顯微鏡下的微世界課程引入

顯微鏡下的微世界課程引入第1頁/共53頁遠(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)明的酒豐富多彩的遠(yuǎn)古酒文化微生物發(fā)酵第2頁/共53頁我國古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫像）第3頁/共53頁↑公元前2300年左右，埃及人釀制啤酒的場面（某金字塔壁畫）豐富多彩的酒文化第4頁/共53頁(EdwardJenner,1749~1823)首創(chuàng)用牛痘預(yù)防天花，是免疫學(xué)的發(fā)展，開創(chuàng)了生物技術(shù)的先河。第5頁/共53頁

1676年荷蘭人A.Leeuwenhoek用自磨鏡片，創(chuàng)造了一架原始顯微鏡，生物工程進(jìn)入微觀形態(tài)學(xué)發(fā)展階段。第6頁/共53頁一、傳統(tǒng)生物技術(shù)

生物技術(shù)的發(fā)展與食品發(fā)展的歷史是密不可分的，對促進(jìn)人類社會的文明發(fā)展有著非常重要的意義，其發(fā)展簡史如下：

BC6000年，古埃及人和古巴比侖人利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)酒精；我國也在石器時(shí)代后期，開始利用谷物釀酒；

BC4000年，古埃及人開始用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)面包；

BC221年，周代后期我國人民開始制作豆腐、醬油和醋生物技術(shù)的形成和發(fā)展第7頁/共53頁

1865年當(dāng)時(shí)屬奧地利的布?。˙runn）基督教修道院的修士格里高·孟德爾（GregorJohannMendel），根據(jù)他8年植物雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，2月8日在當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)協(xié)會上宣讀了一篇題為“植物雜交實(shí)驗(yàn)”的論文，1866年正式發(fā)表在該協(xié)會的會刊上。

但這一偉大的發(fā)現(xiàn)被擱置了35年，孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時(shí)代總有一天要來臨”第8頁/共53頁第9頁/共53頁

1885年，巴斯德（LouisPasteur)首先證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的，并建立了微生物純種培養(yǎng)技術(shù)；

20世紀(jì)20年代，工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模采用純種培養(yǎng)技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)丙酮和丁醇；同時(shí)代，AlexanderFleming爵士發(fā)現(xiàn)了青霉菌可以產(chǎn)生青霉素，50年代青霉素大量生產(chǎn)，為人類疾病治療做出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)帶動了發(fā)酵工業(yè)和酶制劑工業(yè)的發(fā)展；以上屬于傳統(tǒng)傳統(tǒng)意義上的生物技術(shù)，也是近代生物技術(shù)的建立和全盛時(shí)期。第10頁/共53頁細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)我們已經(jīng)知道,單個(gè)的細(xì)菌是十分微小的,它們的奧秘是怎樣被發(fā)現(xiàn)的?細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)者是誰?他為什么能發(fā)現(xiàn)細(xì)菌?第11頁/共53頁細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)者是誰?17世紀(jì)的荷蘭人列文虎克并非職業(yè)科學(xué)家，但是他十分熱衷自己制造顯微鏡經(jīng)過幾年的努力，他制造了能放大300倍的顯微鏡，是世界先進(jìn)水平第12頁/共53頁列文·虎克用自制的顯微鏡觀察酵母菌、人的精液、雨水中的微生物等，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的世界他為什么能發(fā)現(xiàn)細(xì)菌?第13頁/共53頁他是怎樣讓世人知道他的發(fā)現(xiàn)的?列文·虎克把自己的發(fā)現(xiàn)仔細(xì)記錄下來他把觀察結(jié)果寄給了當(dāng)時(shí)的權(quán)威科學(xué)機(jī)構(gòu)——英國皇家學(xué)會，從此名揚(yáng)天下，被譽(yù)為細(xì)菌學(xué)的開創(chuàng)者第14頁/共53頁他的成功是偶然的嗎？他善于發(fā)現(xiàn)和提出問題:微小的世界是怎樣的?制定實(shí)施實(shí)驗(yàn)計(jì)劃:自制顯微鏡,堅(jiān)持觀察各種微小物體60年,做詳細(xì)記錄善于表達(dá)和交流:把觀察結(jié)果寄給英國皇家學(xué)會他的做法就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)探究過程他還發(fā)現(xiàn)了毛細(xì)血管、人類的精子、多種原生動物，成功絕非偶然遺憾：微生物從哪來？第15頁/共53頁微生物學(xué)之父：法國人路易斯·巴斯德巴斯德以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神向世人揭示了細(xì)菌的許多秘密。例如，細(xì)菌不會在自然界憑空出現(xiàn)第16頁/共53頁著名的巴斯德鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)讓認(rèn)為細(xì)菌是自然產(chǎn)生的人徹底閉嘴鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)的啟示：1細(xì)菌可以用高溫殺滅；2經(jīng)殺菌的食物不接觸細(xì)菌就不會腐敗第17頁/共53頁鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用1、外科手術(shù)用具的消毒，挽救了許多病人的生命第18頁/共53頁鵝頸瓶實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用2、巴氏消毒法，這種滅菌法由巴斯德發(fā)明,因此得名。牛奶、啤酒和葡萄酒、罐頭等，加熱到70～80℃維持5～30分鐘，就能消滅絕大部分細(xì)菌，但不會影響味道和營養(yǎng)。第19頁/共53頁第1節(jié)微生物的探究歷程人類是如何逐漸認(rèn)識微生物的？古代人早就學(xué)會釀酒、制醬和醋；我國在北宋就有了鼻苗法種痘的記載。第一階段：猜想和感覺到微生物的存在，并有所應(yīng)用，但未觀察到。

1674年荷蘭人列文虎克用自制的顯微鏡，并發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌。第二階段：觀察、形態(tài)描述、分類階段。第20頁/共53頁第21頁/共53頁

→巴斯德曲頸瓶實(shí)驗(yàn)，否定了自然發(fā)生學(xué)說。自然發(fā)生學(xué)說：生物是從無生命的物質(zhì)自然發(fā)生的。19世紀(jì)中葉，法國微生物學(xué)家巴斯德開始對微生物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。曲頸瓶實(shí)驗(yàn)：只有在活細(xì)菌存在時(shí)，牛肉湯里才能繁殖出新的細(xì)菌。第22頁/共53頁62℃，30分鐘→巴提出“微生物致病論”；

→德國科學(xué)家科赫分離到炭疽芽孢桿菌、結(jié)核分枝桿菌、霍亂弧菌等；

→巴斯德建立免疫療法，發(fā)明了炭疽桿菌疫苗和狂犬病疫苗。→巴斯德弄清了發(fā)酵是一個(gè)微生物參與的過程，解決了葡萄酒變質(zhì)的難題（巴氏消毒法）。第三階段：巴斯德與科赫為代表，把微生物的研究推進(jìn)到生理研究階段，并建立了一系列相關(guān)的技術(shù)（如微生物純種分離、培養(yǎng)、無菌操作等），微生物學(xué)作為獨(dú)立學(xué)科得以建立。第23頁/共53頁1941年“一個(gè)基因一個(gè)酶學(xué)說”提出，將微生物學(xué)與遺傳學(xué)、生物化學(xué)緊密結(jié)合起來，促進(jìn)了微生物學(xué)的縱深發(fā)展——形成了微生物遺傳學(xué)和微生物生理學(xué)，且推動了分子遺傳學(xué)的形成。第四階段：微生物逐漸與生物學(xué)發(fā)展的主流匯合，成為主流前沿學(xué)科。

①微生物結(jié)構(gòu)簡單、繁殖快，是實(shí)驗(yàn)的好材料。常利用微生物先找到規(guī)律再轉(zhuǎn)向高等動物和人。

②通過研究微生物，發(fā)現(xiàn)了ＤＮＡ是遺傳物質(zhì)、遺傳密碼、限制酶等，在此基礎(chǔ)上誕生了基因工程。*表1-1：微生物學(xué)研究對生命科學(xué)發(fā)展起重大影響的事件（P7）第24頁/共53頁第25頁/共53頁第2節(jié)顯微鏡下的微生物微生物的類型自然界的微生物有哪些？不具細(xì)胞具有細(xì)胞原核生物：真細(xì)菌、古細(xì)菌真核生物病毒：一種核酸+蛋白質(zhì)外殼朊病毒：只有蛋白質(zhì)類病毒：只有單鏈的RNA分子真菌：酵母菌、霉菌、蕈（菌菇）單細(xì)胞藻類：綠藻、硅藻、褐藻、紅藻等原生生物原生動物：草履蟲、變形蟲黏菌：介于原生動物與真菌之間第26頁/共53頁目前，我們對微生物的認(rèn)識中，耳聞最多的莫過于病原微生物，很多疾病都是由于病原微生物引起的，包括病毒、細(xì)菌等。

第27頁/共53頁一、病毒1、大?。?50nm以下，電子顯微鏡才能觀察到。2、主要成分：核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)。3、結(jié)構(gòu)：核酸位于中心形成核心，蛋白質(zhì)包裹在核心周圍4、代謝特征：寄生性。只有寄生在特定的活細(xì)胞內(nèi)才能生存和繁殖；非寄生時(shí)呈結(jié)晶狀態(tài)不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝活動。裸露病毒包膜病毒第28頁/共53頁根據(jù)寄生對象不同動物病毒植物病毒細(xì)菌病毒（即噬菌體）6、與人類關(guān)系①危害：一些傳染病的病原體；如HBV、HIV（掌握致病原理）②有利：對付某些細(xì)菌感染如抑制傷口綠膿桿菌感染；利用昆蟲病毒防治害蟲；在基因工程中可以作為運(yùn)載體。根據(jù)核酸不同DNA病毒RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒5、分類第29頁/共53頁二、細(xì)菌真細(xì)菌：生活在常溫常壓等通常環(huán)境條件下。古細(xì)菌：生活在極端環(huán)境條件下。1、真細(xì)菌球菌桿菌螺菌常見3種形態(tài)放線菌藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻）光合細(xì)菌支原體衣原體常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌B.桿菌C.螺菌放線菌孢子生殖；腐生，降解土壤中的有機(jī)物，能產(chǎn)生抗生素（1）分類第30頁/共53頁（2）結(jié)構(gòu)①細(xì)胞壁：使細(xì)菌具一定形態(tài)，保護(hù)細(xì)胞。②擬核：ＤＮＡ分布的區(qū)域，無核膜包圍。③鞭毛：１至１０條，運(yùn)動功能。④菌毛：利于菌體附著于物體表面。⑤莢膜：惡劣條件下形成厚莢膜，變成圓形休眠體（芽孢）。條件適合時(shí)芽孢萌發(fā)為細(xì)菌。芽孢并非生殖細(xì)胞。⑥質(zhì)粒：環(huán)狀雙鏈DNA，有致病、抗藥基因等，常用作基因工程運(yùn)載體。第31頁/共53頁單個(gè)或少數(shù)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時(shí)，就會形成一個(gè)肉眼可見的，具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，叫做菌落。細(xì)菌的菌落特征因種而異菌落是鑒定菌種的重要依據(jù)。各種微生物在一定培養(yǎng)條件下形成的菌落具有一定的特征，包括菌落的大小、形狀、光澤、顏色、硬度、透明程度等。第32頁/共53頁（3）真細(xì)菌的知識小結(jié)所屬地位單細(xì)胞原核生物一般形態(tài)特征球形、桿形、螺旋形；直徑大多0.2～2um，高倍可觀察到一般構(gòu)成有些具有莢膜、菌毛、鞭毛；絕大多數(shù)有細(xì)胞壁（肽聚糖）；細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、擬核、質(zhì)粒、核糖體適應(yīng)惡劣條件形成芽孢，輕而小隨氣流傳播，耐高溫（100度不死)，存活時(shí)間長生殖方式分裂生殖（裂殖）代謝類型是否需要現(xiàn)成的有機(jī)物光能自養(yǎng)：藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌（具光合色素）化能自養(yǎng)：硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、S細(xì)菌、Fe細(xì)菌異養(yǎng)：多為腐生（分解尸體殘?bào)w）；寄生（病原菌）是否需要氧氣需氧型：占多數(shù)如硝酸細(xì)菌、藍(lán)藻、肺結(jié)核分枝桿菌兼性厭氧：如大腸桿菌厭氧型：乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌、光合細(xì)菌貢獻(xiàn)①大多數(shù)是生態(tài)系統(tǒng)的分解者②有些是生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者③消化道內(nèi)的正常菌群對人體有益④食品、制藥等應(yīng)用（乳酸桿菌生產(chǎn)酸奶、谷氨酸棒桿菌生產(chǎn)味精、地衣芽孢桿菌生產(chǎn)蛋白酶等）危害少數(shù)為病原菌第33頁/共53頁2、古細(xì)菌：生活在極端環(huán)境條件下，并有許多適應(yīng)極端環(huán)境的結(jié)構(gòu)和組成。在進(jìn)化上有著重要地位；在生物工程上有潛在的應(yīng)用前景。產(chǎn)甲烷細(xì)菌：嚴(yán)格厭氧，產(chǎn)沼氣極端嗜熱菌：具耐高溫核酸蛋白質(zhì)

82—110℃仍存活極端嗜鹽菌：最適鹽濃度3-4mol/LNaCl極端嗜酸菌：最適PH為0.7青霉素抑菌原理：抑制真細(xì)菌細(xì)胞壁的合成。利福平抑菌原理：抑制真細(xì)菌RNA的合成。古細(xì)菌細(xì)胞壁與真細(xì)菌不同，青霉素不能抑制其細(xì)胞壁合成；古細(xì)菌對利福平也不敏感。第34頁/共53頁4、細(xì)菌增長（生長）曲線（群體生長規(guī)律）

遲緩期（調(diào)整期）：個(gè)體數(shù)少，接種后有個(gè)適應(yīng)過程，增長緩慢。

對數(shù)期：空間、營養(yǎng)充足，增長最快。微生物形態(tài)和生理特征都是最穩(wěn)定，接種時(shí)最好選擇對數(shù)期的菌種。

穩(wěn)定期：空間、營養(yǎng)受限制，出生率≈死亡率，增長停止。

衰亡期：若營養(yǎng)耗盡或代謝廢棄物累積，可能引起種群數(shù)量減少直至滅亡。第35頁/共53頁酵母、霉菌和蕈（蘑菇等）是一類比古細(xì)菌和真細(xì)菌大得多得微生物，即真菌。真菌屬于真核生物。第36頁/共53頁真菌酵母菌霉菌蕈第37頁/共53頁酵母是單細(xì)胞真菌。酵母以出芽或形成孢子的方式繁殖。第38頁/共53頁三、真菌1、酵母菌所屬地位單細(xì)胞真核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有細(xì)胞壁、液泡等代謝類型異養(yǎng)（腐生，利用現(xiàn)存的有機(jī)物）；兼性厭氧生殖方式出芽或孢子生殖應(yīng)用不同的酵母用于生產(chǎn)啤酒、葡萄酒、面包、饅頭等酵母菌的呼吸方式第39頁/共53頁霉菌主要包括青霉、根霉、曲霉等。霉菌通過形成無性孢子（如分生孢子）或有性孢子（如接合孢子）進(jìn)行繁殖。第40頁/共53頁2、霉菌：包括青霉、根霉、曲霉等營養(yǎng)體的基本結(jié)構(gòu)：長的、分枝的、絲狀的細(xì)長細(xì)胞構(gòu)成菌絲；許多菌絲集合纏繞形成團(tuán)塊狀菌絲體。第41頁/共53頁腐爛的水果上往往會長出青霉菌，比如這個(gè)橘子。青霉菌的菌絲已經(jīng)深入橘子內(nèi)部。這些菌絲會把食物消化掉，并吸收較小的化合物。第42頁/共53頁霉菌知識點(diǎn)小結(jié)所屬地位多細(xì)胞真核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有細(xì)胞壁（真菌的細(xì)胞壁與細(xì)菌不同，類似于植物）形態(tài)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)體：菌絲；菌絲集合形成菌絲體孢子無性孢子：孢囊孢子、分生孢子等有性孢子：接合孢子繁殖方式無性繁殖無性孢子在適宜條件下萌發(fā)成新的菌絲體有性繁殖接合孢子減數(shù)分裂，產(chǎn)生的單倍體孢子各自萌發(fā)成新的菌絲體代謝類型異養(yǎng)（腐生）；需氧應(yīng)用利用青霉生產(chǎn)青霉素或酶制劑；某些曲霉和根霉是發(fā)酵工業(yè)的重要菌種危害某些霉菌會引起動植物疾病，如皮膚癬；黃曲霉菌產(chǎn)生的黃曲霉素可誘發(fā)肝癌。第43頁/共53頁蕈，俗稱菌菇。以蘑菇為例，分地上和地下兩部分。地上部分稱為子實(shí)體，由菌蓋和菌柄組成。菌蓋的下部稱菌褶。地下部分絲狀，與菌柄相連。第44頁/共53頁3、蕈：俗稱菌菇（食用菌），大型多細(xì)胞真菌，具細(xì)胞壁。形態(tài)結(jié)構(gòu)地上部分即子實(shí)體由菌柄、菌蓋組成，是蕈的繁殖器官

。菌褶上有孢子地下部分即菌絲菌絲體是食用菌的主體，相當(dāng)高等植物的營養(yǎng)器官（與樹木的根莖類似）繁殖方式主要是無性繁殖無性孢子在適宜條件下萌發(fā)成新的個(gè)體有性繁殖通過形成有性孢子來

繁殖（類似于霉菌）代謝類型異養(yǎng)（腐生）；需氧應(yīng)用食用（子實(shí)體可食）、藥用（抗癌、抑菌）①菌蓋：開始半球形，后傘形；白或灰白。③菌柄：圓柱形，與菌蓋同色。④菌絲：與菌柄相連。②菌褶：菌蓋下部叫菌褶，由放射狀薄片組成；最初淡紅色，后來褐色。第45頁/共53頁4、真菌的特征、與人類和自然界的關(guān)系定義大部分營腐生生活，并用孢子繁殖后代的真核生物；結(jié)構(gòu)特征具有細(xì)胞壁的真核生物，酵母是單細(xì)胞，霉菌、蕈是多細(xì)胞與人類、自然界的關(guān)系P16表1-3與自然界關(guān)系分解動植物殘?bào)w（淀粉、纖維素、木質(zhì)素等有機(jī)物的分解），參與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和氮循環(huán)。作為食品食用菌，如蘑菇、香菇、木耳、銀耳等食品工業(yè)制酒、面包、醬油、醋、腐乳等制藥工業(yè)制青霉素、頭孢霉素等；靈芝、猴頭菇等用于中藥酶制劑工業(yè)制蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等；用于洗滌劑等致病水稻惡苗?。ǔ嗝咕?、人皮膚癬等腐生與寄生的區(qū)別？第46頁/共53頁原生生物藻類的細(xì)胞都有細(xì)胞核，有含光合色素的細(xì)胞器，它們是真核生物。依其光合色素種類及含量的不同，呈現(xiàn)綠色、褐色、紅色，因而分別稱為綠藻（如水綿）、褐藻（如海帶）、紅藻（如紫菜。）第47頁/共53頁四、原生生物1、單細(xì)胞藻類所屬地位單細(xì)胞真核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)具細(xì)胞壁；具有含光合色素的細(xì)胞器（如衣藻的葉綠體）代謝類型自養(yǎng)需氧型生殖方式無性繁殖：形成孢子生殖或裂殖有性繁殖（略）舉例①衣藻、小球藻（綠色）②甲藻（