微生物概述專題知識(shí)講座專家講座

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)課程微生物概述專題知識(shí)講座第1頁山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉凱liukai_1982@163.com微生物概述專題知識(shí)講座第2頁一、什么是微生物

二、人類對(duì)微生物世界認(rèn)識(shí)史

三、微生物學(xué)發(fā)展促進(jìn)了人類進(jìn)步

四、微生物五大共性

五、微生物學(xué)及其分科緒論微生物概述專題知識(shí)講座第3頁一、什么是微生物

我們周圍有一個(gè)奇妙生命世界，在這個(gè)世界里，除了千姿百態(tài)動(dòng)物和五彩繽紛植物以外，還有一大群微小生物——微生物。微生物“出生”最早，與人類“相識(shí)”最晚。地球誕生至今已經(jīng)有46億多年，最早微生物35億年前就已出現(xiàn)在地球上。人類出現(xiàn)在地球上只有幾百萬年歷史，人類認(rèn)識(shí)微生物更是只有短短幾百年。1676年荷蘭人列文·虎克用自制顯微鏡觀察到了細(xì)菌，從而揭示出一個(gè)過去從未有些人知曉微生物世界。微生物概述專題知識(shí)講座第4頁微生物（microorganism,microbe）是一切肉眼看不見或看不清楚微小生物總稱。它們是一些個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡單低等生物。?。簜€(gè)體微小，um級(jí)，光學(xué)顯微鏡下可見；nm級(jí)，電子顯微鏡下可見。簡：結(jié)構(gòu)簡單，非細(xì)胞、單細(xì)胞、簡單多細(xì)胞。低：進(jìn)化地位低。

微生物概述專題知識(shí)講座第5頁微生物概述專題知識(shí)講座第6頁微生物概述專題知識(shí)講座第7頁微生物概述專題知識(shí)講座第8頁微生物概述專題知識(shí)講座第9頁微生物概述專題知識(shí)講座第10頁微生物概述專題知識(shí)講座第11頁微生物概述專題知識(shí)講座第12頁微生物概述專題知識(shí)講座第13頁微生物概述專題知識(shí)講座第14頁（1）原核生物類（2）真核生物類（3）非細(xì)胞生物類微生物三大類群微生物概述專題知識(shí)講座第15頁

（1）原核生物類（三菌三體）：在光學(xué)顯微鏡下可見細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌支原體、立克次氏體、衣原體AA微生物概述專題知識(shí)講座第16頁（2）真核生物類：在光學(xué)顯微鏡下可見真菌（酵母菌、霉菌和蕈[xùn]菌）原生動(dòng)物顯微藻類微生物概述專題知識(shí)講座第17頁微生物概述專題知識(shí)講座第18頁（3）非細(xì)胞生物類：電子顯微鏡才能看到，包含病毒和亞病毒（類病毒、朊[ruǎn]病毒、擬病毒）微生物概述專題知識(shí)講座第19頁

即使我們用肉眼看不到單個(gè)微生物細(xì)胞，不過當(dāng)微生物在某種材料上大量繁殖形成一個(gè)大集團(tuán)時(shí)，我們就能看到它們了。這一團(tuán)有著數(shù)量高達(dá)幾百萬細(xì)胞集合體稱為菌落。比如腐敗饅頭和面包上長毛、爛水果上斑點(diǎn)，皮鞋上霉點(diǎn)，皮膚上蘚塊等就是許多微生物形成菌落。微生物概述專題知識(shí)講座第20頁微生物概述專題知識(shí)講座第21頁

微生物雖小，但它們和人類關(guān)系非常親密，有些對(duì)人類有益，是人類生活不可缺乏搭檔；有些對(duì)人類有害，對(duì)人類生存組成了威脅；有即使和人類沒有直接利害關(guān)系，但在生物圈物質(zhì)循環(huán)和能流中具相關(guān)鍵作用。微生物概述專題知識(shí)講座第22頁人們?cè)诤荛L時(shí)期內(nèi)對(duì)微生物認(rèn)識(shí)受到了妨礙，因?yàn)椋?/p>

（1）個(gè)體微?。?）外貌不顯（3）雜居混生（4）因果難聯(lián)二、人類對(duì)微生物世界認(rèn)識(shí)史微生物概述專題知識(shí)講座第23頁微生物學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)期：史前期初創(chuàng)期奠基期發(fā)展期成熟期微生物概述專題知識(shí)講座第24頁1.史前期時(shí)間：約8000年前—公元1671年

特點(diǎn)：感性階段主要成就：發(fā)面，天然果酒和啤酒釀造，牛乳和乳制品發(fā)酵以及利用霉菌來治療一些疾病。

1.史前期微生物概述專題知識(shí)講座第25頁(1)源遠(yuǎn)流長酒文化遠(yuǎn)古人類發(fā)覺，吃剩米粥數(shù)日后變成了醇香可口飲料—人類最早創(chuàng)造酒微生物概述專題知識(shí)講座第26頁左：鄭州殷代遺址

右：我國古代釀酒作坊（四川新都縣出土漢代畫像）微生物概述專題知識(shí)講座第27頁(2)醫(yī)療

在兩千年前，我國人民已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)到許多疾病含有傳染性。公元前5世紀(jì)，已知道驅(qū)逐狂犬以預(yù)防狂犬病，用麥曲治療腹瀉。三國時(shí)代，名醫(yī)華佗首創(chuàng)麻醉術(shù)及剖腹外科，主張割去腐肉以預(yù)防傳染。宋真宗時(shí)代（公元968-1022），創(chuàng)造“以毒攻毒”免疫方法，創(chuàng)造用種人痘預(yù)防天花。以后相繼傳到俄國、日本、朝鮮，并于1717年經(jīng)過土耳其傳到英國，繼而傳到歐洲及美洲各國。英國琴納（E.Jenner1796)受到啟示，在種人痘基礎(chǔ)上發(fā)展用種牛痘預(yù)防天花。微生物概述專題知識(shí)講座第28頁（3）其它

后魏時(shí)（公元6世紀(jì)）賈思勰（xié）《齊民要術(shù)》詳細(xì)記載了制曲和釀酒技術(shù)，還記載了栽種豆科植物能夠肥沃土壤。在900年前，利用自養(yǎng)細(xì)菌生命活動(dòng)膽水浸銅法，已經(jīng)用于生產(chǎn)銅。微生物概述專題知識(shí)講座第29頁特點(diǎn)：形態(tài)學(xué)階段

研究停留在形態(tài)描述低級(jí)水平，對(duì)微生物活動(dòng)及其與人類實(shí)踐活動(dòng)關(guān)系卻未加研究。微生物作為一門學(xué)科還未形成。代表人物：列文·虎克（Leeuwenhoek1632-1723)

（1）利用單式顯微鏡觀察了許多微生物，并于1676年首次觀察到形態(tài)微小細(xì)菌；（2）制作419架顯微鏡和放大鏡，50～200倍，最高者達(dá)266倍；（3）發(fā)表論文約400篇，其中絕大部分（375篇）寄往英國皇家學(xué)會(huì)發(fā)表。2.初創(chuàng)期1676年—1861年微生物概述專題知識(shí)講座第30頁1664年，英國人羅伯特·虎克（RobertHooke）曾用原始顯微鏡對(duì)生長在皮革表面及薔薇枯葉上霉菌進(jìn)行觀察。微生物概述專題知識(shí)講座第31頁第一個(gè)比較精細(xì)看見微生物人是荷蘭顯微鏡制造興趣者列文·虎克（AntonivanLeeuwenhoek）。微生物概述專題知識(shí)講座第32頁列文虎克利用業(yè)余時(shí)間制造過400多架單式顯微鏡和放大鏡，放大率普通為50~200倍，微生物概述專題知識(shí)講座第33頁列文·虎克統(tǒng)計(jì)手稿，描述了當(dāng)初真實(shí)觀察到微生物一些形態(tài)。微生物概述專題知識(shí)講座第34頁微生物概述專題知識(shí)講座第35頁在微生物學(xué)各個(gè)歷史階段，每一個(gè)較大進(jìn)步都伴伴隨更加好顯微鏡問世，直到19世紀(jì)末微生物學(xué)才發(fā)展成為一門科學(xué)。微生物概述專題知識(shí)講座第36頁1690年1720年1725年1760年微生物概述專題知識(shí)講座第37頁1790年1881年1840年1890年微生物概述專題知識(shí)講座第38頁微生物概述專題知識(shí)講座第39頁電子顯微鏡微生物概述專題知識(shí)講座第40頁

特點(diǎn)：生理學(xué)研究階段，

微生物學(xué)開始形成獨(dú)立學(xué)科

建立了一系列研究微生物方法和技術(shù)；開創(chuàng)了尋找病原微生物“黃金時(shí)代”；開始在生理學(xué)水平上研究微生物；以“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”思想方法指導(dǎo)科學(xué)試驗(yàn)。3.奠基期1861年—1897年微生物概述專題知識(shí)講座第41頁

主要貢獻(xiàn)：

巴斯德：①創(chuàng)建細(xì)菌學(xué)說：生命來自生命，徹底否定自然發(fā)生說；②證實(shí)微生物是傳染病、發(fā)酵腐敗原因；③疫苗接種（狂犬、霍亂、炭疽）；④創(chuàng)造消毒滅菌技術(shù)（巴氏滅菌）?？坪眨孩傥⑸锵盗醒芯糠椒ǎ浩桨鍎澗€分離技術(shù)、染色技術(shù)、顯微攝影技術(shù)；②分離純化各種病原微生物；③科赫法則。微生物概述專題知識(shí)講座第42頁（１）巴斯德和自然發(fā)生學(xué)說破滅法國化學(xué)家LouisPasteur千百年來，普遍流行著一個(gè)“自然發(fā)生說”。該學(xué)說認(rèn)為，不潔衣物會(huì)滋生蚤虱，污穢死水會(huì)自生蚊，骯臟垃圾會(huì)自生蟲蟻，糞便和腐臭尸體會(huì)自生蠅蛆?？傊?，生物能夠從他們所在物質(zhì)元素中自然發(fā)生，而沒有上代。微生物概述專題知識(shí)講座第43頁1861年巴斯德依據(jù)曲頸瓶試驗(yàn)徹底推翻了生命自然發(fā)生說，并建立了細(xì)菌學(xué)說（Germtheory)。微生物學(xué)奠基人——巴斯德微生物概述專題知識(shí)講座第44頁曲頸瓶試驗(yàn)微生物概述專題知識(shí)講座第45頁微生物概述專題知識(shí)講座第46頁意義：推翻了自然發(fā)生說創(chuàng)造了有效滅菌方法巴斯德消毒法：60～65℃作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物。微生物概述專題知識(shí)講座第47頁微生物概述專題知識(shí)講座第48頁巴斯德在微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面取得了許多成就．主要包含推翻傳統(tǒng)上生命自然發(fā)生說并創(chuàng)建了細(xì)菌學(xué)說；證實(shí)微生物是傳染病、發(fā)酵和腐敗原因；發(fā)覺了炭疽、飛禽霍亂和狂犬病等各種疾病疫苗；創(chuàng)建了消毒滅菌技術(shù)。巴斯德所以成為微生物學(xué)奠基人。微生物概述專題知識(shí)講座第49頁(２)、Koch與疾病病菌說Koch定理證實(shí)特異微生物引發(fā)特異疾病顯微攝影技術(shù)純培養(yǎng)分離技術(shù)組織染色技術(shù)動(dòng)物接種試驗(yàn)微生物概述專題知識(shí)講座第50頁AAAAAAAAA微生物概述專題知識(shí)講座第51頁柯赫創(chuàng)造了利用培養(yǎng)皿瓊脂平板分離和純化微生物技術(shù)微生物概述專題知識(shí)講座第52頁平板劃線分離操作演示微生物概述專題知識(shí)講座第53頁微生物概述專題知識(shí)講座第54頁微生物概述專題知識(shí)講座第55頁微生物概述專題知識(shí)講座第56頁科赫定理圖示科赫法則：1在每一病例中都出現(xiàn)相同微生物，且在健康者體內(nèi)不存在；2要從寄主分離出這么微生物并在培養(yǎng)基中得到純培養(yǎng)；3用這種微生物純培養(yǎng)接種健康而敏感寄主，一樣疾病會(huì)重復(fù)發(fā)生；4從試驗(yàn)發(fā)病寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。微生物概述專題知識(shí)講座第57頁Koch對(duì)結(jié)核病研究（結(jié)核分枝桿菌Mycobacteriumtuberculosis），以及其在顯微攝影技術(shù)、組織染色技術(shù)、純培養(yǎng)分離技術(shù)和動(dòng)物接種技術(shù)等微生物學(xué)基本研究伎倆上突出貢獻(xiàn)，使他取得了1905年Nobel生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。微生物概述專題知識(shí)講座第58頁

以1897年德國人E.Buchner用無細(xì)胞酵母汁發(fā)酵葡萄糖得到酒精為標(biāo)志，以微生物生化研究為主要內(nèi)容，出現(xiàn)分支學(xué)科。生化研究研究階段生化水平上進(jìn)行研究；應(yīng)用微生物分支學(xué)科擴(kuò)大，出現(xiàn)了抗生素等新學(xué)科；第二個(gè)淘金熱—尋找各種有益微生物代謝產(chǎn)物；普通微生物學(xué)開始形成；各相關(guān)學(xué)科和技術(shù)方法相互滲透、相互促進(jìn)，加速了微生物學(xué)發(fā)展。4.發(fā)展期1897-1953年微生物概述專題知識(shí)講座第59頁微生物概述專題知識(shí)講座第60頁微生物概述專題知識(shí)講座第61頁從1953年4月Watson和Crick在英國《Nature》雜志上發(fā)表關(guān)于DNA雙螺旋模型起，整個(gè)生命科學(xué)就進(jìn)入了分子生物學(xué)研究階段，同時(shí)也是微生物學(xué)發(fā)展史上成熟期到來標(biāo)當(dāng)代生物學(xué)階段微生物學(xué)已經(jīng)成為前沿基礎(chǔ)學(xué)科；成為分子生物學(xué)研究中最主要對(duì)象；在應(yīng)用方面，向更自覺、更有效和可人為控制方向發(fā)展。5.成熟期1953—今微生物概述專題知識(shí)講座第62頁FrancisCrick(35y)1951JamesWatson(23y)丹麥哥本哈根劍橋大學(xué)CavendishLab.微生物概述專題知識(shí)講座第63頁微生物概述專題知識(shí)講座第64頁三、微生物學(xué)發(fā)展促進(jìn)了人類進(jìn)步微生物概述專題知識(shí)講座第65頁（1）醫(yī)療保?。毫蟆皯?zhàn)役”

外科消毒術(shù)建立尋找人畜病原菌免疫防治法應(yīng)用化學(xué)治療劑創(chuàng)造抗生素治療興起微生物生產(chǎn)生化藥品微生物概述專題知識(shí)講座第66頁1867年JosephLister(1827~1912)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，以及無菌操作奠定了基礎(chǔ)。微生物概述專題知識(shí)講座第67頁1796年美國醫(yī)生EdwardJenner（1749~1823），首創(chuàng)用牛痘預(yù)防天花，為預(yù)防醫(yī)學(xué)開辟了遼闊路徑。微生物概述專題知識(shí)講座第68頁自然發(fā)酵與食品、飲料釀造罐頭保藏厭氧純種發(fā)酵技術(shù)深層液體通氣攪拌培養(yǎng)代謝調(diào)控理論應(yīng)用生物工程學(xué)興起（2）工業(yè)微生物概述專題知識(shí)講座第69頁微生物概述專題知識(shí)講座第70頁微生物概述專題知識(shí)講座第71頁（3）農(nóng)業(yè)微生物飼料農(nóng)用抗菌素生物農(nóng)藥生物菌肥微生物能源微生物概述專題知識(shí)講座第72頁（4）與生態(tài)和環(huán)境保護(hù)生物燃料生物冶金生物轉(zhuǎn)化微生物概述專題知識(shí)講座第73頁微生物處理廢水塔式濾池微生物概述專題知識(shí)講座第74頁微生物概述專題知識(shí)講座第75頁（5）微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中主要地位微生物是生物學(xué)基本理論研究中理想試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)微生物研究促進(jìn)了許多重大生物學(xué)理論問題突破。

基因和酶關(guān)系說明及“一個(gè)基因一個(gè)酶”假說；

遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)說明

基因概念發(fā)展；

遺傳密碼破譯；基因表示調(diào)控機(jī)制研究；

生物大分子合成中心法則；微生物概述專題知識(shí)講座第76頁微生物概述專題知識(shí)講座第77頁對(duì)生命科學(xué)研究技術(shù)貢獻(xiàn)微生物與“人類基因組計(jì)劃”基因與基因組功效研究主要工具作為模式生物DNA重組技術(shù)和遺傳工程細(xì)胞人工培養(yǎng)突變體篩選微生物概述專題知識(shí)講座第78頁微生物概述專題知識(shí)講座第79頁生物工程商品生產(chǎn)改造物種常規(guī)菌(或常規(guī)細(xì)胞株)①遺傳工程②細(xì)胞工程“工程菌”（或“工程細(xì)胞株”）

③微生物工程④酶工程⑤生物反應(yīng)器工程經(jīng)濟(jì)效益大量產(chǎn)品社會(huì)效益生態(tài)效益微生物概述專題知識(shí)講座第80頁四、微生物五大共性（1）體積小，面積大

（2）吸收多，轉(zhuǎn)化快（3）生長旺，繁殖快（4）適應(yīng)強(qiáng)，易變異（5）分布廣，種類多（小、多、快、強(qiáng)、廣）微生物概述專題知識(shí)講座第81頁個(gè)體?。w積小，面積大）測量單位：微米或鈉米在《科學(xué)》上一篇文章報(bào)道了對(duì)一快活性隕石上可能存在生命遺址研究，這塊隕石在45億年前在火星上形成，13億年以前因?yàn)橛钪媾鲎捕x開火星，13000年前作為隕石降落到地球上。對(duì)它分析表明其上可能有生命存在過，更主要是在該隕石上發(fā)覺了類似細(xì)菌化石東西，其直徑僅為20~40nm.火星隕石中發(fā)覺細(xì)菌化石（直徑20nm）微生物概述專題知識(shí)講座第82頁德國科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸海底沉積物中發(fā)覺一個(gè)硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”微生物概述專題知識(shí)講座第83頁微生物概述專題知識(shí)講座第84頁胃口大（吸收多，轉(zhuǎn)化快）消耗本身重量倍食物時(shí)間大腸桿菌：1小時(shí)人：500年（按400斤/年計(jì)算）?地鼠天天消耗與體重等重糧食；?蜂鳥天天消耗兩倍于體重糧食；?大腸桿菌每小時(shí)消耗倍于體重糖；生物界普遍規(guī)律:生物個(gè)體越小，其單位體重消耗食物越多微生物概述專題知識(shí)講座第85頁繁殖快（生長旺，繁殖快）24小時(shí)后：4722366500萬億個(gè)后代，重量到達(dá)4722噸48小時(shí)后：2.2×1043個(gè)后代，重量到達(dá)2.2×1025噸相當(dāng)于4000個(gè)地球重量！大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10–12克，平均20分鐘繁殖一代一頭500kg食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì),而一樣重量酵母菌，以質(zhì)量較次糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)能夠生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。微生物概述專題知識(shí)講座第86頁分布廣，種類多人跡可到之處，微生物分布必定很多，而人跡不到地方，也有大量微生物存在！

數(shù)十公里高空（最高為離地85公里，須用火箭采樣）；

幾千米地下；

常年封凍冰川；強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高熱極端環(huán)境；強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高熱極端環(huán)境；微生物概述專題知識(shí)講座第87頁

當(dāng)前已定種微生物只有大約20萬種，但普通認(rèn)為當(dāng)前為人類所發(fā)覺微生物還不到自然界中微生物總數(shù)2%，真正利用不到1%。微生物概述專題知識(shí)講座第88頁抗（逆）性強(qiáng)（適應(yīng)強(qiáng)，易變異）抗熱：有細(xì)菌能在265個(gè)大氣壓，250℃條件下生長；自然界中細(xì)菌生長最高溫度能夠到達(dá)121℃；有些細(xì)菌芽孢，需加熱煮沸8小時(shí)才被殺死；抗寒：有些微生物能夠在―12℃~―30℃低溫生長；抗酸堿：細(xì)菌能耐受并生長pH范圍：pH0.5~13；耐滲透壓：蜜餞、腌制品，飽和鹽水（NaCl,32%)中都有微生物生長；抗壓力：有些細(xì)菌可在1400個(gè)大氣壓下生長；微生物概述專題知識(shí)講座第89頁有利變異：在1943年利用Penicilliumchrysogenum

發(fā)酵生