微生物緒論總結(jié)

微生物緒論總結(jié)第一頁，共43頁。一、微生物的概念及其種類微生物：個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡單的一類低等生物。

um級(jí)：光鏡下可見（細(xì)菌）小（個(gè)體微?。﹏m級(jí)：電鏡下可見（細(xì)胞器、病毒）少數(shù)肉眼可見單細(xì)胞簡（結(jié)構(gòu)簡單）簡單多細(xì)胞非細(xì)胞

原核類：細(xì)菌，放線菌，支原體，立克次氏體，衣原體，藍(lán)低（進(jìn)化地位低）真核類：真菌（酵母菌，霉菌），原生動(dòng)物，顯微藻類

非細(xì)胞類：病毒，類病毒，元病毒第二頁，共43頁。二、微生物與人類每張紙幣帶細(xì)菌：900萬個(gè)；家居環(huán)境中微生物無處不在；人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：皮膚表面：平均10萬個(gè)細(xì)菌/平方厘米；口腔：細(xì)菌種類超過500種；腸道：微生物總量達(dá)100萬億，糞便干重的1/3是細(xì)菌，每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為：1000億個(gè)；細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為：10034×1012噸；第三頁，共43頁。益處：

1.農(nóng)業(yè)方面：以菌造肥、以菌催長、以菌防病、以菌治病2.工業(yè)方面：食品、制革、紡織、石油、化工3.醫(yī)藥方面：抗生素、維生素、輔酶等4.物質(zhì)循環(huán)5.基因工程害處：

1.鼠疫、霍亂、瘧疾、天花、癌癥、SARS3.抗藥性4.植物病害第四頁，共43頁。微生物食品抗生素基因工程菌肥抗藥性動(dòng)植物病害、瘟疫第五頁，共43頁。三、微生物在自然界的地位從兩界系統(tǒng)經(jīng)歷過三界系統(tǒng)、四界系統(tǒng)、五界系統(tǒng)甚至六界系統(tǒng)，最后又有了三原界（或三總界）系統(tǒng)。傳統(tǒng)的、為多數(shù)學(xué)者所接受的是1969年魏塔克提出的五界學(xué)說，它以縱向顯示從原核生物到真核單細(xì)胞生物再到真核多細(xì)胞生物的三大進(jìn)化過程。第六頁，共43頁。第七頁，共43頁。四、微生物學(xué)的發(fā)展簡史

史前期———1676年之前（約8000年）朦朧階段初創(chuàng)期———1676—1861（約200年）形態(tài)描述階段（列文虎克）奠基期———1861—1897（約40年）生理水平研究階段（巴斯德、科赫）發(fā)展期———1897—1953（約50年）生化水平研究階段成熟期———1953—至今

分子生物學(xué)水平階段第八頁，共43頁。1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次觀察到了細(xì)菌。他沒有上過大學(xué)，是一個(gè)只會(huì)荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。業(yè)余時(shí)間制造過400多架單式顯微鏡和放大鏡，放大率一般為50~200倍。初創(chuàng)期———1676—1861（約200年）形態(tài)描述階段（列文虎克）第九頁，共43頁。奠基期———1861—1897（約40年）生理水平研究階段（巴斯德、科赫）*巴斯德主要貢獻(xiàn)：曲頸瓶試驗(yàn)病原學(xué)說預(yù)防接種,研究雞霍亂、牛羊炭疽病狂犬病，制備減毒疫苗發(fā)酵微生物引起，并分離酵母巴斯德消毒法（60～65℃）

曲徑瓶實(shí)驗(yàn)第十頁，共43頁。*柯赫主要貢獻(xiàn)（細(xì)菌學(xué)家）：證實(shí)炭疽桿菌是炭疽病的病原菌發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核的病原菌，獲諾貝爾獎(jiǎng)柯赫法則－－判斷某種微生物是否是某種疾病的病原菌基本操作技術(shù)－－固體分離純化技術(shù)和配制培養(yǎng)基柯赫法則1、在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；2、要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(huì)重復(fù)發(fā)生；4、從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。第十一頁，共43頁。用無細(xì)胞酵母汁發(fā)酵酒精成功，開創(chuàng)了微生物學(xué)生化研究的新時(shí)期?！镀胀ㄎ⑸飳W(xué)》作為一門學(xué)科開始形成。發(fā)展期———1897—1953（約50年）生化水平研究階段（布赫納）第十二頁，共43頁?，F(xiàn)代微生物學(xué)時(shí)期多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展其他分支學(xué)科發(fā)展－－細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)、分類學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、土壤微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)60年代微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)交叉學(xué)科發(fā)展50年代與分子生物學(xué)等匯合，迅速發(fā)展80年代基因工程－－微生物發(fā)酵工業(yè)成熟期———1953—至今

分子生物學(xué)水平階段（DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)立）第十三頁，共43頁。微生物學(xué)的主要分支學(xué)科第十四頁，共43頁。我國微生物學(xué)發(fā)展*古代釀酒、制醬等卓越貢獻(xiàn)；*20年代初系統(tǒng)介紹微生物學(xué)知識(shí)，從事研究；*1910－1921伍連德建立衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu)；*20－30年代對(duì)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；*30年代在高校設(shè)立釀造科目和農(nóng)產(chǎn)制造系；*新中國成立，重點(diǎn)大學(xué)設(shè)置微生物專業(yè)；現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)、抗生素、生物農(nóng)藥形成一定規(guī)模*改革開放，應(yīng)用和基礎(chǔ)理論取得重要成果，兩步法生產(chǎn)Vc世界先進(jìn)水平，抗生素總產(chǎn)量世界首位第十五頁，共43頁。

微生物具備生命現(xiàn)象的特性和共性，將是21世紀(jì)進(jìn)一步解決生物學(xué)重大理論問題，如生命起源與進(jìn)化，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律等，和實(shí)際應(yīng)用問題，如新的微生物資源的開發(fā)利用，能源、糧食等的最理想的材料。第十六頁，共43頁。五、微生物類群及特點(diǎn)

細(xì)胞型：原核：細(xì)菌、古生菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體

真核：真菌、顯微藻類、原生動(dòng)物非細(xì)胞型：病毒、類病毒和朊病毒細(xì)菌

個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級(jí)界寬、變異易、抗性強(qiáng)、休眠長、起源早、發(fā)現(xiàn)晚第十七頁，共43頁。形體微小，比表面積大

桿菌的平均長度：2微米；1500個(gè)桿菌首尾相連=一粒芝麻的長度；10-100億個(gè)細(xì)菌加起來重量=1毫克面積/體積比：人=1，大腸桿菌=30萬；

這樣大的比表面積特別有利于它們和周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換。微生物的其它很多屬性都和這一特點(diǎn)密切相關(guān)。第十八頁，共43頁。個(gè)體小:測量單位：微米或鈉米火星隕石中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌化石（直徑20nm）最近在《科學(xué)》上的一篇文章報(bào)道了對(duì)一快活性隕石上可能存在的生命遺跡的研究，這塊隕石在45億年前在火星上形成，13億年以前由于宇宙碰撞而離開火星，13000年前作為隕石降落到地球上。對(duì)它的分析表明其上可能有生命存在過，更重要的是在該隕石上發(fā)現(xiàn)了類似細(xì)菌化石的東西，其直徑僅為20~40nm.第十九頁，共43頁。最小和最大的細(xì)菌德國科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”第二十頁，共43頁。結(jié)構(gòu)簡：無細(xì)胞結(jié)構(gòu)（病毒）；單細(xì)胞；簡單多細(xì)胞；胃口大：消耗自身重量2000倍食物的時(shí)間：大腸桿菌：1小時(shí)人：500年（按400斤/年計(jì)算）第二十一頁，共43頁。食譜廣：獲取營養(yǎng)方式多種多樣，其食譜之廣是動(dòng)植物完全無法相比的！纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚類、氰化物、各種有機(jī)物均可被微生物作為糧食第二十二頁，共43頁。繁殖快：大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10–12克，平均20分鐘繁殖一代24小時(shí)后：4722366500萬億個(gè)后代，重量達(dá)到：4722噸48小時(shí)后：2.2×1043個(gè)后代，重量達(dá)到2.2×1025噸相當(dāng)于4000個(gè)地球的重量！一頭500kg的食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì),而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。第二十三頁，共43頁。易培養(yǎng)：很多細(xì)菌都可以非常方便地進(jìn)行人工培養(yǎng)！數(shù)量大：在自然界中（土壤、水體、空氣，動(dòng)植物體內(nèi)和體表）都生存有大量的微生物！分析表明，微生物占地球生物總量的60%！第二十四頁，共43頁。分布廣：人跡可到之處，微生物的分布必然很多，而人跡不到的地方，也有大量的微生物存在！

數(shù)十公里的高空（最高為離地85公里，須用火箭采樣）；

幾千米的地下；

強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高熱的極端環(huán)境；

常年封凍的冰川；第二十五頁，共43頁。第二十六頁，共43頁。南極Vostok湖冰芯樣品中的微生物第二十七頁，共43頁。種類多：代謝產(chǎn)物種類多；

微生物的生理代謝類型多；微生物的種數(shù)“多”；雖然目前已定種的微生物只有大約10萬種，遠(yuǎn)較動(dòng)植物為少，但一般認(rèn)為目前為人類所發(fā)現(xiàn)的微生物還不到自然界中微生物總數(shù)的1%第二十八頁，共43頁。級(jí)界寬：Whittaker的五界分類系統(tǒng)第二十九頁，共43頁。易變異：個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡、且多與外界環(huán)境直接接觸繁殖快、數(shù)量多突變率：10-5–10-10短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異后代第三十頁，共43頁。青霉素的生產(chǎn)：20單位/ml（1943）10000單位/ml青霉素的用量：最高：10萬單位/天（40年代）數(shù)百萬-千萬單位/次第三十一頁，共43頁。抗（逆）性強(qiáng)：抗熱：有的細(xì)菌能在265個(gè)大氣壓，250

℃的條件下生長；自然界中細(xì)菌生長的最高溫度可以達(dá)到121℃

；有些細(xì)菌的芽孢，需加熱煮沸8小時(shí)才被殺死；科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種食鐵微生物可在121度高溫下繁殖

在最新一期《科學(xué)》雜志（Science,Vol.301,Issue5635,976-978,August15,2003）發(fā)表的一篇論文表明，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種能夠在121度高溫下生存繁殖的食鐵微生物。如果微生物會(huì)嘲弄?jiǎng)e人的話，這種微生物一定會(huì)嘲笑那些在上周的歐洲熱浪中有諸多抱怨的人們。來自阿姆赫斯特馬薩諸塞大學(xué)的研究人員KazemKashefi和DerekLovley發(fā)現(xiàn)這種微生物并將之成為“121株”，目前該微生物還沒于科學(xué)名稱。科學(xué)家在太平洋深海海床火山口發(fā)現(xiàn)這種微生物，該地的溫度可以高達(dá)400攝氏度。兩位研究人員將121株放在121攝氏度的烤箱中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種微生物竟然很適合這一溫度，菌落大小很快就增大到原來的兩倍。這比以前報(bào)告的微生物最高生存溫度高出8攝氏度。Lovley表示，研究這種食鐵的121株微生物可以為我們揭示35億年前第一種生命形式演化所處的環(huán)境。第三十二頁，共43頁?？茖W(xué)家建議尋找地下50公里生命北京晚報(bào):2002-3-8

把大腸桿菌放在地下50公里的超強(qiáng)壓力下，它會(huì)不會(huì)活下來？科學(xué)家最近驚奇地發(fā)現(xiàn)，答案是肯定的。一些科學(xué)家說，這些細(xì)菌可以適應(yīng)如此極端的壓力環(huán)境，說明生物對(duì)環(huán)境具有超乎想象的“驚人”適應(yīng)力。因此人類在其他星球上尋找地外生命時(shí)，眼光不能只局限在星球的表面，而應(yīng)當(dāng)延伸到壓力巨大的地下。照理來說，大腸桿菌等一般難以在這么高的壓力下生存。以前的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成生物的蛋白質(zhì)等基本結(jié)構(gòu)，在如此高的壓力下往往會(huì)裂解。但美國卡內(nèi)基學(xué)會(huì)地球物理研究所夏爾馬博士領(lǐng)導(dǎo)的小組在最近出版的美國《科學(xué)》雜志上介紹，在他們的實(shí)驗(yàn)中，大腸桿菌不僅在極端高壓下活了下來，而且還能進(jìn)行新陳代謝。在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家借用了高壓物理學(xué)實(shí)驗(yàn)工具金剛石鉆壓槽。放入金剛石鉆壓槽中的大腸桿菌和另外一種常見細(xì)菌，受到了強(qiáng)力的擠壓，其承受的壓力最高值相當(dāng)于海平面氣壓的1.6萬倍?；瘜W(xué)分析顯示，在接受壓力實(shí)驗(yàn)的100萬個(gè)細(xì)菌中，有1%存活了下來，這些幸存者仍然能夠完成正常的代謝功能，將甲酸鹽轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，但是，與此同時(shí)，它們也付出了代價(jià)，許多幸存的個(gè)體已經(jīng)被擠壓得面目全非，而且目前沒有跡象表明細(xì)菌能夠在高壓環(huán)境中繁殖。近些年來，研究人員陸續(xù)在海底火山口旁、兩極冰層和地下發(fā)現(xiàn)了許多奇異的有機(jī)體，這些有機(jī)體能夠在高溫、高放射性、強(qiáng)酸性和極為干燥的環(huán)境中生存并繁衍。這次新的研究又將生命的極限做了延伸。夏爾馬說，當(dāng)人類在外太空尋找生命時(shí)，應(yīng)當(dāng)重新考慮那些從前因?yàn)樘幱诟邏涵h(huán)境而被忽略的地方，例如木星的深水層或者火星冰蓋的下面都可能有生命形式存在。

美生物學(xué)家提出：“當(dāng)你認(rèn)識(shí)到有機(jī)體能夠在壓強(qiáng)達(dá)上百噸的地下生存并繁衍的時(shí)候，生命的極限已經(jīng)被延伸了，這就預(yù)示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。第三十三頁，共43頁。休眠長：Nature407,897-900(2000)

第三十四頁，共43頁。第三十五頁，共43頁。起源早：38億年前，生命在海洋中出現(xiàn)26億年前，陸地上就可能存在微生物發(fā)現(xiàn)晚：300多年前人們才真正發(fā)現(xiàn)微生物的存在第三十六頁，共43頁。第三十七