微生物學緒言

微生物學緒言第1頁/共41頁微生物學第2頁/共41頁課程開始前我們在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中空氣水體食品……微生物無處不在Microorganismsareubiquitous第3頁/共41頁第4頁/共41頁一些數(shù)字每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌，重感冒患者為8500萬；全世界海洋中微生物的總重量約280億噸細菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為：10034×1012

噸人體腸道內菌體總數(shù)達100萬億個左右（人體細胞數(shù)量50萬億）新鮮葉子表面微生物數(shù)量達100多萬個/g第5頁/共41頁微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！時時刻刻與微生物“共舞”

是禍？是

福？第6頁/共41頁

微生物是自然界物質循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié)；微生物是人類的朋友第7頁/共41頁

體內的正常菌群是人及動物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質、組成生理屏障

微生物可以為我們提供很多有用的物質；

有機酸、酶、各種藥物、疫苗、奶酪、啤酒、醬油等

基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術；第8頁/共41頁少數(shù)微生物也是人類的敵人鼠疫艾滋病第9頁/共41頁埃博拉病毒第10頁/共41頁本章主要內容一、微生物概述二、微生物多樣性三、微生物的重要性四、微生物學的研究內容與成就五、環(huán)境微生物學六、微生物學的學習方法七、顯微鏡下的微生物第11頁/共41頁1.1微生物概述1.1.1什么是微生物1.1.2生物中哪些是微生物1.1.3微生物的特點第12頁/共41頁1.1.1什么是微生物微生物(microbe，microorganism)，是對所有形體微小、單細胞或個體結構較為簡單的多細胞，甚至無細胞結構的低等生物的總稱?；蚝唵蔚卣f是對人們肉眼看不見的細小的生物的總稱。微生物是指大量的、極其多樣的、不借助顯微鏡看不見的微小生物類群的總稱。第13頁/共41頁1.1.1什么是微生物微生物通常包括病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒、朊病毒）、具原核細胞結構的細菌、古菌以及具真核細胞結構的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、原生動物和單細胞藻類，它們的大小和特征見表1.1所示。第14頁/共41頁表1.1微生物形態(tài)、大小和細胞類型微生物大小近似值細胞的特性病毒0.01~0.25m非細胞的細菌0.1~10m原核生物真菌2m~1m真核生物原生動物2~1000m真核生物藻類1米~幾米真核生物第15頁/共41頁1.1.2生物中哪些是微生物生物細胞生物非細胞生物：病毒、亞病毒原核生物：三菌、三體真核生物：真菌、單細胞藻類、原生動物第16頁/共41頁1.1.2生物中哪些是微生物第17頁/共41頁1.1.3微生物的特點體積小，比表面積大吸收多，轉化快（代謝能力強）生長旺，繁殖快適應強，易變異分布廣，種類多第18頁/共41頁第19頁/共41頁第20頁/共41頁體積小，面積大，比表面積大比表面積SurfacetoVolumeRatio

營養(yǎng)物質吸收、代謝廢物排泄、環(huán)境信息交換第21頁/共41頁對比表面分割后的變化邊長立方體數(shù)總表面積比面值類似對象1.0cm16cm26豌豆1.0mm103

60cm2

60細小藥丸0.1mm106

600cm2

600滑石粉粒0.01mm109

6000cm2

6000變形蟲1.0um10126m2

60000球菌0.1um1015

60m2

600000大膠粒0.01um1018

600m2

6000000大分子1.0nm1021

6000m2

60000000分子第22頁/共41頁吸收多轉化快大腸桿菌每小時可分解其自重1000-10,000倍的乳糖Candidautilis

（產(chǎn)朊假絲酵母）比大豆強100倍的蛋白質合成能力微生物的高呼吸速率第23頁/共41頁生長旺繁殖快E.coli：12.5—20min/次分裂

以20min/次計算，請計算每天可產(chǎn)生多少子細胞？液體培養(yǎng)物細菌濃度一般僅為108-109CFU/mL

為什么？對于發(fā)酵工業(yè)的實踐意義生產(chǎn)效率高發(fā)酵周期短第24頁/共41頁適應強易變異靈活的適應性或代謝調節(jié)機制

蛋白質分子的數(shù)量

E.coli分子中能容納20萬-30萬個蛋白質分子，2000-3000種執(zhí)行不同生理功能的蛋白質極端環(huán)境的適應能力極端環(huán)境

高溫、高酸、高鹽、高輻射、高壓、低溫、高堿、高毒低的變異頻率第25頁/共41頁分布廣種類多無孔不入，隨遇而安微生物的種類多樣性

生物多樣性的保護微生物資源學第26頁/共41頁1.2微生物多樣性一、微生物的形態(tài)與結構多樣性二、微生物的代謝多樣性三、微生物的遺傳與變異多樣性四、微生物的抗性多樣性五、微生物的種類多樣性六、微生物的生態(tài)分布多樣性第27頁/共41頁1.2.0生物的共性絕大部分微生物的遺傳信息都是由DNA鏈上的基因所攜帶，除少數(shù)特例外，其復制、表達與調控都遵循中心法則。微生物的初級代謝途徑如蛋白質、核酸、多糖、脂肪酸等大分子物質的合成途徑基本相同。微生物的能量代謝都以ATP作為能量載體第28頁/共41頁1.2.1微生物的形態(tài)與結構多樣性個體微小形態(tài)上顯微結構上第29頁/共41頁1.2.2微生物的代謝多樣性微生物能利用的基質十分廣泛。微生物的代謝方式多樣代謝速率是任何其他生物所不能比擬的。代謝產(chǎn)物更是多種多樣，氨基酸、蛋白質、單糖、多糖、核苷酸、核酸、脂肪、脂肪酸、抗生素、維生素、毒素、色素、生物堿、CO2、H2、H2S、NO2、SO42-等等都可以是微生物的代謝產(chǎn)物。第30頁/共41頁1.2.3微生物的遺傳與變異多樣性在微生物中攜帶遺傳信息的物質及其方式具有多樣性。微生物的繁殖方式相對于動植物的繁殖也具有多樣性。微生物易變異，并具有多樣性，其表現(xiàn)可涉及到所有性狀，如形態(tài)構造、代謝途徑、抗性、抗原性的形成與消失、代謝產(chǎn)物的種類和數(shù)量。第31頁/共41頁1.2.4微生物的抗性多樣性微生物具有極強的抗熱性、抗寒性、抗鹽性、抗干燥性、抗酸性、抗堿性、抗壓性、抗缺氧、抗輻射和抗毒物等能力，顯示出其抗性的多樣性。第32頁/共41頁1.2.5微生物的種類多樣性現(xiàn)已確定的微生物種數(shù)在10萬種左右，但仍正以每年發(fā)現(xiàn)幾百至上千個新種的趨勢在增加。自然界中存在大量的微生物，我們生活在一個充滿著微生物的環(huán)境中。微生物橫跨了生物六界系統(tǒng)中無細胞結構生物病毒界和細胞結構生物中的原核生物界、原生生物界、菌物界。古菌、細菌和真核生物三域。第33頁/共41頁1.2.6微生物的生態(tài)分布多樣性無處不在。即使是同一地點、同一環(huán)境，在不同的季節(jié)，如夏季和冬季，微生物的數(shù)量、種類、活性、生物鏈成員的組成等也會有明顯的不同，這些都顯示了微生物生態(tài)分布的多樣性。第34頁/共41頁1.3微生物的重要性環(huán)境能源醫(yī)藥食品農(nóng)業(yè)第35頁/共41頁

Idealizedbiorefineryconcept.

(ImagecourtesyofOakRidgeNationalLaboratory,OakRidge,TN,USA.)第36頁/共41頁1.3微生物的重要性-環(huán)境保護環(huán)境、維護生態(tài)平衡以提高土壤、水域和大氣的環(huán)境質量，創(chuàng)造一個適宜人類生存繁衍，并能生產(chǎn)安全食品的良好環(huán)境，是人類生存所面臨的重大任務。第37頁/共41頁1.3微生物的重要性-環(huán)境微生物是有機廢水污物和合成有毒化合物的強有力的分解者和轉化者，起著環(huán)境“清道夫”的作用(有機廢水和污染物的處理、污染土壤的微生物修復)。某些微生物也以其本身作為病原或其代謝毒物污染各類環(huán)境或食品，危害著人類健康。第38頁/共41頁Aerobic-AnaerobicBioreactorBioreactorProgramGas

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