微生物生理学-第1章绪论

微生物生理学 主讲 邓艳芹第一章第一章 绪论绪论n 一、一、 课程简介课程简介n 二、微生物生理学的发展历程二、微生物生理学的发展历程n 三、微生物生理学技术方法三、微生物生理学技术方法课程简介课程简介课程性质和地位课程性质和地位微生物生理学是研究微生物生理活动及规律的微生物生理学是研究微生物生理活动及规律的科学，是微生物学的重要分支科学。微生物生理科学，是微生物学的重要分支科学。微生物生理学重点研究微生物细胞的分子结构和代谢途径。学重点研究微生物细胞的分子结构和代谢途径。 微生物生理学是我校食品与生物技术学院生物微生物生理学是我校食品与生物技术学院生物工程专业本科生的工程专业本科生的 必修课必修课 。教学以讲授为主。教学以讲授为主。先修课程主要为先修课程主要为 微生物学和生物化学微生物学和生物化学 。 课程教学的基本要求课程教学的基本要求1. 微生物生理学的发展史、主要内涵及常见的研究微生物生理学的发展史、主要内涵及常见的研究方法方法2. 微生物分解代谢，包括微生物对大分子有机物的微生物分解代谢，包括微生物对大分子有机物的分解，以及其中的产能代谢机制。分解，以及其中的产能代谢机制。 3. 微生物合成代谢，微生物合成代谢， CO2和二碳化合物的同化，氨和二碳化合物的同化，氨基酸和糖的生物合成及其微生物特点。基酸和糖的生物合成及其微生物特点。 4. 微生物生长动力学。微生物生长动力学。 平时成绩： 40分教学安排教学安排期末成绩分配考试卷面成绩： 60分 （闭卷）课堂提问课后习题考勤参考资料参考资料n 1 李季伦李季伦 主编微生物生理学北京：中国主编微生物生理学北京：中国农业出版社，农业出版社， 1994年年n 2沈萍微生物学北京：高等教育出版社沈萍微生物学北京：高等教育出版社， 2006年年n 3朱玉贤朱玉贤 主编主编 现代分子生物学北京：高现代分子生物学北京：高等教育出版社，等教育出版社， 2007年年n 4 历朝龙历朝龙 主编生物化学与分子生物学实验主编生物化学与分子生物学实验技术杭州：浙江大学出版社，技术杭州：浙江大学出版社， 2003年年/f/6669042.html?from=like&sudaref=&retcode=0中国知网 /万方数据 http/Google 图书 .hk/books什么是微生物生理学？微生物生理学是一门研究 微生物生理活动特点及其规律 的学科，是微生物学的一个重要分支学科。微生物生理学学科的形成及发展实践应用理论发展未来的发展方向 ?理论成熟应用开发公元前数千年至现在，人类利用微生物酿造各种食品等过程中逐步累积了关于微生物生理学的应用经验。喜酸喜温米酒酸大米、明矾水、较高温度 红曲菌实践应用阶段在发展成一门独立学科之前，微生物生理活动已得到实践应用，但由于当时科学水平有限，这些知识只是经验性的，没有上升到理论认识阶段酱 菜 酱油 泡菜 微生物生理学的理论发展阶段1.微生物种类与发酵产物的关系2. 菌株分离方法的建立（ 2） 1860年，巴斯德发表关于酒精发酵的文章路易斯 巴斯德证明发酵过程的本质是由微生物引起的化学过程，同时发现，含糖培养基中一种微生物可以引起乳酸发酵，另一种微生物可引起酒精发酵。（ 1） 1857年，巴斯德发表 关于乳酸发酵的记录 （ 3） 1861年，巴斯德对丁醇发酵进行研究（ 4） 1861年末，巴斯德首次涉及兼性厌氧微生物微生物生理学的理论发展阶段2. 菌株分离方法的建立1.微生物种类与发酵产物的关系1881年创立了 固体培养基划线分离纯种法 ；应用这种方法 ,主要的传染病病原菌被相继发现。发现了纯种结核杆菌。1890年，发现了结核菌素，提出用结核菌素 (卡介苗的前身 )治疗结核病（ 微生物生理学的医用价值 ）。罗伯特 科赫微生物生理学的成熟时期微生物生理学的成熟时期1858年， 特劳贝（ Traube） 发现与糖发酵有关的可 能是酵母菌细胞内特定的蛋白质。1900年， 纽伯格 发现葡萄糖发酵成乙醇是由许多小步骤完成的，每步都有一个 酶 。（ 1） 代谢途径中酶的重要性及特点1930年， 卡斯特龙 发现组成酶和适应酶40年代后期， 波洛克和莫诺 发现 适应酶机制1904-1905， 哈登 （ A . Harden） 发现大肠杆菌等 在好氧和厌氧条 件下的葡萄糖代谢产物有所不同，表明细菌具有适应性。（ 2） 代谢途径中酶的可调控性研究亚历山大 弗莱明 1929年，亚历山大 弗莱明发现了青霉素。葡萄球菌青霉菌青霉素工业开发获得成功，带动了一批 微生物初级和次级代谢物 产品的开发，如 氨基酸、维生素、核苷酸、酶 等。微生物生理学发展应用的重要开拓者目前从事 微生物生理生化、微生物代谢与调控、微生物遗传及育种 研究的人员较多，为我国经济建设和学科发展做出了重要贡献。我国目前发展情况微生物生理学未来的发展方向（ 5）（ 1）生物化学方面主要集中在初级代谢的调节、次级代谢产物合成途径与次级代谢的调节；集中研究一些特殊类型生物的生理活动。（ 2）生物大分子结构和功能的研究n 继续发现与研究新的细胞结构与功 能；n 研究 膜 结构与功能（ 抗生素的开发 ）；n 研究极端环境条件下微生物抗性与敏感性的 机理及其调节 ；p 生物大分子组建成一个完整的有生物活性的 细胞结构 (探究生命的起源 )；p 研究微生物形态发生与分化的分子机理（ 如酵母菌的形态变化 ）；p 研究微生物的趋向性（趋化性、趋光性、趋磁性等）； 生物传感器的开发（ 3）从分子水平上研究细胞的重建、形态发生、分化过程与趋向性等行为的特点与研究（ 4）微生物 “代谢工程学 ”研究什么是代谢工程？是指利用 DNA重组技术优化细胞的酶活，提 高细胞活力的方法。Bailey,J.E. Toward a science of metabolic engineering. Science, 1991. 252: 1668-1675发展：70年代 DNA重组 90年代形成代谢工程的手段：应用重组 DNA技术和分子生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的基因操作，通过有目的的对细胞代谢进行修饰，从而达到代谢活性提高的目的。代谢工程的目标： u 提高细胞现存代谢途径中天然产物的产量u 改造细胞现存代谢途径、使其合成新产物u 对不同细胞代谢途径进行拟合、构建全 新的代谢通路，从而产生细胞自身不能合成的新产物u 优化细胞的生物学特性，如：提高生长速率，某些极端环境的耐受性等（ 5）系统生物学的发展对微生物生命现象的遗传与调控研究，目前多处于单基因研究。研究表明，许多重要的生理现象都是多基因调控的，因此，多基因共同参与的对微生物生命现象（系统与进化、生理与代谢、遗传与发育）的整体调控研究将成为微生物学学科的发展趋势。A. 多基因系统生物学自然环境中同种或异种微生物之间存在复杂的信息传递，微生物对环境也同样具有复杂的信息应答。对自然系统条件下的微生物进行综合研究，将成为微生物学生理学系统研究的问题之一。B. 多物种系统生物学小结小结n微生物生理学是阐述微生物的生命活微生物生理学是阐述微生物的生命活动规律的一门科学，重点内容包括：动规律的一门科学，重点内容包括：微生物细胞的结构和功能微生物细胞的结构和功能 、微生物的、微生物的营养与物质运输、营养与物质运输、 微生物的分解代谢微生物的分解代谢、微生物的合成代谢、微生物的合成代谢、 微生物的代谢微生物的代谢调节、微生物的次级代谢及其调节、调节、微生物的次级代谢及其调节、微生物的生长繁殖与环境微生物的生长繁殖与环境 、微生物的、微生物的分化、基因组时代的微生物生理学等分化、基因组时代的微生物生理学等。学习重点章节（教材）学习重点章节（教材）n 第一章第一章 绪论（绪论（ 1学时）学时）n 第四章第四章 异