01 第一章 微生物学绪论.ppt

第1页：微生物学

微生物学

第2页：微生物学既

微生物学既

微生物学既是当代生物技术及分子生物学的重要组成部分又是一门应用性、实验实践性很强的学科

第3页：理论课学时分配表

注：原表另设「讲课内容」一栏，源文件未提取到该栏文字，需对照原课件图片补充。

第4页：第一章绪论

第一章绪论第一节微生物学的研究对象、作用和分科一、微生物学的研究对象

第5页：微生物

微生物

微生物(microorganisms)是指广泛存在于自然界中的一大群个体体积微小，结构简单，大多是单细胞，少数是多细胞，甚至没有细胞结构的低等生物

第6页：微生物的个体极其微小，要测量它们

• 微生物的个体极其微小，要测量它们，必须用um或nm作单位。
• 如一个典型的球菌体积仅为１um3.如一个典型的球菌体积仅为１um3，小的细菌甚至比大的病毒还要小一些；又如植物双粒病毒，直径仅有18-20nm。
• 2、微生物的主要特点①个体微小、结构简单它们的结构也是非常简单的，大多数微生物为单细胞，只有少数为简单的多细胞，有的甚至是分子生物。
• 如马铃薯纺锤形块茎病毒（PSTV）仅是由359个核苷酸组成的单链环状RNA，长度为50nm；朊病毒仅由蛋白质分子组成。

第7页：生物界中，微生物具有惊人的生长繁殖速度

• 生物界中，微生物具有惊人的生长繁殖速度，其中二等分裂的细菌尤为突出。
• 人们研究得最透彻的微生物是E.coli，其细胞在合适的生长条件下，每分裂一次的时间是12.5-20.0min。
• 如按每20min繁殖一代，则每小时分裂3次，24。

第8页：当然，由于条件的限制

• 当然，由于条件的限制，细菌的指数分裂速度只能维持数小时，而在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般仅能达到108-109个/ml。
• 微生物的这一特性在发酵工业上体现在：生产效率高、发酵周期短。
• 生物学基本理论的研究上的优越性：科研周期大大缩短、经费减少、效率提高。
• 由于细菌比植物繁殖快500倍，比动物快2000倍，这对于危害人、畜和植物等的病原微生物或使物品发霉的微生物来说，它们的这个特性就会给人类带来极大的麻烦甚至严重的祸害，因而需要认真对待。

第9页：微生物对环境条件特别

微生物对环境条件特别

微生物对环境条件特别是“极端环境”具有惊人的和极其灵活的适应性，这是高等动植物无法比拟的，诸如抗热性、抗寒性、抗盐性、抗酸性、抗压力等能力

第10页：微生物的个体一般都是单倍体，加之它具有繁殖快

微生物的个体一般都

微生物的个体一般都是单倍体，加之它具有繁殖快、数量多以及与外界环境直接接触等原因，虽然微生物的变异频率仅为(10-6-10-9)，也可在短时间内产生大量变异的后代

第11页：细菌抗药性的产生

细菌抗药性的产生：

第12页：微生物

微生物

微生物是无处不有无处不在，在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹

第13页：科学家研究发现微生物吸收和转化物质

• 科学家研究发现微生物吸收和转化物质的能力比动物、植物要高很多倍，如在合适的环境下，Escherichia coli每小时内可消耗其自重2000倍的乳糖。
• Candidautilis(产朊假丝酵母)合成蛋白质的能力比大豆强100倍,比食用公牛强10万倍，微生物的这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物有可能更好地发挥“活的化工厂”的作用，人类对微生物的利用主要体现在它们的生物化学转化能力上。
• ⑤吸收快，转化力强。

第14页：3、微生物在生物界的地位•对于生物的分类

• 3、微生物在生物界的地位
• 对于生物的分类，过去很长一段时间人们曾把所有的生物分为动物界和植物界两大类。
• 微生物中有些类群，如原生动物，细胞柔软行而不具细胞壁，可运动，不行光合作用，属于动物。有些类群，如藻类具细胞壁，行光合作用，归于植物。但是许多细菌具细胞壁、可运动，又不行光合作用，将它们归于植物界或动物界均不合适。
• 后来有人提出另立微生物界或原生生物界的创意，而与动物界和植物界相并列。
• 直到1969年魏塔克（R.Whittaker）首先提出了五界分类系统，他将所有的生物分为：

第15页：①原核生物界：包括细菌、放线菌

①原核生物界：包括细菌、放线菌、蓝绿藻等所有的拟核生物；这样微生物在整个生物分类系统中占有四界，充分显示了微生物在自然界中的重要地位。由此可见，微生物学的研究对象是十分广泛而丰富的。

第16页：二、微生物的作用

二、微生物的作用（任务）1.微生物与粮食粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。

第17页：①把自然界蕴藏量极其丰富

• 把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇（目前全国推广乙醇汽油）；2．微生物与能源
• 研制微生物电池使之实用化。
• 通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率；
• 利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生产“清洁能源”--氢气；
• 利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源转化成甲烷；

第18页：传统的：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸

• 传统的：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果酸等；3.微生物与资源另外：微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。
• 微生物能将地球上永无枯竭的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。
• 现代的：水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二。

第19页：利用微生物肥料、微生物杀虫剂

• 利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；4.微生物与环境保护利用EMB培养来检测饮水的肠道病原菌等。
• 利用微生物技术来监察环境的污染度，如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质；
• 利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；
• 利用微生物生产的PHB（聚羟基丁酸酯）制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；
• 利用微生物降解化肥和农药残留生产绿色食品；

第20页：防治各类疾病的主要手段又是各种微生物产生

防治各类疾病的主要手段又

防治各类疾病的主要手段又是各种微生物产生的药物：抗生素、干扰素和白细胞介素等高效药物纷纷转向由“工程菌”来生产

第21页：三、微生物的基本研究方法光学显微镜的诞生

• 三、微生物的基本研究方法光学显微镜的诞生，它将肉眼的分辨率提高到微米级水平，而电子显微镜的出现使人眼分辨达到纳米水平。
• 列文虎克是第一个用显微镜来观察和描述微生物的。
• 1.显微镜技术。

第22页：无菌技术

无菌技术

无菌技术是在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物污染的技术

第23页：无菌操作

无菌操作

第24页：纯种分离技术

纯种分离技术

纯种分离技术是人类揭开微生物世界奥秘的重要手段

第25页：微生物纯种培养技术在科学实验

• 微生物纯种培养技术在科学实验和生产实践中有着极其重大的理论与实践意义。
• 若为微生物提供一个初级培养的实验方法并不复杂，但要使微生物在大规模生产中良好地生长或累积代谢产物，就得考虑一些最为合理的培养装置和有效的工艺条件，并且还要在整个微生物的发酵过程中严防其他微生物的干扰，即防止杂菌污染。
• 发酵罐的发明及大规模地普及使用，它为生物工程学开辟了崭新的前景。
• 同时微生物发酵工业也已成为国民经济的重要支柱之一。
• 4.纯种培养技术。

第26页：四、微生物学的分支学科

四、微生物学的分支学科1.按研究微生物学基本生命活动规律为目的来分有：微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学等。2.按微生物的研究对象分有：细菌学、真菌学、病毒学、菌物学、藻类学等。

第27页：按微生物所在的生态环境分有：土壤微生物学

• 4.按微生物所在的生态环境分有：土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学等。
• 3.按微生物的应用领域分有：农业微生物、工业微生物、医学微生物、食品微生物、乳品微生物学、石油微生物学、兽医微生物学、预防微生物学等。
• 各分支学科相互交叉，互相配合，互相促进，有利于整个微生物学全面深入的发展。

第28页：第二节微生物学的发展简史

• 第二节微生物学的发展简史1.史前期史前期是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史时期，大约在距今8000年－－1676年间。
• 开创者：各国劳动人民，其中尤以我国的制曲、酿酒技术著称。
• 特点：未见细菌等微生物个体；凭实践经验利用微生物的有益活动（酿酒、制酱、酿醋、沤肥、轮作、治病）。

第29页：初创期时间：1676－－1861开创者

• 2.初创期时间：1676－－1861开创者：列文虎克（Leeuwenhoek )当时他为布店的学徒工，对制造高倍扩大镜特别感兴趣。
• 特点：自制的单式显微镜观察到细菌的个体；对一些微生物形态进行描述。
• 为微生物的存在提供了有力的证据，对以后微生物的研究创造了条件。
• 这便是微生物的启蒙时代。

第30页：1676年，微生物学

1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。

第31页：时间：1861－－1897开创者

• 时间：1861－－1897开创者：Pasteur和Koch特点：
• 建立了一系列研究微生物所必要的独特方法；
• 借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生物的“黄金时期”；
• 把微生物的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平；
• 微生物学以独立的学科形式开始形成。3.奠基期

第32页：法国人巴斯德（LouisPasteur）

法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（Robert Koch）（1843～1910）

第33页：巴斯德(1)发现并证实发酵是由微生物引起的

1.巴斯德(1)发现并证实发酵是由微生物引起的(2)彻底否定了“自然发生”学说化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(3)免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物

第34页：

第35页：柯赫a）细菌纯培养方法的建立土豆切面→

2.柯赫a）细菌纯培养方法的建立土豆切面→ 营养明胶→ 营养琼脂（平皿）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影

第36页：2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献

（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫定理：1、在每一相同病例中都出现这种微生物；2 、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4 、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。

第37页：时间：1897－－1953开创者

• 时间：1897－－1953开创者：Buchner特点：
• 进入微生物生化水平的研究；
• 应用微生物的分支学科更为扩大，出现了抗生素等学科；
• 开始寻找各种有益微生物代谢产物；
• 普通微生物学开始形成；
• 各相关学科和技术方法相互渗透，相互促进，加速了微生物学的发展。4.发展期

第38页：时间：1953－－至今开创者

• 时间：1953－－至今开创者：Watson和Crick特点：
• 微生物学从一门在生命科学中较为孤立的以应用为主的学科，成为一门十分热门的前沿基础学科；
• 在基础学理论的研究方面，逐步进入到分子水平的研究，微生物迅速成为分子生物学研究中的最主要的对象；
• 在应用研究方面，向着更自觉、更有效和可人控制的方向发展。5.成熟期

第39页：由于分子遗传学的迅速发展

• 由于分子遗传学的迅速发展，使得人们利用分子遗传学的技术，有目的改造旧物种和创造新的生物。
• 这就是自二十世纪七、八十年代后所兴起的一项崭新的DNA重组技术和遗传工程，这在生物育种方面开辟了广阔的前景。
• 如今，基因工程载体的构建、质粒的改造、基因库的建立和保存、基因的正确表达及产物的获得等也离不开微生物。

第40页：由于微生物学消毒灭菌、分离培养等技术

• 由于微生物学消毒灭菌、分离培养等技术的渗透和拓展，人们可采用培养罐大规模培养人参细胞和担子菌丝，生产人参皂甙、真菌多糖等。微生物转化技术的渗透，导致了转基因动物、转基因植物转化技术的出现。
• 在“人类基因组计划”的研究方面和基因组测序过程中，微生物同样起着极为重要的作用，2001年2月，人类基因组图谱及初步分析结果正式提前公布。在后基因组时代，为生物仍将作为模式生物为高等生物基因功能的研究提供帮助。

第41页：随着对微生物学研究的深入

• •随着对微生物学研究的深入，新的生命本质的揭示也隐藏于微生物研究中。
• 如朊病毒的发现给人类新的启示：蛋白质又是如何与生命的本质相联系的呢。
• 总之，微生物作为研究生命本质的重要材料，仍将发挥难以替代的作用。
• 由此看，微生物虽然微小，但其作用却是巨大的；它是人们取之不竭，用之不尽的天然资源宝库，同学们你喜欢微生物吗。
• 那就让我们从现在开始，展开你想像的翅膀一起学习、实验、探索吧。