王賀祥微生物第一章 緒論

1、微生物教學(xué)課件 河北工程大學(xué)農(nóng)學(xué)院 盧月霞第一章：緒論第二章：原核微生物第三章：真核微生物真菌第四章: 病毒第五章: 微生物的營養(yǎng)第六章 微生物的生長與環(huán)境條件第七章：微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用第一章：緒論第一節(jié)：微生物和微生物學(xué)一、什么是微生物、微生物學(xué)1、微生物：指形體微小的單細(xì)胞，多細(xì)胞或無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物類群的總稱。也可以說成是：微生物：是對整個(gè)生物界中一群細(xì)小的肉眼看不到或難以分辯的生物的概稱。其種類繁多，在生物圈內(nèi)分布廣泛，包括病毒，細(xì)菌，放線菌，藍(lán)細(xì)菌,立克次氏體，衣原體，支原體，真菌，單細(xì)胞藻類，原生動物等。微生物的種類具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物：病毒原核生

2、物：（由原核細(xì)胞構(gòu)成的）真核微生物（由真核細(xì)胞構(gòu)成的）真菌顯微藻類原生動物細(xì)菌草履蟲水綿放線菌藍(lán)細(xì)菌立克次氏體衣原體支原體2、微生物學(xué)：（1）狹義：研究微生物生命活動的科學(xué)稱為. 廣義：研究微生物的生命活動，生態(tài)關(guān)系，分類關(guān)系和實(shí)際應(yīng)用等方面的科學(xué)稱為.3、微生物學(xué)的基本內(nèi)容： (1)微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。研究細(xì)胞的構(gòu)建及其能量、物質(zhì)、信息的運(yùn)轉(zhuǎn)。(2).微生物的進(jìn)化和多樣性。研究微生物的種類，它們之間的相似性和區(qū)別，以及微生物的起源。(3).生態(tài)學(xué)規(guī)律。研究不同微生物之間，以及它們同環(huán)境之間的相互作用。(4).微生物同人類的關(guān)系。緒論二、微生物的特點(diǎn)1、體積小、面積大2、吸收多、轉(zhuǎn)化快3、

3、生長旺、繁殖快4、適應(yīng)強(qiáng)、易變異5、分布廣、種類多病毒0.2 m桿狀細(xì)菌0.52.0 m支原體立克次氏體衣原體0.20.5 m放線菌菌絲直徑霉菌菌絲直徑 210m酵母15530 m1. 體積小、面積大目前 發(fā)現(xiàn)的最小的微生物是馬鈴薯紡錘形塊莖病的病原體類病毒，大小50nm。細(xì)胞大小以微米和納米計(jì)量1. 體積小、面積大比面=面積/體積乳酸桿菌 120,000豌豆 6.0雞蛋 1.5體重200磅的人 0.32. 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1,00

4、010,000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；有人統(tǒng)計(jì)，一頭500公斤重的食用公牛每晝夜只能從食物中“濃縮”0.5公斤蛋白質(zhì)，同樣大豆，在合適條件下栽培，24小時(shí)可生產(chǎn)50公斤蛋白質(zhì)，而同樣重的酵母菌 在合適的培養(yǎng)條件下24小時(shí)內(nèi)可合成50000公斤蛋白質(zhì)。2. 吸收多，轉(zhuǎn)化快自然界中廣泛地存在和活動著種類繁多的微生物。就分布而言，微生物的傳播幾乎到了無孔不入的地步。微生物只怕明火，地球上除了火山的中心區(qū)域外，從土壤圈、水圈、大氣圈直至巖石圈，到處都有微生物的蹤跡；土壤、河流、深海、鹽湖、沙漠、油井、地層中等有大量與其相適應(yīng)的微生物活動著。 返回3.種

5、類多、分布廣分布廣：如: 萬米深海、85公里高空、 地層下128米和427米 沉積巖中都發(fā)現(xiàn)有微生物存在。類型 低限 傾向種數(shù) 高限 病毒與立克次氏體 1,217 1,217 1,217 支原體 42 42 42 細(xì)菌與放線菌 1,000 1,500 1,500 藍(lán)細(xì)菌 1,227 1,500 1,500 藻類 15,051 23,100 23,100 真菌 37,175 47,300 68,939 原生動物 24,068 24,068 30,000 總數(shù) 79,780 98,727 127,298微生物的種數(shù)，據(jù)1972年：更重要的是在于微生物的生理代謝類型多、代謝產(chǎn)物種類多。4. 生長旺，

6、繁殖快大腸桿菌（Escherichia）的細(xì)胞在合適生長條件下，每分裂1次的時(shí)間是12.5-20min，若按每20min分裂1次計(jì)算，每晝夜可分裂72次，后代數(shù)為4722366500萬億個(gè) 返回4. 生長旺，繁殖快在液體培養(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12小時(shí)就可以收獲一次，每年可以收獲數(shù)百次。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。表13 若干微生物的代時(shí)及每日增殖率微生物名稱 代時(shí) 每日分裂次數(shù) 溫度 每日增殖率乳酸菌 38分 38 25 2.71011大腸桿菌

7、 18分 80 37 1.21024根瘤菌 110分 13 25 8.2103枯草桿菌 31分 46 30 7.01013光合細(xì)菌 144分 10 30 1.0103釀酒酵母 120分 12 30 4.1103小球藻 7小時(shí) 3.4 25 10.6念珠藻 * 23小時(shí) 1.04 25 2.1硅藻 17小時(shí) 1.4 20 2.64草履蟲 10.4小時(shí) 2.3 26 4.92* 為念珠藍(lán)菌屬 (Nostoc) 的舊稱，與細(xì)菌同屬原核生物。微生物有非常靈活得適應(yīng)性，即使在惡劣的“極端環(huán)境”條件下，它們亦能存活。大多數(shù)細(xì)菌能在0- -196的低溫維持生命；海洋深處的一些硫細(xì)菌可在250高溫下正常生長；

8、有些嗜鹽菌能在飽和鹽水中正常生活；耐酸、堿菌可以生長的酸、堿范圍要比一般生物寬得多；厭氧或兼性厭氧菌在無氧或缺氧條件下能夠正常生長繁殖 返回5.適應(yīng)性強(qiáng)，易變異5.適應(yīng)性強(qiáng)，易變異突變頻率一般為10-510-10，但因繁殖快，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。 青霉素產(chǎn)量變異、耐藥性變異舉例例如，青霉素生產(chǎn)菌 Penicillium chrysogenum(產(chǎn)黃青霉)的產(chǎn)量1943年為每毫升發(fā)酵液中含20單位青霉素，40多年來，經(jīng)過世界各國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)國家的發(fā)酵水平每毫升已超過5萬單位，甚

9、至接近10萬單位。微生物的數(shù)量性狀變異和育種使產(chǎn)量提高的幅度之大，是動植物育種工作中絕對不可能達(dá)到的。正因?yàn)槿绱?，幾乎所有微生物發(fā)酵工廠都十分重視菌種選育工作。三、微生物在生物界中的地位 Linnaeus（林柰） 1735年 分成二界系統(tǒng) Haeckel （海洛爾） 1866年 提出三界系統(tǒng)：動物界、植物界、原生生物界。原生生物界包括細(xì)菌、真菌、單細(xì)胞藻類和原生動物。 Whitlaker（魏泰克） 1969年 提出新的生物界分類系統(tǒng)：五界 原核生物界：各類細(xì)菌 原生生物界：單細(xì)胞藻類和原生動物 真菌界 植物界 動物界其后提出新的生物界分類系統(tǒng)：六界補(bǔ)上了病毒這類不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物類群動物界植

10、物界二界（1753年） 1753年瑞典學(xué)者林奈，在其名著植物種志中首次提出了動物界和植物界。動物界植物界原生生物界三界（1860年） 1860年，德國動物學(xué)家E.H.Haeckel建議在動物界和植物界之外，增加一個(gè)由低等生物構(gòu)成的第三界-原生生物界。動物界植物界原生生物界真菌界原核生物界1969年， R. H. Whittaker：動物界、植物界、原生生物界、真菌界和原核生物界原核生物界原生生物界植物界菌物界動物界病毒界1949年，Jahn等提出六界系統(tǒng)：動物界、后生植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界和病毒界。1977年，我國學(xué)者王大耜提出：動物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界和

11、病毒界。生物非細(xì)胞生物細(xì)胞生物原核生物真核生物細(xì)菌放線菌藍(lán)細(xì)菌立克次氏體衣原體支原體動物植物真菌藻類原生動物病毒-病毒界-原核生物界-動物界植物界真菌界原生生物界-第二節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展簡史一、早期發(fā)展（古代人對微生物的利用）二、微生物的發(fā)現(xiàn)及形態(tài)學(xué)發(fā)展階段呂文虎克三、微生物學(xué)的發(fā)展巴斯德柯赫四、近代微生物學(xué)的發(fā)展一、早期發(fā)展（古代人對微生物的利用）豐富多彩的酒文化遠(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 商代,用腐爛的野草和糞便作肥料發(fā)現(xiàn)豆科植物可提高地力.公元3世紀(jì),提到稻田栽培紫云英作綠肥農(nóng)業(yè):食用菌:我國公元7世紀(jì)(唐朝)開始栽培食用菌,西方關(guān)于人工栽培食用菌

12、的記載是在18世紀(jì)開始的一、早期發(fā)展（古代人對微生物的利用一、早期發(fā)展（古代人對微生物的利用首創(chuàng)用牛痘預(yù)防天花，是免疫學(xué)的發(fā)展，開創(chuàng)了預(yù)防醫(yī)學(xué)的先河。在醫(yī)學(xué)上公元四世紀(jì)有如何防治狂犬病的記載公元二世紀(jì)張仲景判斷傷寒的流行與季節(jié)有關(guān)二、微生物的發(fā)現(xiàn)及形態(tài)學(xué)發(fā)展階段1664年，英人虎克用于觀察霉菌的單筒復(fù)式顯微鏡形態(tài)學(xué)發(fā)展階段 初創(chuàng)期列文. 虎克二、微生物的發(fā)現(xiàn)及形態(tài)學(xué)發(fā)展階段 1676年荷蘭人Anthnoy van Leeuwenhoek用自磨鏡片，創(chuàng)造了一架能放大 266倍的原始顯微鏡。二、微生物的發(fā)現(xiàn)及形態(tài)學(xué)發(fā)展階段Anthnoy van Leeuwenhoek與他的顯微鏡形態(tài)學(xué)發(fā)展階段 二

13、、微生物的發(fā)現(xiàn)及形態(tài)學(xué)發(fā)展階段Anthnoy van Leeuwenhoek 1684年寄給皇家協(xié)會信的部分內(nèi)容 巴斯德 (Louis Pasteur)1、發(fā)明巴斯德消毒法2、發(fā)現(xiàn)了防治霍亂的疫苗3、否定了生命“自然發(fā)生”學(xué)說4、解決了當(dāng)時(shí)工、農(nóng)、醫(yī)方面提 的許多難題，推動了生產(chǎn)的發(fā)展；5、奠定了微生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，6、創(chuàng)造了一些微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。三、微生物學(xué)的發(fā)展雁頸瓶實(shí)驗(yàn)柯赫(Koch)1、發(fā)現(xiàn)了許多病原菌，如炭疽桿菌、結(jié)核桿菌、霍亂弧菌等；2、發(fā)明了固體培養(yǎng)基，提出了純培養(yǎng)的概念和方法；3、創(chuàng)造了細(xì)菌染色的方法.4、柯赫氏法則(Koch postulates)柯赫柯赫氏法則(Koch p

14、ostulates） 從動植物的患者體內(nèi)分離出病原物 進(jìn)行純培養(yǎng) 回接到同樣類型的動植物體，引起同樣的病癥 從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再分離得到同種病原菌這個(gè)時(shí)期又涌現(xiàn)了許多 優(yōu)秀的微生物學(xué)家布西納狄巴利梅契尼克夫貝哲林克伊萬諾夫斯基四、近代微生物學(xué)的發(fā)展（20世紀(jì)初到20世紀(jì)40年代）特點(diǎn)；微生物學(xué)對實(shí)踐的聯(lián)系的各個(gè)方面，都發(fā)展非?？?。（20世紀(jì)50年代以后）1、微生物學(xué)同相鄰的兄弟學(xué)科（生物化學(xué)、遺傳學(xué)）的聯(lián)系非常緊密，由此誕生了新學(xué)科分子生物學(xué)；2、微生物學(xué)與工程緊密聯(lián)系，為微生物學(xué)的實(shí)際運(yùn)用打下前景.特點(diǎn)：第三節(jié)微生物的應(yīng)用一、微生物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用二、在畜牧水產(chǎn)上的應(yīng)用三、在食品加工、食用和藥用上的應(yīng)用四、在工業(yè)上的應(yīng)用五、微生物在遺傳工程中的作用六、其他危害一、微生物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用1.土壤肥力的形成與發(fā)展2.有機(jī)肥的漚制3.沼氣制作4.無機(jī)速效肥的緩釋作用5.生物農(nóng)藥、生物肥料二、在畜牧水產(chǎn)上的應(yīng)用1.青貯飼料2.單細(xì)胞蛋白飼料3.水中浮游生物的食料三、在食品加工、食用和藥用上的應(yīng)用釀酒、制醋、醬、醬油、豆豉、發(fā)酵面食、發(fā)酵飲料、淹漬蔬菜、發(fā)酵奶制品1.食品加