《微生物學(xué)》緒論-課件

微生物學(xué)生物技術(shù)教研室1我們生活在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中空氣水體食品

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微生物無處不在Microorganismsareubiquitous23全世界海洋中微生物的總重量約280億噸人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達(dá)100萬億個左右（人體細(xì)胞數(shù)量50萬億）新鮮葉子表面微生物數(shù)量大100多萬個/g4第一章緒論一、微生物學(xué)的發(fā)展歷史與前沿二、微生物學(xué)與人類的關(guān)系三、微生物定義及類群四、微生物的特點(diǎn)五、微生物學(xué)及研究內(nèi)容六、微生物學(xué)的學(xué)習(xí)方法七、參考文獻(xiàn)5

微生物（microorganism，microbe）是對所有形體微小的單細(xì)胞，或細(xì)胞結(jié)構(gòu)較為簡單的多細(xì)胞，或沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的通稱。什么是微生物？6?。▊€體微?。﹩危?gòu)造簡單）低（進(jìn)化地位低）μm(微米)級：光學(xué)顯微鏡下可見（細(xì)胞）nm(納米)級：電子顯微鏡下可見（細(xì)胞器，病毒）單細(xì)胞簡單多細(xì)胞非細(xì)胞（即“分子生物”）非細(xì)胞類真核類原核類微生物7

個體過于微小群體外貌不顯種間雜居混生形態(tài)與作用后果難以認(rèn)識認(rèn)識微生物的四大障礙一、微生物的發(fā)展歷史8微生物學(xué)的發(fā)展主線9史前期（約8000年前—1676）進(jìn)展

古中國的制曲、釀酒技術(shù)

《天工開物》《齊民要術(shù)》《東坡酒經(jīng)》特點(diǎn)

視而不見臭而不聞觸而不覺食而不察得其益而不感其好受其害而不知其惡10感性認(rèn)識階段（史前期）細(xì)菌冶金漚糞肥田提倡輪作麥曲治瀉防重與治刮骨療毒種痘防花制曲釀酒Cncnc-micro11遠(yuǎn)古人類發(fā)現(xiàn)，吃剩的米粥數(shù)日后變成

了醇香可口的飲料—人類最早發(fā)明的酒12

我國古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫像）13殷商酒具14初創(chuàng)期（1676—1861）進(jìn)展最早的顯微鏡是由一位荷蘭眼鏡商在1600年前后制造的，它的結(jié)構(gòu)簡單，放大倍數(shù)不高，只有10～30倍，可以觀察一些小昆蟲，如跳蚤等，因而有人稱它為“跳蚤鏡”。這種顯微鏡是用光線照明的，屬于光學(xué)顯微鏡。

半個多世紀(jì)后，英國物理學(xué)家羅伯特·虎克（RobertHooke，1635—1703）研制出能夠放大140倍的光學(xué)顯微鏡，并用它來觀察軟木薄片，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。19世紀(jì)30年代，光學(xué)顯微鏡的制造技術(shù)有了明顯改進(jìn)，使人們對細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識向前邁進(jìn)了一大步。15RobertHook和他的顯微鏡

形態(tài)學(xué)發(fā)展階段初創(chuàng)期16初創(chuàng)期（1676—1861）進(jìn)展

形態(tài)描述，AntonyvanLeeuwenhoek,1632-1723,十七世紀(jì)最偉大的業(yè)余科學(xué)家。特點(diǎn)17AntonyvanLeeuwenhoek只上過中學(xué)的布店學(xué)徒工英國皇家學(xué)會會員MemberofRoyalSociety巴黎科學(xué)院通訊院士18列文虎克的顯微鏡19AntonyvanLeeuwenhock(1632-1723)Thefirstpersontoaccuratelyobserveanddescribemicroorganisms20奠基期（1861—1897）進(jìn)展生理水平的研究，微生物生理學(xué)的研究微生物學(xué)奠基人：巴斯德(微生物學(xué)之父)

細(xì)菌學(xué)奠基人：科赫21巴斯德對人類的貢獻(xiàn)1、否定了生命“自然發(fā)生”學(xué)說；2、解決了當(dāng)時工、農(nóng)、醫(yī)方面提出的許多難題，推動了生產(chǎn)的發(fā)展：3、奠定了微生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，4、創(chuàng)造了一些微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，

巴氏消毒法60-65℃

家蠶軟化法22232425

……當(dāng)今，似乎有兩條相反的規(guī)律正在相互搏斗著：一條流血與死亡的規(guī)律，總是在設(shè)想著破壞性和強(qiáng)迫各民族不斷地投入戰(zhàn)場的新手段；另一條和平、工作和健康的規(guī)律，則總在發(fā)展著把人類從圍困著它的災(zāi)難中解救出來的新方法。

——LouisPasteur26

在觀察的領(lǐng)域，機(jī)遇只垂青于有準(zhǔn)備的頭腦pppp——LouisPasteurIin’yapasdessciencesappliquees…maisliyadesapplicationsdelascience.Therearenoappliedsciences…buttherearetheapplicationsofsciences.

沒有所謂的應(yīng)用科學(xué)……，只有科學(xué)與科學(xué)的應(yīng)用

——LouisPasteur

27科赫的主要貢獻(xiàn)-細(xì)菌學(xué)家病原學(xué)的研究炭疽病菌肺結(jié)核病病原菌病原菌的尋找與分離：1870s-1920s

科赫法則微生物學(xué)基本操作技術(shù)固體培養(yǎng)基的使用培養(yǎng)基的配制細(xì)菌的染色方法2829

劃線法獲得單菌落

科赫定理圖示單菌落30科赫法則131科赫法則232科赫法則333科赫法則434巴斯德和科赫的杰出工作使微生物學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科開始形成35發(fā)展期（1897-1953）開創(chuàng)了微生物生化的研究沒有酵母的酒精發(fā)酵

Discoveryofcell-freefermentation德國E.Buchner36成熟期（1953-）進(jìn)展分子生物學(xué)水平的研究37微生物學(xué)的發(fā)展前沿微生物基因組學(xué)微生物生態(tài)學(xué)環(huán)境微生物學(xué)細(xì)胞微生物學(xué)微生物生命現(xiàn)象的特性和共性微生物與其他學(xué)科的交叉微生物產(chǎn)業(yè)的全新發(fā)展38微生物學(xué)發(fā)展史的結(jié)論微生物學(xué)發(fā)展的歷史

認(rèn)識微生物的歷史開發(fā)利用有益微生物的歷史控制和消滅有害微生物的歷史微生物是一把雙刃劍double-edgedsword39二、微生物與人類的關(guān)系人類健康工業(yè)發(fā)酵生物工程學(xué)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究4041用“工程菌”生產(chǎn)藥物干擾素腦菲肽胰島素乙肝疫苗眾抗生素各種單克隆抗體免疫血清微生物與醫(yī)藥衛(wèi)生微生物的發(fā)展促進(jìn)了人類的進(jìn)步4243微生物與農(nóng)業(yè)和畜牧業(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44農(nóng)用抗菌素某些微生物能夠產(chǎn)生具有抑制或殺死植物病原菌的物質(zhì),該物質(zhì)稱農(nóng)用抗菌素。生物農(nóng)藥細(xì)菌農(nóng)藥真菌農(nóng)藥病毒農(nóng)藥45微生物飼料菌體蛋白飼料、飼料酵母、維生素飼料、發(fā)酵飼料、青貯飼料生物菌肥主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。46微生物與工業(yè)酶工業(yè)氨基酸工業(yè)有機(jī)酸工業(yè)新材料開發(fā)生物化工食品工程47微生物與飲食、調(diào)味品

青方、紅方醬，醬油，豆豉食用醋發(fā)酵飲料味精發(fā)酵面食食、藥用菌食用色素食品添加劑淹漬蔬菜48微生物與環(huán)保

微生物處理腈綸廢水的塔式濾池49我國利用衛(wèi)星回收搭載微生物培養(yǎng)（2000年6月）50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)品社會效益生態(tài)效益51

個體小，比表面積大

吸收多，轉(zhuǎn)化快

生長旺，繁殖快

適應(yīng)強(qiáng)，易變異

分布廣，種類多

三、微生物的五大共性

52體積小面積大比表面積大比表面積SurfacetoVolumeRatio營養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝廢物排泄、環(huán)境信息交換53表對比表面分割后的變化邊長立方體數(shù)總表面積比面值類似對象1.0cm16cm26豌豆1.0mm10360cm260細(xì)小藥丸0.1mm106600cm2600滑石粉粒0.01mm1096000cm26000變形蟲1.0um10126m260000球菌0.1um101560m2600000大膠粒0.01um1018600m26000000大分子1.0nm10216000m260000000分子54吸收多轉(zhuǎn)化快大腸桿菌每小時可分解其自重1000-10000倍的乳糖Candidautilis（產(chǎn)朊假絲酵母）比大豆強(qiáng)100倍的蛋白質(zhì)合成能力微生物的高呼吸速率55生長旺繁殖快E.coli:12.5-20min/次分裂以20min/次計算，請計算每天可產(chǎn)生多少子細(xì)胞？液體培養(yǎng)物細(xì)菌濃度一般僅為108-109CFU/mL為什么？對于發(fā)酵工業(yè)的實(shí)踐意義生產(chǎn)效率高發(fā)酵周期短56適應(yīng)強(qiáng)易變異靈活的適應(yīng)性或代謝調(diào)節(jié)機(jī)制蛋白質(zhì)分子的數(shù)量

E.coli分子中能容納20萬-30萬蛋白質(zhì)分子，2000-3000種執(zhí)行不同生理功能的蛋白質(zhì)極端環(huán)境的適應(yīng)能力極端環(huán)境高溫、高酸、高鹽、高輻射、高壓、低溫、高堿、高毒低的變異頻率57分布廣種類多無孔不入，隨遇而安微生物的種類多樣性

DiversityinspeciesDiversityinMetabolismDiversityinMetabolizedendproductsDiversityinGeneticinformationDiversityinecologicaltypes生物多樣性的保護(hù)微生物資源學(xué)58物種的多樣性50萬-600萬種真細(xì)菌古生菌真核生物59生理代謝的多樣性初級有機(jī)物的分解多樣化的產(chǎn)能方式生物固氮作用復(fù)雜有機(jī)物的合成能力生物轉(zhuǎn)化能力有毒物質(zhì)的分解能力抵抗極端環(huán)境的能力60代謝產(chǎn)物的多樣性次生代謝產(chǎn)物

抗生素Antibiotics

毒素：黃曲霉毒素初生代謝產(chǎn)物

有機(jī)酸醇61遺傳信息的多樣性微生物基因組測序（Genome）

ATCGCGATSequence-Function62生態(tài)類型多樣性生態(tài)環(huán)境多樣性決定微生物生態(tài)類型多樣性

地球表層生物圈極端微生物63四、微生物學(xué)的研究內(nèi)容、分支什么是微生物學(xué)（Microbiology）？一門在細(xì)胞、分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護(hù)等實(shí)踐領(lǐng)域的科學(xué)。微生物學(xué)的根本任務(wù)

有益微生物有害微生物64微生物學(xué)的分科周德慶教材的分類

微生物的基本生命活動規(guī)律

普通微生物學(xué)、微生物分類學(xué)、微生物生理學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用微生物學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、藥用、診斷、抗生素、食品微生物學(xué)

研究對象

細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)（菌物學(xué)）、病毒學(xué)、原核生物學(xué)、自養(yǎng)菌生物學(xué)和厭氧菌生物學(xué)65生態(tài)環(huán)境土壤、海洋（MarineMicrobiology）、環(huán)境、水、宇宙微生物學(xué)學(xué)科交叉融合化學(xué)微生物學(xué)、分析微生物學(xué)、微生物生物工程學(xué)、微生物化學(xué)分類學(xué)、微生物數(shù)值分類學(xué)、微生物地球化學(xué)、微生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)實(shí)驗(yàn)微生物學(xué)、微生物研究方法學(xué)66微生物學(xué)的分類沈萍教材的分類67五、微生物學(xué)的學(xué)習(xí)方法微生物學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科從微生物學(xué)的角度和觀點(diǎn)看待問題

拉丁學(xué)名廣泛閱讀興趣主動