微生物學(xué)-緒論課件

課程性質(zhì)與任務(wù)1、學(xué)分為：3.5學(xué)分2、學(xué)時為：56學(xué)時3、課程性質(zhì)：是研究微生物及其生命活動的科學(xué)，是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)平臺必修課，具有很強的實踐性。其基本內(nèi)容是從細(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)化等生命活動的基本規(guī)律，是生命科學(xué)、分子生物學(xué)和基因工程的研究基礎(chǔ)。4、課程任務(wù)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長繁殖、遺傳變異、生態(tài)、分類的基礎(chǔ)知識，了解微生物在工、農(nóng)、醫(yī)、環(huán)保等方面的實踐應(yīng)用知識，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)微生物學(xué)理論知識分析和解決實際問題，為學(xué)習(xí)其它微生物學(xué)相關(guān)課程打下良好的基礎(chǔ)。3考核辦法及考核題型一、平時成績：平時成績占總成績的20%：平時成績根據(jù)考勤、作業(yè)和課堂提問等綜合評定。二、期末考試：考試卷面成績占總成績的80%。三、考核題型：詞解、填空、選擇、是非、論述等。5緒論微生物與人類教學(xué)時數(shù)：3-4學(xué)時教學(xué)目的與要求：要求學(xué)生了解微生物及其特點；微生物學(xué)的主要內(nèi)容，掌握人類對微生物世界的認(rèn)識過程。教學(xué)重點：人類對微生物世界的認(rèn)識過程。教學(xué)難點：微生物學(xué)的發(fā)展如何促進(jìn)了人類的進(jìn)步。本章主要閱讀文獻(xiàn)資料1．岺沛霖、蔡謹(jǐn)主編：工業(yè)微生物學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2000年6月第1版。2.黃秀梨主編：微生物學(xué)，高等教育出版社，1999年6月。3．M.T.馬迪根，J.M.馬丁可，J.帕克著［美］。

楊文博譯.微生物學(xué).北京：科學(xué)出版社，2001.4．周德慶.微生物學(xué)教程.北京:高等教育出版社，

1993.。小m級:光鏡可見（細(xì)胞）nm級:電鏡可見（細(xì)胞器，病毒)1500個桿菌首尾相連＝一個芝麻的長度10～100億個細(xì)菌總重＝1毫克形體微小簡單細(xì)胞簡單多細(xì)胞非細(xì)胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單二、微生物的五大共性

————————————————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、易變異5.分布廣、種類多微生物是一個小體積大面積系統(tǒng)，從而賦予它們具有不同于一切大生物的五大共性，因為一個小體積大面積系統(tǒng)，必然有一個巨大的營養(yǎng)物質(zhì)吸收面、代謝廢物的排泄面和環(huán)境信息的交換面，并由此而產(chǎn)生其余4個共性。（第一個共性的重要性）此特性的重要性為微生物的高速生長繁殖和合成大量代謝產(chǎn)物提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而使微生物能在自然界和人類實踐中更好地發(fā)揮其超小型“活的化工廠”的作用。實踐意義：1、培養(yǎng)酵母菌生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，一般每隔8-12小時可收獲一次，每年可收獲數(shù)百次，而農(nóng)作物一年才收獲一次。2、1頭500公斤重的食用公牛，每24小時只能從食物中濃縮0.5公斤蛋白質(zhì)，同等重的大豆，可生產(chǎn)50公斤蛋白質(zhì)，而同等重的酵母菌以糖蜜和氨水作主要養(yǎng)料，在24小時內(nèi)可合成50000公斤的優(yōu)良蛋白質(zhì)。3、據(jù)計算，一個年產(chǎn)105噸酵母菌的工廠，如以蛋白質(zhì)的含量為45%計，則相當(dāng)于在562500農(nóng)田上所生產(chǎn)的大豆蛋白質(zhì)的量，還不受氣候和季節(jié)影響等優(yōu)點。4、使科學(xué)研究周期縮短研究，空間減少、經(jīng)費降低、效率提高。實踐意義：1、用物理或化學(xué)因素迫使微生物進(jìn)行變異，從而改變它的遺傳性質(zhì)和代謝途徑，使之適應(yīng)于人們提供的條件，滿足人們提高產(chǎn)量或簡化工藝的需要。例：1943年剛分離到青霉素產(chǎn)生菌，其發(fā)酵單位只有20單位/毫升，經(jīng)30多年的不斷育種，人工誘變，已超過50000單位/毫升。

不利方面：易變異，不利于菌種保藏，易使菌種退化。不易掌握微生物的特性。種類多1、微生物物種多樣：動物約150萬種，植物50萬種，微生物約50-600萬種，至今以每年約1500個新種遞增。截止95年記載約20萬種。2、代謝類型多樣（1）可利用地球上的初級有機物如：天然氣、石油、纖維素、木質(zhì)素等動植物無法利用的原料。（2）可進(jìn)行光合作用，化能合成作用，生物固氮等獨特的繁殖方式………..（7）3、代謝產(chǎn)物多樣:1992年報道微生物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物就有16500種，每年還在以500種新化合物的數(shù)量增長。目前大約5萬種（2008年陳代杰《微生物藥物學(xué)》）4、遺傳基因多樣：人類基因組計劃HGP，人類5-10萬基因，30億個堿基序列，但只有一個基因組。微生物基因組共31個，見表7-2，7-35、生態(tài)類型多樣：生物圈：土壤圈、大氣圈、巖石圈、冰雪圈

極端微生物眾多的相互依存關(guān)系：互生、共生、寄生、抗

生和獵食等?？傊豪糜幸婢刂朴泻?。（1）個體微小細(xì)菌的直徑只有0.5-1.0微米，大約是人發(fā)直徑的1/60—1/120；一個桿菌的長度通常為2.0微米，相當(dāng)于一顆芝麻長度的1/1500；無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒，其直徑約為細(xì)菌的1/10.顯微鏡的發(fā)明：荷蘭業(yè)余科學(xué)愛好者安東尼.列文虎克，制作了世界上第一臺顯微鏡，放大率為200倍，稱他為“微生物學(xué)的先驅(qū)者”（2）外貌不顯高等生物從其外貌特征就可判斷其生活習(xí)性。微生物因個體微小，肉眼不可見，但其群體形態(tài)則可以長得很大，形成特征鮮明、肉眼易見的菌落、菌苔或子實體。但在微生物學(xué)創(chuàng)建之前，這些形態(tài)仍屬平淡無奇，無法激起人們?nèi)ド钊胙芯克暮闷嫘?。?）雜居混生雜居混生的“烏合之眾”，不進(jìn)行純種分離，就無法了解某一微生物的具體生命活動及其對人類的影響如引起人類或動、植物病害，器材霉腐，食品釀造等.

德國醫(yī)生羅伯特.科赫，發(fā)明了純種分離的方法——固體培養(yǎng)基，用滅菌的固體培養(yǎng)基以劃線方式進(jìn)行樣品稀釋，輕而易舉地在平板上獲得了某一微生物的純種菌落。成功解決了“雜居混生”的難題。（4）因果難聯(lián)如食物為何腐敗、酒類何以釀成、鼠疫為何流行，等等，自然發(fā)生說和胚種學(xué)說，前者是以尼達(dá)姆為代表，后者以巴斯德為代表。

肉湯的腐敗，曲頸瓶實驗。見圖緒-3P4（二）微生物學(xué)的發(fā)展史微生物學(xué)的朦朧階段---史前時期微生物學(xué)的啟蒙時期---形態(tài)學(xué)時期微生物學(xué)的奠基時期---生理生化時期分子微生物學(xué)時期與微生物學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎獲得

1953年—至今Watson和Crick

發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)二、微生物學(xué)史時間：我國8000年前~1676年.制曲、釀酒制醬、釀醋、漚肥、輪作、治病等技術(shù)著稱。如：張仲景提出禁食病死獸肉和不潔食物，防傷寒；種人豆預(yù)防天花比英國1796年發(fā)明種牛豆防天花早半個多世紀(jì)。埃及人4000年前已會烘制面包制作果酒。特點：個體(未見細(xì)菌)因無顯微鏡。思想方法：實踐-實踐-實踐代表人物：中國勞動人民1史前期曲蘗釀酒2初創(chuàng)期時間：1676年~1861年特點：顯微鏡下見到微生物形態(tài)描述200年左右代表人物：

Leeuwenhoek--

微生物學(xué)先驅(qū)者（1）自制單式顯微鏡觀察到細(xì)菌等微生物個體。（2）對一些微生物進(jìn)行了形態(tài)描述3奠基期時間：1861年~1897年特點：建立了一套獨特研究方法進(jìn)入生理學(xué)領(lǐng)域的研究尋找病原菌思想方法：實踐-理論-實踐代表人物：

(法)L.Pasteur--微生物學(xué)奠基人

(德)R.Koch--細(xì)菌學(xué)奠基人法國巴斯德德國柯赫(法)L.Pasteur--微生物學(xué)奠基人1、否定“生命自然發(fā)生學(xué)說”2、巴氏滅菌法3、“酒病”“腐敗病”“蠶病”“禽病”“人病”病因是特殊微生物；發(fā)酵也是由特殊微生物引起4、預(yù)防接種—狂犬病疫苗5、發(fā)明了菌苗（將病原菌減毒后制成疫苗）預(yù)防雞霍亂，牛羊炭疽病等。(德)R.Koch--細(xì)菌學(xué)奠基人

榮獲1905年諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎1、發(fā)明了固體培養(yǎng)基，菌種分離、培養(yǎng)、接種、染色觀察和顯微攝影、設(shè)計了各種培養(yǎng)基2、創(chuàng)造了病原菌學(xué)說：炭疽桿菌、結(jié)核桿菌發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病原菌3、1884年提出了柯赫法則（圖）42德國人（1843～1910）柯赫（RobertKoch）：（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，菌種分離、培養(yǎng)、接種。

b）發(fā)明了固體培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)。

c）流動蒸汽滅菌

d）創(chuàng)造了細(xì)菌的染色法，便于觀察和顯微攝影，第一個給細(xì)菌鞭毛染色的人。（2）創(chuàng)造了病原細(xì)菌學(xué)說：

a）具體證實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）

c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則

——著名的柯赫原則

1、在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；

2、從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；

3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生；

4、從試驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。4發(fā)展期時間：1897年~1953年特點：進(jìn)入生化水平的研究形成綜合性普通微生物學(xué)如：抗生素、維生素代表人物：(德)E.Buchner和F.Crick：生物化學(xué)的奠基人。1、對無細(xì)胞酵母菌“酒化酶“進(jìn)行了生化研究。利用酵母菌汁液中的酒化酶將葡萄糖發(fā)酵成酒精，使生命活動與酶首次聯(lián)系起來，開創(chuàng)了微生物生化的研究。2、發(fā)現(xiàn)微生物的代謝統(tǒng)一性。3、普通微生物學(xué)開始形成。4、開展廣泛尋找微生物的有益代謝產(chǎn)物。5、青霉素的發(fā)現(xiàn)推動了微生物工業(yè)化培養(yǎng)技術(shù)的猛進(jìn)。5成熟期時間：1953年~至今，分子生物學(xué)水平研究階段人物：Watson和Crick在《Nature》雜志發(fā)表DNA雙螺旋模型。，分子生物學(xué)奠基人特點：（誕生了基因工程學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科）1、廣泛運用分子生物學(xué)理論和現(xiàn)代研究方法，深刻揭示微生物的各種生命活動規(guī)律。2、以基因工程為主導(dǎo)，把傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)酵提高到發(fā)酵工程新水平。3、大量理論性、交叉性、應(yīng)用性和實驗性分支學(xué)科飛速發(fā)展。4、微生物學(xué)的基礎(chǔ)理論和獨特實踐技術(shù)推動了生命科學(xué)各領(lǐng)域飛速發(fā)展。5、微生物基因組的研究促進(jìn)了生物信息學(xué)和合成生物學(xué)時代的到來。微生物發(fā)展過程中的重大事件*為諾貝爾獎獲得者51三、微生物學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了人類的進(jìn)步（一）在醫(yī)療保健戰(zhàn)線上的六大“戰(zhàn)役”1、外科消毒術(shù)的建立；2、尋找人畜嚴(yán)重傳染病的病原菌；3、免疫防治法的發(fā)明和廣泛應(yīng)用；4、化學(xué)治療劑（磺胺藥物等）的普及；5、多種抗生素的篩選及其大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用；6、利用基因工程菌生產(chǎn)各種多肽類生物藥物等。如：狂犬病、牛羊炭疽病，天花、麻疹、結(jié)核病，霍亂（二）微生物與工業(yè)生產(chǎn)1、發(fā)酵工業(yè)：傳統(tǒng)食品、飲料、調(diào)味品、化工產(chǎn)品、等的生產(chǎn)，保藏。2、生物基化學(xué)品（長鏈二元酸、聚乳酸等）3、生物質(zhì)能源、生物催化（酶制劑）、生物轉(zhuǎn)化、生物質(zhì)煉制、石油開采和細(xì)菌冶金等工業(yè)技術(shù)分支。（三）微生物與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1、以菌治菌，以菌治蟲的生物防治技術(shù)（病毒殺菌劑）2、以菌增肥效（根瘤菌接種劑）；以菌促生長（如赤霉素）的微生物增產(chǎn)技術(shù)；3、以菌作飼料（鉺料）和以菌作蔬菜（各種食用菌）的單細(xì)胞蛋白和食用菌生產(chǎn)技術(shù)；4、以菌產(chǎn)能源的沼氣發(fā)酵技術(shù)等；（四）微生物與環(huán)境保護(hù)微生物在地球生態(tài)系統(tǒng)中處于“分解者”或“還原者”的地位。因此在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡中的地位是其他生物所無法取代的。廢水廢氣廢物分解者微生物消費者動物環(huán)境土壤、空氣、水生產(chǎn)者植物（包括部分微生物）微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位：消費者，部分生產(chǎn)者（五）微生物學(xué)與生命科學(xué)基礎(chǔ)研究微生物對生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的重大貢獻(xiàn)：1、提供了研究對象－－模式生物；基因工程學(xué)，酶工程學(xué)、遺傳工程學(xué)、人類基因組計劃等2、提供了一整套獨特的研究方法、技術(shù)，對生命科學(xué)的發(fā)展，作出了方法學(xué)上的貢獻(xiàn)。57五、微生物學(xué)及其分科微生物學(xué)：是一門在分子、細(xì)胞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)