緒論 微生物學(xué)

1、微生物學(xué)緒論1身邊的微生物2禽流感是禽流行性感冒（AvianInfluenza，AI）的簡(jiǎn)稱(chēng)，這是一種由甲型流感病毒的一種亞型引起的傳染性疾病綜合癥，被國(guó)際獸疫局定為類(lèi)傳染病，又稱(chēng)真性雞瘟或歐洲雞瘟。 3印尼村民在焚毀受感染的雞 韓國(guó)衛(wèi)生官員掩埋受感染的鴨子 4出現(xiàn)禽流感癥狀的嬰兒在越南河內(nèi)的一家醫(yī)院接受治療 5Severe Acute Respiratory Syndrome嚴(yán)重的急性呼吸綜合癥 非典SARS（薩斯）6Human Immunodeficiency VirusAcquired Immunodeficiency Syndrome12.17891011Eukaryotic Micr

2、oorganisms12 13青霉菌14 曲霉(Aspergillus)Aspergillus variecolor15 緒 論 16緒 論一、微生物二、微生物學(xué)三、微生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史17（一）概念： 是一類(lèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積微小、肉眼直接看不見(jiàn)，必須借助顯微鏡才能觀察到的微小生物。 一、 微生物(microorganism)18 （二） 微生物的五大共性體積小，面積大吸收多，轉(zhuǎn)化快適應(yīng)強(qiáng)，易變異生長(zhǎng)旺，繁殖快分布廣，種類(lèi)多191體積小、面積大比表面積=面積/體積乳酸桿菌 120,000豌豆 6.0雞蛋 1.5體重200磅的人 0.320病毒0.2 m桿狀細(xì)菌0.52.0 m支原體立克次氏體衣原體0

3、.20.5 m放線(xiàn)菌菌絲直徑 0.21.0 m霉菌菌絲直徑 210m酵母菌155 30 m21 吸收多，轉(zhuǎn)化快3克地鼠每天消耗與體重等重的糧食 1克閃綠蜂鳥(niǎo)每天消耗兩倍于體重的糧食 大腸桿菌每小時(shí)消耗2000倍于體重的糖發(fā)酵乳糖的細(xì)菌在1小時(shí)內(nèi)就可以分解相當(dāng)于其自身重量1,00010,000倍的乳糖，產(chǎn)生乳酸。1公斤酵母菌體，在一天內(nèi)可發(fā)酵幾千公斤的糖，生成酒精。223 生長(zhǎng)旺，繁殖快例如：Escherichia coli (大腸桿菌)在最適的生長(zhǎng)條件下，每12.520分鐘細(xì)胞就能分裂一次。 若按平均20min分裂1次計(jì)，則1h可分裂3次，每晝夜可分裂72次，這時(shí)，原初的個(gè)細(xì)菌已產(chǎn)生了4 72

4、2 366 500萬(wàn)億個(gè)后代，總重約可達(dá)4 722t。若將細(xì)菌平鋪在地球表面，能將地球表面覆蓋。 23在液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌細(xì)胞的濃度一般為108109個(gè)/ml。利用微生物的這一特性就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的短周期、高效率生產(chǎn)。例如生產(chǎn)鮮酵母時(shí)，幾乎每12小時(shí)就可以收獲一次。谷氨酸短桿菌：搖瓶種子50噸發(fā)酵罐，52小時(shí)內(nèi)細(xì)胞數(shù)目可增加億倍。244 種類(lèi)多、分布廣除了火山的中心區(qū)域等少數(shù)地方外 ， 萬(wàn)米深海、85公里高空、 地層下2千米和427米沉積巖中都發(fā)現(xiàn)有微生物存在。更重要的是在于微生物的生理代謝類(lèi)型多、代謝產(chǎn)物種類(lèi)多。例如：分解地球上貯量最豐富的初級(jí)有機(jī)物天然氣、石油、纖維素、木質(zhì)素的能力為微生

5、物所壟斷；微生物有著最多樣的產(chǎn)能方式，諸如細(xì)菌的光合作用，化能合成作用，各種厭氧產(chǎn)能途徑等；生物固氮作用；合成各種次生代謝產(chǎn)物；抵抗極端環(huán)境的能力；分解氰、酚、多氯聯(lián)苯等有毒和劇毒物質(zhì)的能力，等等。255 易變異、適應(yīng)強(qiáng) 突變頻率一般為10-510-10，但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繁殖快，數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸，因而在短時(shí)間內(nèi)可出現(xiàn)大量變異的后代。 任何有其它生物生存的環(huán)境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的極端環(huán)境中也有微生物存在。26 青霉素產(chǎn)量變異、耐藥性變異舉例eg：青霉素生產(chǎn)菌 Penicillium chrysogenum(產(chǎn)黃青霉)的產(chǎn)量，1943年為每 ml發(fā)酵液中含20U青霉

6、素。60多年來(lái)，經(jīng)過(guò)世界各國(guó)微生物遺傳育種工作者的不懈努力使該菌產(chǎn)量變異逐漸積累，加上發(fā)酵條件的改進(jìn)，目前世界上先進(jìn)國(guó)家的發(fā)酵水平每毫升已超過(guò)5萬(wàn)U，甚至接近10萬(wàn)U。27（三）微生物的分類(lèi)生物的界級(jí)分類(lèi)學(xué)說(shuō)：是在認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程中存在的對(duì)生物分類(lèi)的不同階段的不同觀點(diǎn)。如：二界系統(tǒng)三界系統(tǒng)四界系統(tǒng)五界系統(tǒng)六界系統(tǒng)三原界系統(tǒng)1、 微生物在自然界的地位28 動(dòng)物界 植物界 單細(xì)胞藻類(lèi) 原生生物界 原生動(dòng)物 有細(xì)胞結(jié)構(gòu) 真菌界 古細(xì)菌 藍(lán)細(xì)菌 原核生物界 細(xì)菌 放線(xiàn)菌 螺旋體 支原體、衣原體、立克次氏體 無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu) 病毒界 微生物真核生物真病毒亞病毒生物界六界系統(tǒng)示意圖29真核細(xì)胞型微生物細(xì)胞核分化程度

7、高，有核膜和核仁；細(xì)胞器完整；DNA和RNA同時(shí)存在。如真菌（酵母菌和霉菌）、原生生物（單胞藻類(lèi)和原生動(dòng)物）原核細(xì)胞型微生物細(xì)胞核分化程度較低，僅有原始核，無(wú)核膜、核仁；細(xì)胞器很不完善（極少或沒(méi)有）；DNA和RNA同時(shí)存在。這類(lèi)微生物眾多，有細(xì)菌、放線(xiàn)菌、 支原體、 衣原體 、立克次體、 螺旋體。非細(xì)胞型微生物是最小的一類(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；僅由一種核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)組成如病毒、類(lèi)病毒 、擬病毒、朊病毒等。 2、微生物的基本類(lèi)型 三大類(lèi)30原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞核有明顯核區(qū)，無(wú)核膜、核仁有核膜，核仁細(xì)胞器無(wú)線(xiàn)粒體，能量代謝和許多物質(zhì)代謝在質(zhì)膜上進(jìn)行有線(xiàn)粒

8、體，能量代謝和許多合成代謝在線(xiàn)粒體中進(jìn)行核糖體分布在細(xì)胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70S分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，沉降系數(shù)為80S 原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別真核細(xì)胞原核細(xì)胞31 分類(lèi)單元/單位:界 Kingdom門(mén) Phylum（或Division）亞門(mén)綱 Class 亞綱超目目 Order 亞目 科 Family 亞科 族 亞族 屬 Genus 種 Species3、微生物的分類(lèi)單位321）原核生物分類(lèi)系統(tǒng)： 伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)2）真菌分類(lèi)系統(tǒng)：Aninsworth（1973）真菌分類(lèi)系統(tǒng)真菌界分為黏菌門(mén)和真菌門(mén)33 種是最基本的分類(lèi)單位，種下還有亞種、菌株和型等幾個(gè)概念：菌株：由單細(xì)胞繁殖而成的純種群體種

9、：是一大群表型特征高度相似、親緣關(guān)系及其接近，與同屬內(nèi)其他種有著明顯差異的菌株的總稱(chēng)。型：細(xì)菌種內(nèi)的分類(lèi)形式屬：生物學(xué)性狀基本相同，具有密切關(guān)系的一些種組成的分類(lèi)單位34國(guó)際通用：拉丁雙名法。由屬名和種名兩部分組成，前為屬名（用名詞并以大寫(xiě)字母開(kāi)頭，斜體），后為種名（用形容詞，小寫(xiě)，斜體）。另外種名后常加上命名者的姓氏（正體排列），也可以省略。當(dāng)該種是一個(gè)亞種時(shí)，學(xué)名用三名法4、細(xì)菌的命名351）雙名法：屬名+種名 eg：Escherichia coli 埃希氏大腸桿菌2）三名法：屬名+種名+亞種名（縮寫(xiě)為subsp.正體） eg：Bacteroides fragilis subsp. ova

10、tus 脆弱擬桿菌卵形亞種3）菌株的名稱(chēng)置于學(xué)名后，用字母、符號(hào)、編號(hào)等表示 eg：E. coli B, E. coli K124）通俗名：除學(xué)名外，細(xì)菌還有俗名。 eg：結(jié)核分枝桿菌 學(xué)名：Mycobacterium tuberculosis俗名：結(jié)核桿菌 tuberclebacillus（TB）361、參與自然界的物質(zhì)循環(huán)碳素循環(huán)，氮素循環(huán)，S、P、Fe等元素的循環(huán)2、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上農(nóng)業(yè)上：以菌治蟲(chóng)、治病、治草、增肥、促長(zhǎng)工業(yè)上：發(fā)酵生產(chǎn)食品、飲料，厭氧純種發(fā)酵（乙醇、丙酮、甘油等生產(chǎn)），深層液體通氣攪拌培養(yǎng)（例如：抗生素、有機(jī)酸、酶制劑等），工程菌的利用。3、醫(yī)藥保健上：外科消毒法的建立：

11、降低死亡率抗生素治療、生化藥物絕大多數(shù)微生物對(duì)人類(lèi)和動(dòng)、植物是有益的，而且有些是必需的。（四）微生物的作用37C、H、O在自然界中的循環(huán)CO2+H2O O2+CH2O 醇、有機(jī)酸 H2+CO2光合作用發(fā)酵作用呼吸作用CH4甲烷產(chǎn)生作用化石燃料有氧條件無(wú)氧條件38（一）微生物學(xué)的定義是在細(xì)胞、分子或者群體水平上研究微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類(lèi)進(jìn)化等生命活動(dòng)基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域的科學(xué)。根本任務(wù)：發(fā)掘、利用和改善有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物二、微生物學(xué)（microbiology）391、按研究微生物的基本生命活動(dòng)規(guī)律為目的分2、按

12、微生物的應(yīng)用領(lǐng)域分3、按研究對(duì)象分4、按微生物所在的生態(tài)環(huán)境分5、按實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作分 （二）微生物學(xué)的分科40三、微生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史感性認(rèn)識(shí)階段（經(jīng)驗(yàn)時(shí)期）形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期（初創(chuàng)時(shí)期）生理學(xué)發(fā)展時(shí)期（奠基時(shí)期）分子生物學(xué)發(fā)展階段（成熟時(shí)期）41細(xì)菌冶金漚糞肥田提倡輪作麥曲治瀉防重于治刮骨療毒種痘防花制曲釀酒（一）經(jīng)驗(yàn)時(shí)期42豐富多彩的酒文化遠(yuǎn)古人類(lèi)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(lèi)最早發(fā)明的酒43我國(guó)古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫(huà)像）44（二）形態(tài)學(xué)發(fā)展階段 初創(chuàng)時(shí)期1664年， 荷蘭人虎克用于觀察霉菌的單筒復(fù)式顯微鏡45 1676年荷蘭人列文虎克用自磨鏡片，創(chuàng)造了一架能放大26

13、6倍的原始顯微鏡檢查了污水、齒垢、糞便等，發(fā)現(xiàn)了許多肉眼看不見(jiàn)的微小生物，正確描述了微生物的形態(tài)有球形、桿狀和螺旋樣，為微生物的存在提供了科學(xué)依據(jù)。46A drawing of one of the microscopes showing the lens a; mounting pin b; and focusing screws c and d.Leeuwenhoeks drawings of bacteria from the human mouth.lensObject being viewedscrewsadjusting（到1861年近200年的時(shí)間里，對(duì)微生物的研究?jī)H停留在形態(tài)描

14、述的低級(jí)水平上。47（三）、生理學(xué)發(fā)展階段（奠基期 ）代表人物和重要事件481、(Edward Jenner,17491823)1796年首創(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。492、(Louis Pasteur,18221895)首先實(shí)驗(yàn)證明有機(jī)物發(fā)酵和腐敗是由微生物引起，而酒類(lèi)變質(zhì)是因污染了雜菌所致。自此，微生物學(xué)成為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科。成功研制雞霍亂、炭疽和狂犬病疫苗。50 徹底否定了自然發(fā)生說(shuō)證實(shí)發(fā)酵由微生物引起巴斯德的功績(jī) 免疫學(xué)預(yù)防接種 發(fā)明巴氏消毒法51無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液出現(xiàn)微生物無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液無(wú)生命出現(xiàn)加熱無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液無(wú)生命出現(xiàn)巴 斯 德 的曲頸瓶實(shí)驗(yàn)52巴斯德發(fā)現(xiàn)免疫現(xiàn)象幾星期后42-4

15、3 下培養(yǎng)的老齡炭疽菌獲免疫力37 下培養(yǎng)的新鮮炭疽菌533、(Robert Koch,18431910)創(chuàng)用了固體培養(yǎng)基和純培養(yǎng)技術(shù)，創(chuàng)用了染色方法和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物感染，為發(fā)現(xiàn)多種傳染病的病原菌提供實(shí)驗(yàn)手段?？潞辗▌t：1.特殊的病原菌應(yīng)在同一疾病中查見(jiàn)，在健康人中不存在。2.該病原菌能被分離培養(yǎng)得純種。3.該純培養(yǎng)物接種至易感動(dòng)物，能產(chǎn)生同樣病癥。4.自人工感染的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)能重新分離得該病原菌純培養(yǎng)。54柯赫的功績(jī)提出病原菌學(xué)說(shuō) 提出柯赫法則創(chuàng)立了純培養(yǎng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌，這是當(dāng)時(shí)死亡率極高的傳染性疾病，因此柯赫獲得了諾貝爾獎(jiǎng) 55劃線(xiàn)法獲得單菌落 柯赫定理圖示單菌落巴斯德（法）和柯赫（

16、德）是微生物學(xué)的奠基人 564、(Joseph Lister,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)。57霉菌菌落周?chē)霈F(xiàn)抑制萄葡球菌生長(zhǎng)的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌落細(xì)菌生長(zhǎng)抑制區(qū)域正常細(xì)菌生長(zhǎng)區(qū)域58迅速發(fā)展：病毒學(xué)：、1892年，俄國(guó)伊凡諾夫斯基發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的病毒。、1897年，德國(guó)Frasch等發(fā)現(xiàn)牛口蹄疫病毒、1901年，美國(guó)分離出人黃熱病病毒。免疫學(xué)：、1796年，英國(guó)Jenner發(fā)明了接種牛痘疫苗預(yù)防天花的方法。、巴斯德發(fā)明了雞霍亂疫苗、炭疽疫苗、狂犬病疫苗化學(xué)治療與抗生素：、1909年，德國(guó)歐立希合成了治

17、療梅毒的化學(xué)藥物砷凡鈉明和新砷凡鈉明。、1929年，英國(guó)Fleming發(fā)現(xiàn)了抗生素。59Sir Alexander Fleming discovered the antibiotic penicillin. He had the insight to recognize the significance of the inhibition of bacterial growth in the vicinity of a fungal contaminantAlexander Fleming (1881-1955)601944年，Avery通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了遺傳物質(zhì)是DNA（四）分子生物學(xué)發(fā)展階段（

18、成熟期）61、現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的形成：1941年，F(xiàn)lorey & Chain 將青霉素投入生產(chǎn)，是通氣培養(yǎng)微生物的開(kāi)端，將微生物學(xué)與工程學(xué)結(jié)合。（四）分子生物學(xué)發(fā)展階段（成熟期）62、J.D.Waston, H.F.C.Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋模型63成熟期特點(diǎn)微生物學(xué)成為十分熱門(mén)的前沿基礎(chǔ)學(xué)科微生物成為生物學(xué)研究中的最主要對(duì)象生物工程中，發(fā)酵工程是最成熟的應(yīng)用技術(shù) 64微生物學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了人類(lèi)的進(jìn)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(jì)的微生物學(xué)）65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66 菌體蛋白飼料 飼 料 酵 母 維 生 素 飼 料 發(fā) 酵