绪论-微生物学简介-食品微生物学-江南大学

,微生物学教程,张灏等,教学安排,微生物学42学时专业基础课考试科目微生物实验30学时必修课实验地点：生物工程学院南楼209室生物工程学院南楼305室实验时间：第三周起下午,教材与参考书籍：,教材：周德庆:微生物学教程(第二版)高教版2002主要参考书：1.沈萍：微生物学高教版20002.郑晓冬：食品微生物学浙江大学出版社20013.张文治：新编食品微生物学轻工出版社19954.杨洁彬：食品微生物学北农大出版社19955.杨汝德：现代工业微生物学华南理工大学出版社2001,6.美M.T马迪根微生物生物学科学出版社20017.无锡轻工业学院编微生物学（工业发酵专业)第二版轻工业出版社19908.美J.Nicklin微生物学科学出版社20009.德Schlegel普通微生物学第六版复旦大学译复旦大学出版社199010.Frazier,WCFoodMicrobiology4th1998,微生物学的相关杂志,绪论（2学时）,本章主要内容微生物与微生物学微生物学的发展微生物的特点微生物学及其研究内容微生物与食品工业,第一节微生物和微生物学,微生物与微生物学微生物学的发展微生物的特点,一、微生物定义及其类群,什么是微生物微生物（Microorganism，microbe）是对所有形体微小、结构简单的（单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的、或没有细胞结构的）低等生物的通称。,微生物的种类,具有细胞结构的微生物,没有细胞结构的微生物：病毒亚病毒,原核生物：（由原核细胞构成的）,真核微生物（由真核细胞构成的）,真菌：酵母、霉菌、担子菌显微藻类原生动物,草履虫,水绵,细菌、放线菌支原体、衣原体、立克次氏体、兰细菌,类病毒拟病毒朊病毒,金黄色葡萄球菌,放线菌,真菌,病毒,霉菌,酵母菌,草履虫,变形虫,合尾藻,鱼鳞藻,二、微生物的特点,1.体积小，面积大2.吸收多，转化快（代谢能力强）3.生长旺，繁殖快4.适应强，易变异5.分布广，种类多,三、微生物的发展简史(Briefhistoryofmicrobiology),微生物的发现及微生物学发展简史微生物学研究和应用发展概况,认识微生物的四大障碍,个体过于微小群体外貌不显种间杂居混生形态与作用后果难以认识,人类对微生物世界的认识过程,1.史前期：感性认识阶段2.初创期：形态学发展阶段3.奠基期：生理学发展阶段4.发展期：微生物生化的研究发展阶段5.成熟期：分子生物学水平的研究发展阶段,一、史前时期(8000年前-1676)微生物学的经验时期利用微生物,8000年前曲蘖酿酒，4000年前酿酒普及，埃及人-烤制面包和酿制果酒。2500年前酿酱、醋，麦曲治泻公元6世纪齐民要术记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。提倡轮作采用盐渍、糖渍、干燥、酸化等方法防止食物变质在我国隆庆年间就开始用人痘预防天花。,古希腊时蒸酒,腌渍与蜜饯的食品,关于人痘和牛痘接种预防天花的历史,我国11世纪开始接种人痘18世纪后叶，Jenner发明牛痘,我国预防天花的历史,中国从宋朝起用人痘接种预防天花,古代中医书籍上的小儿出天花图,1796年，英国乡村医生琴纳(EdwardJenner)创造了接种牛痘预防天花，,二、启蒙时期-形态学期（1676-1861),微生物的发现与显微镜的发明有关1590年荷詹森兄弟制作了第一台显微镜。1664年英罗伯特.虎克用自制的显微镜并描述了霉菌的子实体结构。1676年荷商人列文.虎克第一个详细描述“微动体”形态1680年显微镜放大270倍,罗伯特胡克的显微镜,今天用虎克发明的显微镜观察红血球的照片,虎克用自己发明的显微镜观察到的形态手绘图,虎克发明的单式显微镜,微生物学的开山祖列文虎克AntonivanLeeuwenhoek,发明显微镜和发现微生物,三、奠基期生理学期(1861-1897),微生物生理学的研究时期建立了一套独特的研究方法,寻找各种传染病病原菌.微生物学奠基人：法国巴斯德路易斯（LouisPasteur）细菌学奠基人：德国科学家罗伯特柯赫（RobertKoch）,巴斯德(LouisPasteur1822-1895)法生物学家、化学家、微生物学之父,微生物学奠基人：,巴斯德对人类的贡献,彻底否定了生命“自然发生”的学说。解决了当时生产中提出的许多难题，证实发酵由微生物引起。开创了寻找病原微生物的黄金时期把研究从形态描述推进到生理学研究水平奠定了微生物学的理论，微生物学以独立的学科形式开始形成创造了一些微生物学实验方法：巴氏消毒法,曲颈瓶实验,曲颈瓶实验,曲颈瓶实验,微生物方法学和医学微生物学的奠基人发现传染病由不同的病原菌引起并把细菌学尊定为现代科学被誉为细菌学之父。,科赫德（RobertKoch,18431910）,科赫的主要贡献,发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。创造了细菌染色方法。发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。证实炭疽病因炭疽杆菌发现结核病原菌结核杆菌提出了为证明某种特定细菌是某种特定疾病的病原菌的“科赫原则”,用划线法获得单菌落,科赫原则,1)在患病的动物体内总能发现特定微生物，而健康的动物体内则没有。2)在动物体外可以纯培养此微生物。3)将该培养物接种到易感动物体内会引起同样的疾病。4)从试验动物及实验室培养物中重新分离得到的微生物应该是同种微生物。,科赫原则图解,四、发展时期生理生化期(1897-1953),进展进入微生物生物化学研究水平提出了酶的概念应用微生物的分支学科进一步扩大出现抗生素等新学科出现寻找有益微生物代谢产物的热潮,代表人物,E.Buchner德1897年用无细胞的酵母榨汁“酒化酶”将葡萄糖进行酒精发酵成功，开创了生物生化研究时代。,JosephLister英外科消毒术（1865）,AlexanderFleming(18811955)英细菌学家,抗生素祖先。1928年发现了青霉素（Penicillin）,产黄青霉菌落,细菌生长抑制区域,正常细菌生长区域,华生和克里克及DNA双螺旋结构,五、成熟期-分子生物学期(1953-)现代微生物学时期,我国近代微生物学的发展。,余贺19031988医学微生物学家，医学教育家,汤飞凡(1897.1958.)医学微生物学家,謝少文-医学微生物學家,汤飞凡发现沙眼衣原体,与微生物学相关的诺贝尔奖获得,由1901-1989年获诺贝尔化学、生理和医学奖的159位获奖者中，97%以上的研究工作与生命科学有关，其中微生物学及与微生物学关系密切的学科的诺贝尔奖获得者占到三分之一以上。,与微生物学有关的NobelPrizeinPhysiologyorMedicine,19011999之间20世纪有39项。没有一个学科能获得如此之多的NobelPrize。总人数：77人美国46人，英国11人，法国7人，德国6人，瑞士4人，澳大利亚2人，意大利1人,NobelPrize,1945年，青霉素的发现与发展1952年，链霉素的发现与发展1953年，碳水化合物在细胞中的代谢1958年，微生物遗传的生物化学研究1959年，DNA和RNA的发现与合成机理1962年，DNA结构的测定1965年，细胞中基因活性的调节研究1969年，细胞病毒感染的机理研究1984年，单克隆抗体技术的发展，免疫学研究1997年，朊病毒的研究1999年，蛋白质在细胞中的移动和定位机理研究,第二节微生物学及其分科,什么是微生物学微生物学（Microbiology）是研究微生物生命活动规律的学科。是在分子、细胞或群体水平上研究微生物的形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于工业发酵、医学卫生和生物工程等领域的科学。,微生物的研究内容：,包括微生物的形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传变异、生态分布、分类进化以及微生物生命活动与人类、动植物等相互关系及其规律。,微生物学分科：,按基本问题分：普通微生物学、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。按研究对象分：细菌学、真菌学、病毒学、噬菌体学等。按应用领域分：工业、农业、医学、食品、石油、土壤、海洋、环境、发酵微生物学等等。,微生物学的发展领域,干扰素脑菲肽胰岛素乙肝疫苗众抗生素各种单克隆抗体免疫血清,1.微生物与医药卫生：用“工程菌”生产药物,微生物饲料农用抗菌素生物农药生物菌肥微生物能源,2.微生物与农业和畜牧业,3.微生物与工业,酶工业氨基酸工业有机酸工业新材料开发生物化工食品工程,微生物与饮食、调味品,青红方,酱，酱油，豆豉,食用醋,发酵饮料,味精,发酵面食,食药用菌,食用色素,食品添加剂,淹渍蔬菜,4.微生物与环保,微生物处理废水,生物工程,商品生产,改造物种,常规菌(或常规细胞株)遗传工程细胞工程“工程菌”（或“工程细胞株”）,微生物工程酶工程生物反应器工程经济效益大量产品社会效益生态效益,微生物工程的内容,微生物菌体生产和应用,微生物代谢产物的应用,微生物机能的利用,21世纪微生物学展望,微生物基因组学研究将全面展开微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视微生物产业将呈现全新的局面微生物与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展,食品微生物的研究内容,研究与食品有关的微生物的生命活动规律。研究如何利用有益微生物为人类制造食品。研究如何控制有害微生物，防止食品发生腐败变质。研究检测食品中微生物的方法，制定食品中微生物的指标，为判断食品的卫生质量提供科学依据。,食品微生物学的任务,有益微生物在食品制造中的应用微生物菌体的应用微生物代谢产物的应用微生物酶的应用有害微生物对食品的危害及防止,光学显微镜构造图,电子显微镜构造图,体积与比表面积,体积小面积大,必须使用显微镜来观察和研究个体的测量单位是微米(m,即10-6m)，甚至是纳米(nm,即10-9m)。,吸收多，转化快,重量相同下：乳酸菌每小时可分解其自重1000-10,000倍的乳糖人：2.5105小时消耗自身体重1000倍乳糖。Candidautilis（产朊假丝酵母）比大豆强100倍的蛋白质合成能力,繁殖速度惊人大肠杆菌（牛奶，37）每20分钟繁殖一代1个细菌在24小时内可以繁殖72代生成272个即4.7221021个后代每个细菌的重量以10-12g计算,总重量达4722吨一般液体培养时,108-109个/每毫升培养液（8-10小时）,培养4-5天所形成的大肠杆菌的重量将和地球相仿,生长旺，繁殖快,有微生物生长的云南腾冲热泉区(85100),美国加州的海边晒盐场,适应强，变异频,变异频,产黄青霉（青霉素的生产菌）1943年，20IU青霉素/ml发酵液40年后，5-10万IU青霉素/ml发酵液金黄色葡萄球菌1943年，最低制菌浓度为0