微生物學(xué)第一章前言

微生物學(xué)第一章前言第一頁，共七十三頁，2022年，8月28日

微生物學(xué)是生命科學(xué)中應(yīng)用性很強的重要基礎(chǔ)學(xué)科之一，其知識面覆蓋微觀世界和宏觀世界兩方面，內(nèi)容涉及微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異、生態(tài)分布、傳染與免疫、分類與鑒定等方面。目的：使大家掌握有關(guān)微生物的基本理論和知識，熟練掌握有關(guān)微生物的基本操作技術(shù)，能夠分析和解決有關(guān)的實際問題。課程說明第二頁，共七十三頁，2022年，8月28日章節(jié)講課內(nèi)容學(xué)時第一章緒論2第二章

微生物的純培養(yǎng)和顯微技術(shù)

2第三章原核微生物8第四章真核微生物8第五章病毒6第六章微生物的營養(yǎng)4第七章微生物的新陳代謝4第八章微生物的生長6第九章微生物的遺傳變異8第十章微生物的生態(tài)自學(xué)第十一章傳染與免疫自學(xué)第十二章微生物的分類自學(xué)理論課學(xué)時分配（48學(xué)時）第三頁，共七十三頁，2022年，8月28日成績考核：總成績=平時成績（30%）+筆試成績（70%）平時成績：作業(yè)、考勤微生物課的要求：有事要請假（輔導(dǎo)員批的請假條）提前5分鐘到教室，遲到10分鐘視為曠課作業(yè)要按時交第四頁，共七十三頁，2022年，8月28日教學(xué)目標與要求：1、掌握“微生物”與“微生物學(xué)”的概念2、了解微生物學(xué)的發(fā)展史3、了解微生物與人類關(guān)系及微生物學(xué)的發(fā)展趨勢4、掌握微生物的五大共性及之間的關(guān)系5、掌握巴斯德、柯赫的貢獻，柯赫定理第五頁，共七十三頁，2022年，8月28日

重點、難點

要求掌握微生物學(xué)發(fā)展歷史中幾位重要的奠基人物及其對微生物學(xué)的主要貢獻；微生物的幾大共性特征 第六頁，共七十三頁，2022年，8月28日第一章緒論

一、微生物及其特點二、微生物學(xué)及微生物學(xué)的發(fā)展歷程三、微生物與人類的關(guān)系四、微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要作用五、21世紀微生物學(xué)展望第七頁，共七十三頁，2022年，8月28日

一、微生物與微生物學(xué)

1、什么是微生物

2、微生物所包括的類群

3、微生物的特點第八頁，共七十三頁，2022年，8月28日

微生物（Microorganism）是對所有肉眼看不見或看不清楚“形體微小、結(jié)構(gòu)簡單、進化低等，只能借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能看清楚個體形態(tài)的所有生物的總稱1、什么是微生物（microorganism,microbe)

請結(jié)合實際談?wù)勎⑸锱c人類的關(guān)系。第九頁，共七十三頁，2022年，8月28日2、微生物類群

微生物非細胞生物原核生物真核生物病毒（Virus)亞病毒因子(Subvirusfactor)細菌（真細菌、古生菌）放線菌藍細菌支原體立克次氏體衣原體真菌(Fungi)顯微藻類（algae)原生動物(Protozoan)第十頁，共七十三頁，2022年，8月28日3、微生物的主要特征

（1）與其它生物共存的基本屬性：

生長、繁殖、代謝、共用一套遺傳密碼、其基因組上含有與其他高等生物同源的基因等。這些反應(yīng)了“生物高度統(tǒng)一性、同一性”

第十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日（2）微生物特有的屬性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，種類多第十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日（1）體積小，面積大桿菌長度：2um1500個桿菌一個芝麻粒長10-100億個桿菌1mg比表面積人1大腸桿菌30萬由此產(chǎn)生了其他四個共性：第十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日（2）吸收多，轉(zhuǎn)化快Lac發(fā)酵細菌1小時分解自身重103-104倍的Lac 產(chǎn)朊假絲酵母合成蛋白質(zhì)的能力是大豆的100倍，比食用牛強10萬倍。微生物細胞被譽為“最高效化學(xué)轉(zhuǎn)化機器”?；畹幕瘜W(xué)工廠

第十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日（3）生長旺、繁殖快代時E.coli12.5-20分Bacillussubtilis31分Saccharomycescerevisiae120分光合細菌144分小球菌7hr草履蟲10.4hr

第十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日4.適應(yīng)強、易變異微生物有極其靈活的適應(yīng)性，這是高等動生物無法比擬的，特別是在一些極端環(huán)境諸如高溫、高酸、高鹽、高輻射、高壓等調(diào)節(jié)下有驚人適應(yīng)能力第十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日（5）分布廣，種類多無處不有、無時不在人腸道：100－400種100萬億以上3－8厘米深度1克典型花園土壤中：細菌9.75X106

個放線菌2.08X106

個真菌1.19X105個藻類9.75X104

個 第十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日二、微生物學(xué)及其發(fā)展歷程

1.微生物學(xué)Microbiology：是一門在分子、細胞或群體水平上研究微生物在一定條件下的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異以及微生物的進化、分類、生態(tài)等生命活動規(guī)律、技術(shù)方法及其應(yīng)用的一門學(xué)科。其根本任務(wù)是：發(fā)掘、利用、改善、保護有益微生物控制、消滅或改造有害微生物最終為人類社會的進步服務(wù)第十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日

2.微生物學(xué)的發(fā)展簡史微生物及微生物學(xué)的發(fā)展歷程是一個漫長的過程的原因：個體微小外貌不顯雜居混生因果難聯(lián)第十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日（1）史前期8000年前——1676年開創(chuàng)者：各國勞動人民特點：未見也未知細菌等微生物個體，但能利用微生物的有益活動進行生產(chǎn)實踐第二十頁，共七十三頁，2022年，8月28日（2）初創(chuàng)期時間：1676－－1861開創(chuàng)者：列文虎克（Leeuwenhoek)特點：自制的單式顯微鏡觀察到細菌的個體；對某些微生物形態(tài)進行了描述。第二十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日第二十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日（3）奠基期時間：1861－－1897開創(chuàng)者：Pasteur和Koch特點：①建立了一系列研究微生物所必要的獨特方法；②開創(chuàng)了尋找病原微生物的“黃金時期”；③把微生物的研究從形態(tài)描述推進到生理學(xué)研究的新水平；④微生物學(xué)以獨立的學(xué)科形式開始形成。第二十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日法國人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）第二十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日（4）發(fā)展期時間：1897－－1953開創(chuàng)者：Buchner特點：①進入微生物生化水平的研究；②應(yīng)用微生物的分支學(xué)科更為擴大；③開始尋找各種有益微生物代謝產(chǎn)物；④普通微生物學(xué)開始形成；

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

第二十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日時間：1953－－至今開創(chuàng)者：Watson和Crick特點：①微生物學(xué)從一門在生命科學(xué)中較為孤立的以應(yīng)用為主的學(xué)科，成為一門十分熱門的前沿基礎(chǔ)學(xué)科；②在基礎(chǔ)學(xué)理論的研究方面，逐步進入到分子水平的研究，微生物迅速成為分子生物學(xué)研究中的最主要的對象；③在應(yīng)用研究方面，向著更自覺、更高效和可人為控制的方向發(fā)展。（5）成熟期理論—深入到分子生物學(xué)水平實踐—深入到生物工程水平第二十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日第二十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.微生物學(xué)的奠基人及其貢獻1）巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895法國）；化學(xué)家有機物對映異構(gòu)貢獻： (1)用曲頸瓶試驗否定了“自然發(fā)生”說 有機溶液腐敗原因的爭論：外源微生物侵入說微生物自然發(fā)生說結(jié)論：“微生物天然存在，不能自然發(fā)生”

“腐敗是空氣中微生物侵入的結(jié)果”

第二十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日第二十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日第三十頁，共七十三頁，2022年，8月28日(2)微生物發(fā)酵生理學(xué)創(chuàng)始人

Glc 無O2

乙醇爭論的本質(zhì)：化學(xué)家純化學(xué)反應(yīng)； 生物學(xué)家與生物有關(guān)。巴斯德研究證明：Glc無O2轉(zhuǎn)變成乙醇總伴隨酵母菌生長發(fā)育“酒病”

Glc無O2生成乳酸總伴隨污染乳酸菌結(jié)論：“一切發(fā)酵過程都是微生物作用的結(jié)果”

“發(fā)酵是沒有空氣的生命活動”

第三十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日(3)免疫學(xué)－－預(yù)防接種雞霍亂弧菌減毒雞霍亂菌苗雞預(yù)防接種狂犬病毒減毒狂犬疫苗犬預(yù)防接種 (4)其他貢獻巴斯德消毒法：60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物第三十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日2）柯赫（RobertKoch）（1843～1910德國人）

(1)微生物基本操作技術(shù)方面的貢獻

a）細菌純培養(yǎng)方法的建立土豆切面→營養(yǎng)明膠→營養(yǎng)瓊脂（平皿）b）涉及多種培養(yǎng)基、實現(xiàn)室內(nèi)培養(yǎng)；C）建立細菌染色、顯微觀察技術(shù) 第三十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日（2）為病原細菌的研究作出了突出貢獻：a）具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌（1877）；b）發(fā)現(xiàn)分枝桿菌是肺結(jié)核的病原菌（獲1905年諾貝爾獎）c）建立了確定病原菌的柯赫法則第三十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日柯赫法則1、在每一相同病例中都出現(xiàn)某種微生物；2、能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)物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。第三十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日柯赫法則第三十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日4.微生物學(xué)發(fā)展史上的重大事件1546Fracastoro提出不可見到的生物引起疾病1676Leeuwenhoek發(fā)現(xiàn)了“animalcules”1765-1776Spallanzani反駁自然發(fā)生說1786Muller提出了第一個細菌分類1798Jenner介紹了牛痘疫苗1838－1839Schwann&Schleiden提出了細胞理論1857

Pasteur證明了乳酸發(fā)酵是由微生物引起的1861

Pasteur用曲頸瓶實驗證明微生物非自然發(fā)生，推翻了爭論以久的“自生說”1864

Pasteur建立了巴氏消毒法第三十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日1867—1869Lister創(chuàng)立了消毒外科，并首次成功的進行了石炭酸消毒實驗

Miescher發(fā)現(xiàn)核酸1876—1877Koch證明了炭疽病由炭疽桿菌引起1881

Koch等首創(chuàng)用明膠固體培養(yǎng)基分離細菌，巴斯德制備了炭疽菌苗1882

Koch發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)1883

Koch首次發(fā)表Koch氏法則。Metchnikoff闡述了吞噬作用。建立高壓蒸汽滅菌和革蘭氏染色法1884

Pasteur研究狂犬病疫苗成功，開創(chuàng)了免疫學(xué)第三十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日1887

RichardPetri發(fā)明了雙層培養(yǎng)皿1889Winogradsky發(fā)現(xiàn)硫循環(huán)和硝化細菌。Beijerinck首次分離根瘤菌1890VonBehring制備抗毒素治療白喉和破傷風1891

Sternberg與巴斯德同時發(fā)現(xiàn)了肺炎鏈球菌1895

Ivanowsky提供煙草花葉病是由病毒引起的證據(jù)；Bordet發(fā)現(xiàn)互補現(xiàn)象1896

Büchner用無細胞存在的酵母菌抽提液對葡萄糖進行酒精發(fā)酵成功1899

Ross證實瘧疾病原菌由蚊子傳播1909—1910Ricketts發(fā)現(xiàn)立克次氏體；Ehrlich首次合成治療梅毒的化學(xué)治療劑第三十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日1928

Griffith發(fā)現(xiàn)細菌轉(zhuǎn)化1929

Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素1935

Stanley首次提純了煙草花葉病毒，并獲得了它的“蛋白質(zhì)結(jié)晶”1943

Luria和Delbück用波動實驗證明細菌噬菌體的抗性是基因自發(fā)突變所致；Chain和Flory形成青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的工藝1944

Avery等證實轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳信息的載體；Waksman發(fā)現(xiàn)鏈霉素1946—1947Lederberg和Tatum發(fā)現(xiàn)細菌的接合現(xiàn)象、基因連鎖現(xiàn)象1949

Enders、Robbins和Weller在非神經(jīng)的組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)脊髓灰質(zhì)炎病毒成功第四十頁，共七十三頁，2022年，8月28日1952

Hershey和Chase發(fā)現(xiàn)噬菌體將DNA注入宿主細胞；

Lederberg發(fā)明了影印培養(yǎng)法；

Zinder和Lederberg發(fā)現(xiàn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

1953Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1956

Umbarger發(fā)現(xiàn)反饋阻遏現(xiàn)象1961

Jacob和Monod提出基因調(diào)節(jié)的操縱子模型1961—1966Holley、Khorana、Nirenberg等闡明遺傳密碼1969

Edelman測定了抗原蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)1970—1972Arber、Nathans和Smith發(fā)現(xiàn)并提純了限制性內(nèi)切酶；Temin和Baltimore發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄酶第四十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日1973

Ames建立細菌測定法檢測致癌物；

Cohen等首次將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌中獲得成功1974

Khler和Milstein建立生產(chǎn)單克隆抗體的技術(shù)1977

Woese提出古生菌是有不同于細菌和真核生物的特殊類群；Sanger首次對ΦX174噬菌體

DNA進行了全序列分析1982—1983Cech和Altman發(fā)現(xiàn)具有催化活性的RNA（ribozyme）；McClintock發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座因子獲得公認；

Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒（prion）第四十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日1983—1984Gallo和Montagnier分離和鑒定人免疫缺陷病毒；Mullis建立PCR技術(shù)1988

Deisenhofer等發(fā)現(xiàn)并研究細菌的光合色素1995

第一個獨立生活的生物（流感嗜血桿菌）全基因序列測定完成1996

第一個自養(yǎng)生活的古生菌基因組測定完成1997第一個真核生物（啤酒酵母）基因組測序完成2000

霍亂弧菌基因組測序完成第四十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日與微生物學(xué)有關(guān)的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎

NobelPrizeinPhysiologyorMedicine1901－2008之間有42項。總?cè)藬?shù)：80人美國46人，英國人11人，法國人8人，德國人7人，瑞士人4人，澳大利亞人3人，意大利人1人第四十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日微生物學(xué)的分支學(xué)科（p10）第四十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日三、微生物的發(fā)展對人類的影響

（人類生活在微生物的世界里）1、微生物是人類的朋友微生物造福人類 一）提高人類健康水平二）促進工業(yè)發(fā)展三）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起積極作用四）環(huán)境保護：第四十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日2、少數(shù)微生物是人類的敵人

第四十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日第四十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日第四十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日四、微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要作用與地位

1、微生物是研究生物學(xué)基礎(chǔ)理論最理想的實驗材料，其研究成果促進了許多生物學(xué)重大理論的突破與發(fā)展。（1）DNA或RNA是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)肺炎球菌DNA物質(zhì)的轉(zhuǎn)化實驗；煙草花葉病毒（TMV)拆合與重建實驗；T4噬菌體對E.coli的侵染實驗。第五十頁，共七十三頁，2022年，8月28日此外基因與酶的關(guān)系——“一種基因一種酶”假說遺傳密碼的破譯基因表達調(diào)控機理的研究生物大分子合成的中心法則第五十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日2、微生物學(xué)對現(xiàn)代生物技術(shù)的貢獻動植物細胞培養(yǎng)技術(shù);突變體篩選技術(shù);DNA重組技術(shù)與基因工程;現(xiàn)代發(fā)酵工程的誕生第五十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日3、微生物與“人類基因組計劃”

微生物是基因組研究的模式生物1995年流感嗜血桿菌全基因組測序，1996年詹氏甲烷球菌全基因組測序，1997年E.coli4100個基因測序，1997年啤酒酵母5800個基因測序。20多種微生物全基因先行測序為人類基因組計劃提供經(jīng)驗和方法。第五十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日微生物作為模式生物具有如下優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單；（2）微生物培養(yǎng)成本低、群體數(shù)量大，易于獲得統(tǒng)計學(xué)上可信度高的結(jié)果；（3）微生物生長速度快，倍增時間短，極大縮短了世代培養(yǎng)研究所需周期。第五十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日五、21世紀微生物學(xué)展望21世紀是生命科學(xué)的世紀（1）以微生物作材料繼續(xù)探討生命現(xiàn)象

第五十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日用微生物技術(shù)解決人類面臨的熱點問題

第五十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日食品微生物的未來：預(yù)防食品腐敗控制食源性感染微生物資源的開發(fā)利用菌種改良和基因工程微生物在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的應(yīng)用食品加工、制造中微生物的控制和消除微生物性的不安全因素第五十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日作業(yè)題：1、什么是微生物？有那些種類？2、微生物有那五大共性？它們之間有何關(guān)系？3、簡述巴斯德、柯赫對微生物學(xué)得貢獻。第五十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日微生物的顯微照片第五十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日E.coli-Gram-negative,facultativelyanaerobic,rodprokaryote;withmultipleflagellaandfimbriae.E.colicancauseurinarytractinfections,traveler'sdiarrheaandnosocomialinfections第六十頁，共七十三頁，2022年，8月28日Staphylococcusaureus-Gram-positive,MRSA,coccusprokaryote(dividing);causesfoodpoisoning,toxicshocksyndromeandskinandwoundinfectionssuchasscaldedskinsyndrome,scarletfever,erysipelasandimpetigo第六十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日Tobaccomosaicvirus(TMV,RNAvirus第六十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日T4bacteriophage(DNAvirus).第六十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日InfluenzaAvirus(RNAvirus,OrthomyxoviridaeFamily第六十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日HIVinfection.BuddingreleaseofHIVinhumanlymphtissue(RNAvirus,RetroviridaeFamily第六十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日Falseyeastfungus(Rhodotorulaglutinis).第六十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日Candidaalbicans-yeastandhyphaestages.Ayeast-likefunguscommonlyoccuringonhumanskin,intheupperrespiratory,alimentary&femalegenitaltracts.Thisfungushasadimorphiclifecy