個體的表面積與體積之比課件

1、本課程的主要內(nèi)容緒論原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能真核微生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能病毒和亞病毒微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基微生物的新陳代謝微生物生長及其控制微生物的遺傳變異和育種微生物的生態(tài)傳染與免疫微生物的分類和鑒定Cncnc-micro緒論什么是微生物人類對微生物世界的認識史微生物學的發(fā)展促進了人類的進步微生物的五大共性微生物及其分科一、微生物（Microorganism，microbe）是一切不借助顯微鏡肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱。是一類個體微小、結(jié)構(gòu)簡單的低等生物肉眼不可見非細胞或單細胞或簡單的多細胞 進化地位低，但具有生命的特征（同化和異化作用、遺傳和變異性、個體繁殖、對環(huán)境的感應(yīng)性）原核

2、類：細菌,放線菌等真核類：酵母菌,霉菌非細胞類：病毒,類病毒,擬病毒,朊病毒原生生物類：單胞藻,原生動物微生物的類群微生物學是研究微生物及其生命活動規(guī)律的科學，研究的內(nèi)容涉及微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、成分、分類鑒定、新陳代謝、生長繁殖、遺傳變異、進化、生態(tài)分布、微生物與自然界、微生物各類群之間、微生物與其他生物之間相互作用、相互影響以及微生物在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)境保護、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)各方面的應(yīng)用等。任務(wù)：發(fā)掘、利用、改善和保護有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，服務(wù)人類社會。微生物學的研究對象和任務(wù)二、人類對微生物世界的認識史感性認識階段（史前時期）形態(tài)學發(fā)展階段（初創(chuàng)時期）生理學發(fā)展階段（奠基時期）分

3、子生物學發(fā)展階段（成熟時期）1、感性認識階段（史前期）細菌冶金 防重與治漚糞肥田 刮骨療毒提倡輪作 種痘防花麥曲治瀉 制曲釀酒豐富多彩的酒文化（一）遠古人類發(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)明的酒豐富多彩的酒文化（一）鄭州殷代遺跡我國古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫像）殷 商 酒 具豐富多彩的酒文化（二）公元前2300年左右，埃及人釀制啤酒的場面豐富多彩的酒文化（ 三 ） 2、形態(tài)學發(fā)展階段 初創(chuàng)期1664年，英人虎克用于觀察霉菌的單筒復式顯微鏡Anthnoy van Leeuwenhoek1684年寄給皇家協(xié)會信的部分內(nèi)容Anthnoy van Leeuwenhoek

4、與他的顯微鏡本期特點代表人物和重要事件促進本期因素1建立技術(shù)2尋病源菌 3描述生理4客觀對待5獨立學科1人類溫疫 2馬鈴蓍晚疫病3、生理學發(fā)展階段（奠基期） 徹底否定了自然發(fā)生說證實發(fā)酵由微生物引起 巴斯德的功績免疫學預(yù)防接種發(fā)明巴氏消毒法無菌營養(yǎng)液出現(xiàn)微生物無菌營養(yǎng)液無生命出現(xiàn)加熱無菌營養(yǎng)液無生命出現(xiàn)巴 斯 德 的雁頸瓶實驗巴斯德與自然發(fā)生說巴斯德發(fā)現(xiàn)免疫現(xiàn)象幾星期后42-43oC下培養(yǎng)的老齡炭疽菌獲免疫力37oC下培養(yǎng)的新鮮炭疽菌德國，鄉(xiāng)村醫(yī)生，科赫科赫與疾病的病菌說健康者接觸傳染物感染得病病 者科赫的功績證實炭疽病因 炭疽桿菌發(fā)現(xiàn)結(jié)核病原菌結(jié)核桿菌科赫法則發(fā)明培養(yǎng)基并用其純化微生物等一系

5、列研究方法的創(chuàng)立劃線法獲得單菌落 科赫定理圖示科赫法則(證明某微生物是某疾病病原菌的四項要求)1、在患病動物中存在可疑病原有機體，而健康動物中沒有；2、可疑有機體在純培養(yǎng)中生長；3、純培養(yǎng)中的可疑有機體細胞，能引起健康動物發(fā)?。?、可疑有機體被再次分離，并且和最初分離的有機體一樣；伯利克畫的愛爾蘭土豆枯萎病的病源微生物（1846年）不同時期觀察到的酵母菌細胞結(jié)構(gòu) 1878年，李斯特分離乳酸鏈球菌時用注射器和酒杯培養(yǎng)裝置霉菌菌落周圍出現(xiàn)抑制萄葡球菌生長的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌落細菌生長抑制區(qū)域正常細菌生長區(qū)域 四、發(fā)展期無酵母菌壓汁酶功能的發(fā)現(xiàn)（E.Buchner,1897)發(fā)現(xiàn)微生物的代謝統(tǒng)一性青

6、霉素的發(fā)現(xiàn)推進了工業(yè)化培養(yǎng)技術(shù)的猛進尋找和研究微生物有益產(chǎn)物?；瘜W藥劑和抗生素發(fā)現(xiàn)和臨床應(yīng)用（1909-1935）普通微生物學形成 應(yīng)用微生物學科擴大相關(guān)學科相互滲透J.D.Waston, H.F.C.Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋模型5、分子生物學發(fā)展階段（成熟期）成熟期特點微生物學成為十分熱門的前沿基礎(chǔ)學科微生物成為生物學研究中的最主要對象生物工程中，發(fā)酵工程是最成熟的應(yīng)用 技術(shù)三、微生物學的發(fā)展促進了人類的進步微生物與醫(yī)藥衛(wèi)生微生物與農(nóng)牧業(yè)微生物與工業(yè)微生物與食品微生物與環(huán)保微生物與生物工程（21世紀的微生物學）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

7、免疫血清1、微生物與醫(yī)藥衛(wèi)生2、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)藥細菌農(nóng)藥真菌農(nóng)藥病毒農(nóng)藥 生物菌肥主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。3、微生物與工業(yè)酶 工 業(yè)氨基酸工業(yè)有機酸工業(yè)新材料開發(fā)生 物 化 工食 品 工 程4、微生物與飲食、調(diào)味品青 紅 方 發(fā)酵面食醬，醬油，豆豉 味 精食 用 醋 食藥用菌發(fā)酵飲料 食用色素淹漬蔬菜 食品添加劑 5、微生物與環(huán)保微生物處理腈綸廢水的塔式

8、濾池生物工程商品生產(chǎn)改造物種常規(guī)菌(或常規(guī)細胞株) 遺傳工程 細胞工程“工程菌”（或“工程細胞株”） 微生物工程 酶工程 生物反應(yīng)器工程 經(jīng)濟效益 大量產(chǎn)品 社會效益 生態(tài)效益我國利用衛(wèi)星回收搭載微生物培養(yǎng)（2000年6月）21世紀微生物學展望微生物基因組學研究將全面展開以了解微生物之間、微與其他生物、微與環(huán)境的相互作用為內(nèi)容的微生物生態(tài)學、環(huán)境微生物學、細胞微生物學等將在基因組信息的基礎(chǔ)上獲得長足發(fā)展。微生物生命現(xiàn)象的特性和共性將更加受到重視微生物與其他學科實現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展微生物產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)全新的局面 四、微生物的五大共性體積小，面積大吸收多，轉(zhuǎn)化快分布廣，種類多生長旺，繁殖快適

9、應(yīng)強，易變異1、體積小，比表面積大單位：um(10-6 m)或nm(10-9m)2m0.5m桿菌80個桿菌肩并肩總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度1500個桿菌首尾相連總長度=1粒芝麻的長度微生物的體積大小不同生物類型細胞大小的比較1、體積小，比表面積大微生物與其它生物種類的體積比較動物的模式細胞動物細胞核細菌病毒動物、植物和微生物個體大小尺度范圍 1、體積小，比表面積大微生物的比表面積比表面積：個體的表面積與體積之比。設(shè)定：人的比表面積=1 則： (與人等重)大腸桿菌比表面積=30萬設(shè)球菌半徑r球菌表面積(S)42球菌體積(V)433比表面=S/V3/r設(shè)球菌半徑2球菌面積(S)50.32球菌體積(V

10、)33.53比表面=S/V50.3/33.51.5 一、體積小，比表面積大2、吸收多，轉(zhuǎn)化快人（50kg） 5001000g/d地鼠（體重3g） 3g/d大腸桿菌 細胞重量2000倍糖/h奶牛（500kg） 合成0.5kg蛋白質(zhì)/24h微生物細胞 合成自身重量30-40倍的細胞物質(zhì)/24h吸收多轉(zhuǎn)化快一、體積小，比表面積大二、吸收多，轉(zhuǎn)化快3、生長旺，繁殖快大腸桿菌在合適的生長條件下：12.520分鐘 繁殖1代每小時 分裂3代，由1個變成8個。經(jīng)24小時 分裂72代，重約4722噸經(jīng)48小時 可產(chǎn)生2.21043個后代。地球重的4000倍一、體積小，比表面積大二、吸收多，轉(zhuǎn)化快三、生長旺，繁殖

11、快4、適應(yīng)性強，易變異1、對營養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。2、對環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”的適應(yīng)性。 耐0196低溫 耐250300的高溫 耐鹽（飽和鹽水） 耐干燥（產(chǎn)芽孢細菌、真菌孢子） 耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射適應(yīng)性強一、體積小，比表面積大二、吸收多，轉(zhuǎn)化快三、生長旺，繁殖速4、適應(yīng)性強，易變異易變異青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平1940年 每毫升20單位2000年 每毫升10萬單位青霉素的使用劑量：1940年 10萬元單位/次1980年： 輸液80萬單位/次2000年： 輸液800萬-1000萬單位/次青霉素對金黃色葡萄球菌最低抑制濃度0.02g/ml200g/ml一、體積小，比表面積大

12、二、吸收多，轉(zhuǎn)化快三、生長旺，繁殖快四、適應(yīng)性強，易變異5、分布廣，種類多微生物在自然界的分布：無處不在，無孔不入土壤空氣水域生物體內(nèi)外極端環(huán)境正常環(huán)境高空深海底2000米深的地層溫泉分布廣一、體積小，比表面積大二、吸收多，轉(zhuǎn)化快三、生長旺，繁殖快四、適應(yīng)性強，易變異5、分布廣，種類多60年前，中國人乘飛機采集了160米到5300米的高空的氣樣并分析了其中的微生物發(fā)布狀況。一、體積小，比表面積大二、吸收多，轉(zhuǎn)化快三、生長旺，繁殖快四、適應(yīng)性強，易變異5、分布廣，種類多地球上的微生物： 估計有100萬種以上已發(fā)現(xiàn)的微生物： 約有10萬種已開發(fā)利用的微生物： 約1000種 微生物的微觀性研究手段的限制分離培養(yǎng)的局限種類多（1）物種的多樣性（2）生理代謝類型的多樣性（3）代謝產(chǎn)物的多樣性（4）遺傳基因的多樣性（5）生態(tài)類型的多樣性種類多微生物的“生物界之最”個體最小 數(shù)量最多 分布最廣 形態(tài)最簡 變異最易 起源最早 胃口最大 抗性最強 食譜最廣 休眠最長 界級最寬 繁殖最快 種類最多發(fā)現(xiàn)最晚五、微生物學及其分科微生物學是研究微生物及其生命活動規(guī)律的科學。主要參考書 微生物生物學（第八版