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1、衛(wèi) 生 微 生 物 學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院主講 楊曉煒,第一章 序論,教學(xué)安排 微生物與我們 衛(wèi)生微生物學(xué)的歷史沿革 微生物類(lèi)群及特點(diǎn) 如何學(xué)習(xí)微生物學(xué),一、 教學(xué)安排,理論知識(shí)方面:共20學(xué)時(shí) 要求:1.微生物生態(tài),環(huán)境中微生物的主要類(lèi)群 2.衛(wèi)生微生物研究和檢測(cè)的方法, 3.消毒與滅菌、生物危害與生物損傷防護(hù) 4.水微生物,土壤微生物,空氣微生物,食品微生物, 藥品微生物,化妝品微生物,特殊環(huán)境中微生物和 醫(yī)療和衛(wèi)生用品微生物等,實(shí)驗(yàn)、技能方面:12學(xué)時(shí) 要求:1.熟練掌握顯微鏡使用和保護(hù)方法 2.無(wú)菌操作技術(shù)、培養(yǎng)基制備、消毒、滅菌技術(shù) 3.細(xì)菌純培養(yǎng)分離方法、菌種保存方法 4.簡(jiǎn)單的細(xì)菌鑒定,
2、一、 教學(xué)安排,二、微生物與我們,什么是微生物? 自然界中存在的肉眼看不見(jiàn)的微小生物總稱(chēng),真核細(xì)胞型微生物細(xì)胞核分化程度高,有核膜和核仁,細(xì)胞器完整。如真菌、原生動(dòng)物、藻類(lèi)。 原核細(xì)胞型微生物細(xì)胞核的分化較低,僅有原始核質(zhì),無(wú)核膜、核仁,細(xì)胞器不完善。DNA和RNA同時(shí)存在。這類(lèi)微生物眾多,有細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體。 非細(xì)胞型微生物是體積最小的一類(lèi)微生物。無(wú)典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu),只能在活細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)繁殖。 病毒、類(lèi)病毒、朊病毒,微生物的種類(lèi)與分布,微生物的分布,廣泛,100m,300m,1400m,2100m,3150m,4050m,6000m,二、微生物與我們,每張紙幣帶細(xì)菌
3、:900萬(wàn)個(gè),人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物: 皮膚表面:平均10萬(wàn)個(gè)細(xì)菌/平方厘米; 腸道:微生物總量達(dá)100萬(wàn)億, 糞便干重的1/3是細(xì)菌,每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為:1000億個(gè),細(xì)菌數(shù)億/g土壤,土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為:10034 10 12 噸,盡量避免一家人合用一管牙膏,微生物與人類(lèi)的關(guān)系,絕大多數(shù)有益 正常菌群 normal flora 人和動(dòng)物機(jī)體內(nèi)正常情況下存在的微生物群 少數(shù)微生物對(duì)人和動(dòng)、植物是有害 病原微生物 pathogenic microbes 能致病的微生物,災(zāi)難 tragedy,鼠疫: 公元6世紀(jì) 鼠,跳蚤 人死亡率 30%-100% 埃博拉病毒:1976年 疑嚙齒
4、類(lèi)動(dòng)物死亡 率50-90% 艾滋病毒:1980年 疑非洲綠猴 死亡率 61% 瘋牛病:1985年 牛 人 消化道 死 亡率100% 禽流感:1997年 雞、鴨、鴿子等 33.3%-100,鼠疫(黑死病)席卷中世紀(jì)的歐洲,鼠疫俗稱(chēng)“黑死病”公元14世紀(jì),鼠疫第二次大流行,歷時(shí)70多年,波及歐、亞、北非等各大洲,當(dāng)時(shí)以英國(guó)、意大利發(fā)病最重,死亡人數(shù)幾乎占總?cè)丝诘?/2,歐洲則共計(jì)近1/4的人口喪生,瘋牛病學(xué)名牛腦海綿狀病,簡(jiǎn)稱(chēng)BSE。 1985年4月,醫(yī)學(xué)家們?cè)谟?guó)首先發(fā)現(xiàn),朊粒(朊病毒,SARS,SARS)於2002年在中國(guó)廣東順德首發(fā),並擴(kuò)散至東南亞乃至全球,直至2003年中期疫情才被逐漸消滅
5、的一次全球性傳染病疫潮,SARS 31個(gè)國(guó)家,豬鏈球菌,益處: 1.農(nóng)業(yè)方面:以菌造肥、以菌催長(zhǎng)、以菌防病、以菌治病 2.工業(yè)方面:食品、制革、紡織、石油、化工 3.醫(yī)藥方面:抗生素、維生素、輔酶等 4.物質(zhì)循環(huán) 5.基因工程,二、微生物與我們,微生物,食品,抗生素,基因工程,菌肥,抗藥性,疾病、瘟疫,二、微生物與我們,一、微生物學(xué)的經(jīng)驗(yàn)時(shí)期,1、11世紀(jì)初,我國(guó)北宋末年劉真人提出肺癆病是由小蟲(chóng)引起,2、明朝隆慶年間(15671572)中國(guó)已采用人痘接種來(lái)預(yù)防天花,該方法先后傳授到朝鮮、日本、俄國(guó)和歐洲,二、實(shí)驗(yàn)微生物學(xué)時(shí)期,1676年,微生物學(xué)的先驅(qū) 荷蘭人列文虎克(Antony van l
6、eeuwenhoek)首次 觀察到了細(xì)菌。他沒(méi)有上 過(guò)大學(xué),是一個(gè)只會(huì)荷蘭 語(yǔ)的小商人,但卻在1680 年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的 會(huì)員。業(yè)余時(shí)間制造過(guò)400多架單式顯微鏡和放大鏡,放大率一般為50200倍,微生物學(xué),列文虎克的顯微鏡,現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡,Edward Jenner,17491823) 首創(chuàng)用牛痘預(yù)防天花,為預(yù)防醫(yī)學(xué)開(kāi)辟了廣闊途徑,細(xì)莫威斯 18271912) 首創(chuàng)用石炭酸噴灑手術(shù)室和煮沸手術(shù)用具以防術(shù)后感染,為防腐、消毒,以及無(wú)菌操作奠定了基礎(chǔ),巴斯德路易斯 (1822-1895) 法國(guó)微生物學(xué)家、化學(xué)家,近代微生物學(xué)的奠基人,巴斯德的貢獻(xiàn),1) 發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的; (
7、2) 徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說(shuō);化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”著名的曲頸瓶試驗(yàn)無(wú)可辯駁地證實(shí),空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物, 是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。 (3) 免疫學(xué)預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗 (4) 其他貢獻(xiàn)巴斯德消毒法:60-65作短時(shí)間加熱處理,殺死有害微生物,微生物學(xué),曲頸瓶實(shí)驗(yàn),柯赫(1843 1910,Contribution: 微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn) 對(duì)病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn),1)微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn),a)細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立土豆切面 營(yíng)養(yǎng)明膠 營(yíng)養(yǎng)瓊脂(平皿) b)設(shè)計(jì)了各種培養(yǎng)基,實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)各種微生物的培養(yǎng) c)流動(dòng)蒸汽滅
8、菌 d)染色觀察和顯微攝影,2)對(duì)病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn),a)具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌; b)發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌;(1905年獲諾貝爾獎(jiǎng)) c)證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則 著名的柯赫法則,柯赫氏法則(Koch postulates,從動(dòng)植物的患者體內(nèi)分離出病原物 進(jìn)行純培養(yǎng) 回接到同樣類(lèi)型的動(dòng)植物體,引起 同樣的病癥 再分離得到與第二步一致的菌系,抗生素的發(fā)現(xiàn),Alexander Fleming (1881-1955) Sir Alexander Fleming Ernst Boris Chain Sir Howard Walter Florey,197
9、3年以來(lái)發(fā)現(xiàn)的主要的病原微生物,人類(lèi)免疫缺陷病毒,HIV引起AIDS,1981年首報(bào)告,1983年分離到病毒 性傳播、輸血傳播、垂直傳播,肝炎病毒進(jìn)展,1947年,甲型肝炎和血清型肝炎的概念 1970年,Dane顆粒(HBV) 1973年,HAV顆粒(HAV) 1978年,NANBV 1989年,HCV、HEV 1990-1994年,non A-E 1995年,HGV 1997年,TTV,朊粒(prion,比病毒更小 庫(kù)魯病,克雅病 瘋牛病,羊瘙癢病 1997年,Prusiner獲諾貝爾獎(jiǎng),羊瘙癢病PrPC與PrPSC分子的三維結(jié)構(gòu),我國(guó)發(fā)展簡(jiǎn)史,學(xué)者黃禎祥 首創(chuàng)體外細(xì)胞培養(yǎng)病毒的技術(shù)。 湯飛
10、凡教授 在世界上首次分離出沙眼衣原體,微生物學(xué)發(fā)展過(guò)程中的重大事件,1890 Von Behring制備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng); 1892 Ivanovsky 提供煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù); 1928 Griffith發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化; 1929 Fleming 發(fā)現(xiàn)青霉素; 1944 Avery等證實(shí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中DNA是遺傳信息的載體; 1953 Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu); 19701972 Arber、Smith和Nathans發(fā)現(xiàn)并提純了 DNA限制性內(nèi)切酶,現(xiàn)代微生物學(xué)時(shí)期 多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展 1941年Beadle和Tatum粗糙脈胞菌生化突變株微生物
11、遺傳學(xué)和微生物生理學(xué) 其他分支學(xué)科發(fā)展細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)、分類(lèi)學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、土壤微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué) 60年代微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)交叉學(xué)科發(fā)展 50年代與分子生物學(xué)等匯合,迅速發(fā)展 80年代基因工程微生物發(fā)酵工業(yè),三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)建立與發(fā)展,我國(guó)微生物學(xué)發(fā)展 *古代釀酒、制醬等卓越貢獻(xiàn); *20年代初系統(tǒng)介紹微生物學(xué)知識(shí),從事研究; *19101921伍連德建立衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu); *2030年代對(duì)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究; *30年代在高校設(shè)立釀造科目和農(nóng)產(chǎn)制造系; *新中國(guó)成立,重點(diǎn)大學(xué)設(shè)置微生物專(zhuān)業(yè);現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)、抗生素、生物農(nóng)藥形成一定規(guī)模 *改革開(kāi)放,應(yīng)用和基礎(chǔ)理
12、論取得重要成果,兩步法生產(chǎn)Vc世界先進(jìn)水平,抗生素總產(chǎn)量世界首位,三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)建立與發(fā)展,四、21世紀(jì)微生物學(xué)展望,微生物基因組學(xué)研究全面展開(kāi) 20世紀(jì)剛興起,為HGP打下一定基礎(chǔ),21世紀(jì)將為后基因組研究發(fā)揮更多作用?,F(xiàn)在完成測(cè)序的主要為模式微生物、特殊微生物及醫(yī)用微生物。隨著測(cè)序完善,將作為常規(guī)研究方法,從本質(zhì)認(rèn)識(shí)和利用改造微生物,微生物生命現(xiàn)象的特性和共性更加受到重視 1.極端環(huán)境生存,有特殊代謝途徑,如:生物固氮、厭氧、化能自養(yǎng)等 2.具有基本生物特性:生長(zhǎng)、繁殖、代謝 3.個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、易繁殖、易培養(yǎng)、變異快、易于操作,四、21世紀(jì)微生物學(xué)展望,與其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)更廣泛的
13、交叉,獲得新發(fā)展 20世紀(jì)與生化、遺傳交叉形成分子生物學(xué),21世紀(jì)進(jìn)一步向地質(zhì)、海洋、大氣、太空滲透,發(fā)展新的學(xué)科,如:微生物地球化學(xué)、海洋微生物學(xué)、大氣微生物學(xué)、太空微生物學(xué)等。 與能源、信息、材料、計(jì)算機(jī)結(jié)合開(kāi)辟新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。 微生物學(xué)的研究技術(shù)方法將吸收其他學(xué)科的先進(jìn)技術(shù),向自動(dòng)化、定向化和定量化發(fā)展 微生物產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)全新局面 發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在的300年,在人類(lèi)生活和生產(chǎn)實(shí)踐得到廣泛應(yīng)用,尤其是微生物代謝物和菌體本身為生產(chǎn)對(duì)象的生物產(chǎn)業(yè)。所用的是自然界中篩選或選育的菌種。21世紀(jì),將更廣泛的挖掘新資源,利用基因工程生產(chǎn)大量的基因藥物。此外,還將利用微生物生產(chǎn)各種新產(chǎn)品,如:降解性塑料、DN
14、A芯片、生物能源等,四、21世紀(jì)微生物學(xué)展望,微生物具備生命現(xiàn)象的特性和共性,將是 21世紀(jì)進(jìn)一步解決生物學(xué)重大理論問(wèn)題,如生 命起源與進(jìn)化,物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律等,和實(shí) 際應(yīng)用問(wèn)題,如新的微生物資源的開(kāi)發(fā)利用, 能源、糧食等的最理想的材料,五、微生物類(lèi)群及特點(diǎn) 細(xì)胞型:原核:細(xì)菌、古生菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支 原體、 立克次氏體 真核:真菌、顯微藻類(lèi)、原生動(dòng)物 非細(xì)胞型:病毒、類(lèi)病毒和朊病毒 細(xì)菌,個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類(lèi)多、級(jí)界寬、變異易、抗性強(qiáng)、休眠長(zhǎng)、起源早、發(fā)現(xiàn)晚,細(xì)菌結(jié)構(gòu),細(xì)菌形態(tài),古生菌 介于原核生物和真核生物之間, 與細(xì)菌個(gè)體形態(tài)類(lèi)似,但
15、多生活極端環(huán)境中, 極類(lèi)似地球演化早期狀態(tài),Methanogens: 甲烷菌,極度厭氧,利用二氧化碳及氫氣產(chǎn)生甲烷。 Halophiles: 嗜鹽菌,生長(zhǎng)在如死海的高鹽區(qū)。 Thermacidophiles: 嗜酸熱菌,火山口及溫泉處,放線菌 單細(xì)胞,菌絲直徑與細(xì)菌相似,1微米。 菌絲分基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和孢子絲。如:鏈霉菌屬,放線菌菌絲,鏈霉菌形態(tài)模式圖,霉菌 基本單位菌絲。直徑310m,菌絲交織成菌絲體,霉菌菌絲,上:無(wú)隔膜菌絲,下:有隔膜菌絲,無(wú)隔膜菌絲:?jiǎn)渭?xì)胞,多細(xì)胞核。如:低等真菌(即鞭毛菌亞門(mén)和接合菌亞門(mén)中的霉菌)。 *有隔膜菌絲:多細(xì)胞,每細(xì)胞有1或多個(gè)CN。隔膜上有孔,細(xì)胞質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)互通。如:高等真菌(即子囊菌亞門(mén)和半知菌亞門(mén)中的霉菌,酵母菌
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