳定期、衰亡期细菌的遗传与变异1基因组结构环状DNA，部分含质粒突变自发或诱导DNA变化基因转移转化、接合、转导真菌的基本特征细胞结构真核细胞，有细胞壁生活方式腐生或寄生，吸收营养繁殖方式有性和无性结合常见真菌类型酵母菌：单细胞丝状真菌：菌丝体担子菌：蘑菇类病毒的基本特征1结构核酸和蛋白质外壳2复制周期依赖宿主细胞机制3宿主特异性只感染特定宿主病毒的分类1DNA病毒含DNA的病毒RNA病毒含RNA的病毒逆转录病毒RNA转录为DNA原生动物概述定义单细胞真核微生物特征能运动，多样化结构分类鞭毛虫、根足虫、纤毛虫微生物的生态微生物群落多种微生物共存互作微生物与环境相互影响生态位特定环境中的功能角色土壤微生物类型细菌真菌放线菌作用物质分解养分循环改良土壤应用生物肥料生物修复杀虫剂水体微生物淡水微生物藻类、细菌、原生动物海洋微生物浮游生物、深海微生物水质指标大肠杆菌，总菌数空气微生物来源土壤、水体、生物表面传播气溶胶，尘埃颗粒控制方法过滤，紫外线，离子化人体微生物组定义栖息人体的微生物群体组成皮肤、口腔、肠道微生物功能消化、免疫、抵抗病原体微生物的营养营养类型自养型、异养型培养基固体、液体、选择性培养方法好氧、厌氧、特殊培养微生物的代谢能量代谢呼吸和发酵碳代谢有机物合成与分解氮代谢氨化、硝化、固氮发酵定义在无氧条件下分解有机物类型乳酸、酒精、丁酸发酵应用食品、饮料、制药微生物的生长控制物理方法高温、低温、辐射、干燥化学方法消毒剂、抗生素生物方法拮抗微生物、噬菌体抗生素作用机制抑制细胞壁合成干扰蛋白质合成阻断核酸合成分类β-内酰胺类氨基糖苷类喹诺酮类耐药性酶降解靶位点变异外排系统消毒与灭菌概念消毒：减少病原体灭菌：杀灭所有微生物方法热力、辐射、化学药剂应用医疗、食品、实验室微生物与疾病1感染过程附着、入侵、繁殖、损伤2致病因素毒素、酶、内毒素3宿主防御物理屏障、免疫系统细菌性疾病常见病原体结核杆菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌传播途径接触传播空气传播食物传播预防措施个人卫生疫苗接种食品安全病毒性疾病常见病毒流感、艾滋、新冠病毒感染机制利用宿主合成病毒粒子防控策略疫苗、抗病毒药物、隔离真菌性疾病常见病原真菌白色念珠菌皮癣菌曲霉菌感染类型表浅感染皮肤感染系统感染治疗方法抗真菌药局部用药系统用药微生物检测技术24-48h培养法传统检测的时间1000x显微镜检查光学放大倍数95%生化鉴定准确率分子生物学技术在微生物学中的应用PCR技术特定DNA片段扩增1基因测序分析DNA序列基因工程修饰微生物基因组免疫学技术在微生物学中的应用抗原抗体反应特异性免疫识别ELISA酶联免疫吸附测定免疫荧光标记抗原或抗体微生物的工业应用发酵工业酒精、乳酸、氨基酸生物制品酶、抗生素、维生素生物能源沼气、生物柴油、乙醇微生物与食品食品发酵：益处食品腐败：损失食品安全：控制微生物与农业生物肥料根瘤菌，固氮作用生物农药苏云金芽孢杆菌植物-微生物互作菌根，促进养分吸收微生物与环境生物修复降解污染物废水处理活性污泥法生物降解分解难降解物质微生物与医药抗生素生产青霉素，链霉素疫苗开发减毒活疫苗，灭活疫苗益生菌双歧杆菌，乳酸菌极端环境微生物嗜热菌生活在温泉、海底热泉最适生长温度>80°C嗜冷菌生活在极地、深海能在0°C下生长嗜盐菌生活在盐湖、盐田耐受高盐环境微生物生态工程1原理利用微生物群落功能2应用污染治理、资源回收3案例分析人工湿地、堆肥系统微生物的遗传育种诱变育种物理、化学诱变基因重组转基因技术代谢工程改造代谢途径微生物基因组学1995首个细菌基因组流感嗜血杆菌测序年份600平均细菌基因数典型细菌基因组10K+已测序微生物基因组公共数据库收录数量微生物蛋白质组学研究方法质谱、蛋白质芯片2应用领域药物靶点、生物标志物最新进展单细胞蛋白质组学微生物代谢组学研究策略靶向和非靶向分析1应用实例抗生素生产优化2发展趋势多组学整合分析3合成生物学与微生物学1基本概念设计构建人工生物系统2研究热点最小基因组、人工细胞3伦理问题生物安全、知识产权微生物与生物防治原理利用有益微生物控制害虫病原应用实例苏云金芽孢杆菌防治鳞翅目害虫优势与局限性环保但效果慢，受环境影响大微生物与生物传感器原理微生物响应特定物质类型电化学、光学、压电应用领域环境监测、食品安全微生物与纳米技术合成纳米材料生物还原金属离子纳米对微生物影响抗菌或促进生长应用前景生物传感器、药物递送微生物资源与保护重要性生物多样性、基因资源保护策略原位保护、异位保存菌种保藏冷冻保存、冻干技术微生物与生物安全生物安全等级BSL-1至BSL-4四个等级实验室生物安全防护设备、操作规程生物武器与防御国际公约、检测技术微生物学研究方法传统方法培养、显微镜观察2现代技术分子生物学、组学技术未来发展方向单细胞技术、人工智能微生物学与其他学科的交叉微生物信息学大数据分析微生物组系统生物学整体研究微生物网络合成生物学设计构建新微生物系统微生物学前沿研究2012CRISPR技术基因编辑革命开始年份1单细胞测序可分析单个微生物细胞100T微生物组工程人体微生物数量级(万亿)微生物与人类健康肠道微生物组消化、营养、免疫微生物与免疫训练免疫系统微生物与慢性疾病肥胖、糖尿病、自闭症微生物与全球变化甲烷一氧化二氮二氧化碳微生物对碳循环、氮循环和气候变化有重要影响微生物与生物地球化学循环元素循环碳、氮、硫、磷微生物的作用分解、转化、固定生态系统平衡维持元素流动微生物学在生物技术中的应用基因工程重组DNA技术蛋白质工