微生物学+绪论+Introduction27783

1、绪 论 Introduction,1.1 What are the microbe and microbiology? 1.2 The history of microbiology 1.3 The importance of Microbiology 1.4 Important events in the development of microbiology,第一节 微生物 与 微生物学Microorganism and Microbiology,一、微生物 （一）概念：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细小生

2、物的总称。 指显微镜下的才可见的生物，它不是一个分类学上的名词。但其中也有少数成员是肉眼可见的，例如近年来发现有的细菌是肉眼可见的， 1993 年正式确定为细菌的 Epulopiscium fishlsoni 以及 1998 年报道的 Thiomargarita namibiensis ，均为肉眼可见的细菌。所以上述微生物学的定义是指一般的概念，是历史的沿革，但仍为今天所适用。 The word microbe (microorganism) is used to describe an organism that is so small that, normally, it cannot b

3、e seen without the use of a microscope. Viruses, bacteria, fungi, protozoa and some algae are all included in this category.,（二）种类,Microbial world,Organisms,Infectious agents,Prokaryotes (unicellular),eukaryotes,viruses,viroids,prions,Eubacteria,Archaea,Algae (unicellular or multicellular,Fungi (uni

4、cellular or multicellular,Protozoa (unicellular),Other multicellular organisms,（三）微生物的共同特点,个体微小， 结构简单 代谢活跃， 方式多样 繁殖快速， 容易变异,抗逆性强， 休眠期长 种类繁多， 数量巨大 分布广泛， 分类级宽,个体微小 一般微生物以mm表示其大小 （每 g 细菌的个数可达 10 10 个 ） 病毒用nm表示大小 结构简单 单细胞 简单多细胞 无细胞,代谢活跃 吸收、转化物质速度极快。 发酵乳糖的细菌每小时可分解其自重的100010000倍 产朊假丝酵母合成蛋白质的能力较大豆强100倍，较成年

5、公牛强105倍 以同等体积计，一个细菌在 1 小时内所消耗的糖即可相当于人在 500 年时间内所消耗的粮食。 方式多样 能利用的有机基质极为广泛，CO2 ，甚至有毒物质 有机化能，无机化能 光能 好氧呼吸，厌氧呼吸，发酵，（兼性） 途径多种多样 产物多种多样：蛋白质、多糖、核酸、脂肪、抗生素、维生素、毒素、色素、生物碱， CO 2 、 H 2 O 、 H 2 S 、 NO 2 -1 、 NO 3 1 、 SO 4 2,繁殖快速 大肠杆菌在适宜条件下37oC时的世代时间为18min，每24 h可分裂80次，即增殖数为1.2x1024个后代。 容易变异 微生物的自然变异频率可达10-510-10

6、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 如常见的人体病原菌抗药性的提高，常需要提高用药剂量，则是病原菌变异的结果。抗生素生产和其他发酵性生产中利用微生物变异，提高发酵产物产量。最典型的例子是青霉素的发酵生产，最初发酵产物每 ml 只含 20 单位左右，而现在已有极大的增加，甚至接近 10 万单位了。,抗逆性强 抗热性：100，250，300 抗压性 ：265atm 抗寒性 ：-12 抗酸性 ：0.5 抗碱性 ：10.7 抗干燥性 抗缺氧性 抗辐射性 抗毒物性 休眠期长 具有特殊的休眠构造：芽孢，孢子，胞囊 菌丝体特异结构 ：菌核，菌索 芽孢休眠期可达几

7、年，几百年，上千年 甚至报导过 3 000 4 000 年前埃及金字塔中的木乃尹上至今仍有活的病原菌。,种类繁多 目前已确定的微生物种类有105以上，每年仍以几百上千的新种在被发现 目前所了解的微生物种类仅仅为自然界中的0.1%-1%左右 数量巨大 每g土壤含几亿个细菌 人体肠道内菌体总数达100万亿个左右, 约2kg 全球海洋中的微生物总重量达280亿吨 每 g 新鲜叶子表面可附生 100 多万个微生物,分布广泛 除了“明火”，火山喷发中心区和人为的无菌环境外，都有微生物的存在，上至几十千米外的高空，下至地表下几百米的深处，海洋上万米的水底层，土壤、水域、空气，动植物和人类体内外，都已分布有

8、各种不同的微生物。 分类级宽 微生物横跨了生物六界系统中无细胞结构生物病毒界和细胞结构生物中的原核生物界、原生生物界、菌物界（真菌界） 除了动物界、植物界外，其余各界都是为微生物而设立的，范围极为宽广。,（四）微生物在生物系统发育中的地位,1969年Whittaker提出五界分类系统： 原核生物界：古细菌，真细菌、蓝细菌、放线菌 原生生物界：藻类，原生动物 真菌界：酵母，霉菌、蘑菇 植物界 动物界 我国学者提出六界系统： 病毒界：病毒、亚病毒,（五）、微生物与其他生物的共同点,遗传信息都是以DNA和RNA作为载体，遗传信息表达的规则相同 都是以ATP作为能量代谢的载体 氨基酸、核苷酸、单糖、脂

9、肪酸的合成途径相同 蛋白质、脂肪、核酸和多糖的合成途径相同 细胞的化学组成相似,二、微生物学,（一）概念: 是研究微生物形态结构、生长繁殖、遗传变异、生理生化等特征以及其在自然界中的分布、作用和与人类及其他生物相互关系的一门学科。 通过对各种微生物的研究，达到利用、控制、改造它们，使其为人类造福的目的。,（二）、研究内容 1 微生物本身 形态结构，分类鉴定，生理生化， 生长繁殖，遗传变异，生态分布 2 微生物与微生物和其他生物植物、动物和人类的关系有益、有害、致病 3 微生物在自然界各种元素生物地球化学 循环中的作用利用、转化、固定 4 微生物在工、农、医、环境保护、食品生产 中的应用促进人类

10、可持续发展 是一门既有独特的理论体系，又有很强实践性的学科。 微生物研究作为一门科学 - 微生物学，当今的发展无疑是最为活跃、最为迅速、最为辉煌、影响最大的生命科学之一。,（三）微生物学的分支学科 以研究微生物本身分： 普通微生物学 微生物形态学 微生物分类学 微生物生理学 微生物生物化学 微生物生态学 微生物遗传学 细胞微生物学,以研究对象分 ： 细菌学 放线菌学 真菌学 病毒学 噬菌体学 藻类学 支原体学 厌氧微生物学 原生动物学,以应用方面分： 工业微生物学 农业微生物学 食品微生物学 乳品微生物学 医学微生物学 兽医微生物学 抗生素学 免疫学 土壤微生物学 水域微生物学 环境微生物学

11、沼气发酵微生物学 水产微生物学 海洋微生物学 分析微生物学 实验微生物学 发酵微生物学 预防微生物学,正在发展的新兴学科 ： 微生物分子生物学 微生物化学分类学 微生物数值分类学微生物地球化学 宇宙微生物学 微生物基因组学 微生物蛋白质组学 微生物分子系统学,Microbiology,Bacteriology,Protozoology,Parasitology,Microbial Morphology,Mycology,Virology,Phycology or Algology,Microbial physiology,Microbial taxonomy,Microbial genetic

12、s,Molecular biology,Microbial ecology,第二节 微生物学的发展简史 The history of microbiology,史前时期人类对微生物的认识与利用 微生物学初创时期微生物形态认识时期 微生物学奠基时期微生物生理学发展时期 微生物学发展时期微生物生物化学发展时期 微生物学成熟时期微生物分子生物学发展时期,一、史前时期人类对微生物的认识与利用 在 17 世纪下半叶，荷兰学者吕文虎克（ Antony van Leeuwenhook ）用自制的简易显微镜亲眼观察到细菌个体之前，对于一门学科来说尚没形成。这个时期称为微生物学史前时期。 酿酒，制醋，制酱 ：8

13、000年前我国曲糵酿酒 种植豆科植物 积肥，压青，沤粪 麦曲治病：2500年前用曲治消化道疾病 尽管这些还没有上升为微生物学理论，但都是控制和应用微生物生命活动规律的实践活动。,二、微生物形态学发展阶段 17 世纪 80 年代，吕文虎克用他自己制造的，可放大 160 倍的显微镜观察牙垢、雨水、井水以及各种有机质的浸出液，发现到了许多可以活动的 “ 活的小动物 ” ，并发表了这一 “ 自然界的秘密 ” 。这是首次对微生物形态和个体的观察和记载。随后，其他研究者凭借显微镜对于其它微生物类群进行的观察和记载，充实和扩大了人类对微生物类群形态的视野。但是在其后相当长的时间内，对于微生物作用的规律仍一无

14、所知。这个时期也称为微生物学的创始时期。 发表了约400篇有关论文,The discovery of microorganisms,The first person to accurately observe and describe microorganisms,Antony van Leeuwenhock (1632-1723),The first person to observe and describe microorganisms was the amateur microscopist Antony van leeuwenhoek of Delft, Holland.,Leeuw

15、enkoek made his simple, single-lens microscope which could amplify the object being viewed 50 300 times. Between 1673 1723, he wrote a series of letters to the Royal Society of London describing the microbes he observed from the samples of rainwater, and humam mouth.,Leeuwenhoeks drawings of bacteri

16、a from the human mouth.,A drawing of one of the microscopes showing the lens a; mounting pin b; and focusing screws c and d.,lens,Object being viewed,adjusting,screws,三、微生物生理学发展阶段 在 19 世纪 60 年代初，法国的巴斯德（ Louis Pasteur ）和德国的柯赫（ Robert Koch ）等一批杰出的科学家建立了一套独特的微生物研究方法，对微生物的生命活动及其对人类实践和自然界的作用作了初步研究，同时还建立起

17、许多微生物学分支学科，尤其是建立了解决当时实际问题的几门重要应用微生物学科，如医用细菌学、植物病理学、酿造学、土壤微生物学等。 可以说Pasteur and Koch 是微生物学的奠基人。,Final refutation of spontaneous generation birth of microbiology as a science Discovery of the existence of anaerobic life fermentation Vaccines Pasteurization,Pasteurs contributions:,Louis Pasteur working

18、 in his laboratory,Louis Pasteur (1822 1895),Pasteur (1857) demonstrated that lactic acid fermentation is due to the activity of microorganisms.,2. Pasteur (1861) conflict over spontaneous generation birth of microbiology as a science,3. Pasteur (1881) developed anthrax vaccine,4. Pasteurization,The spontaneous generation conflict,Spontaneous generation that living organisms could develop from nonliving or decomposing matter.,Pasteurs swan neck flasks used in his experiments on the spontaneous generation of microorganisms,Conclusion: Mic