微生物学 绪论1

1、微生物学Microbiology第一章 绪论思考题一、 微生物的概念二、 微生物主要类群三、 微生物的五大共性四、 微生物学的发展简史一、 什么是微生物？什么是微生物学？ 1.微生物 (microorganism，microbe)通俗定义：是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。一般只有借助显微镜甚至电镜才能对其进行观察。专业定义：微生物是所有形体微小的单细胞或个体结构较简单的多细胞，以及没有细胞结构的低等生物的通称。 2.微生物学(Microbiology) 是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、

2、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。脚气真菌流感嗜血杆菌埃博拉病毒二.微生物主要类群1.种类真核生物真菌、微型藻类、原生动物、和某些寄生蠕虫原核生物细菌、放线菌、蓝细菌和古生菌非细胞生物病毒、类病毒和朊病毒2.微生物的分布-无处不在微生物广泛分布于自然界中，无论是高山平原、江河湖海、动植物体内外，乃至一般生物无法生存的高空臭氧层、万米洋底和岩芯中，都有微生物存在。 空气中微生物主要有附着于尘埃上的从地面飞起的球菌属（包括八叠球菌属在内的好氧菌）；形成孢子的好氧性杆菌（如枯草芽孢杆菌）；色串孢属等野生酵母；青霉等霉菌的孢子等。在低等藻类中也似乎存在。用下列的方法可进行空气灭菌：紫外线照

3、射、消毒液喷洒，用不使细菌通过的小孔滤筛滤过等。3.微生物与人类的关系既然微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。时时刻刻与微生物“共舞”是“祸”？是“福”？3.1 微生物对人类的危害 3.1.1疾病 在历史上，危害过人类的传染病有鼠疫、天花、霍乱、麻风、白喉、梅毒、斑疹伤寒、疟疾、狂犬病、肺结核等数十种之多。当然，它们给人类带来的危害程度并不相同，其中以鼠疫和天花为最 。 鼠疫曾给人类造成过莫大的危害。世界性鼠疫大流行，历史上记载过3次。首次发生于公元6世纪东罗马帝国汝斯丁皇朝，医学史上称“游西第安娜瘟疫”，起源于中东。这次鼠疫几乎遍及中东、地中海沿岸国和欧洲所有国家，持续流行5

4、0年，死亡约1亿人口。第2次大流行发生于l4世纪，因尸体黑紫，医学上称“黑死病”，波及整个欧、亚两洲及非洲北部海岸。这次鼠疫的流行在欧洲死亡约2 500万人，几乎占当时欧洲总人口的1/4，亚洲各国死亡约1 300万人。第3次大流行发生于19世纪初，波及32个国家。许多已被人类征服的传染病又有“卷土重来 ”之势。如肺结核、虐疾、霍乱等。目前全世界有18.6亿人患结核病，相当于全球人口的32 %。 环境污染的日益严重，一些新的疾病又给人类带来新的威胁。例如：军团病 埃博拉病毒病 霍乱新菌型0139埃希氏大肠杆菌0157疯牛病 新的瘟疫： 艾滋病(AIDS)正在全球蔓延。 2003年，非典性肺炎-S

5、ARS病毒席卷了中国。2003-至今，禽流感有在世界蔓延的趋势。3.1.2 霉腐 粮食、木材、纸张、衣物、光学器材和电子元件等 3.1.3堵塞管道，破坏地下建筑 3.2 微生物对人类的贡献 3.2.1工农业生产 例如：面包、酱油、醋、味精、奶酪、酒和泡菜、 蘑菇、木耳和灵芝，氨基酸、有机酸、酶制剂、农药、化工产品 。3.2.2 生产医药产品 各种抗生素、维生素、生长激素和疫苗等 3.2.3环境保护 肥沃土壤，净化污水，再生资源 3.2.4 生物能源 生物乙醇、生物柴油等3.2.5 理论研究的对象 理想材料 遗传工程的研究 高等动植物的研究 生物工程的主角 三、 微生物的五大共性 1、体积小，面

6、积大 2、吸收多，转化快 3、生长旺，繁殖快 4、适应强，易变异 5、分布广，种类多1、体积小，面积大 比面值：比面值 = 表面积体积 （人=1则大肠杆菌 = 30万 ）结论：这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换，并由此而产生其余4个共性! 2.吸收多，转化快 生物界的普遍规律：某一生物的个体越小，其单位体重所消耗的食物就越多。（1）胃口大 消耗自身重量2000倍食物的时间：大肠杆菌：1小时；人：500年（按400斤/年计算）（2）食谱广微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！3. 生长旺，繁殖快微生物以惊人的速度“生儿育女”大肠杆菌一个细

7、胞重约10 12 克，平均20分钟繁殖一代24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨 48小时后：2.2 10 43个后代，相当于4个地球的重量结论：为微生物学基本理论研究带来了极大的便利；使科研周期大大缩短，效率提高。在生产实践中有重要的意义：生产效率高，发酵周期短。 对于危害人、畜和作物等的病原微生物来说，这些特性也给人类带来了极大的麻烦甚至严重的祸害。4.适应强，易变异 微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制。微生物对恶劣的环境有惊人的适应力。 例如： 高温、高酸、高盐、高辐射、高压、高碱、高毒、低温等“滥用抗生素无异于玩火”5.分布广，种类多 虽然我们不借助显

8、微镜就无法看到微生物，可是它在地球上几乎无处不有，无孔不入，就连我们人体的皮肤上，口腔里，甚至肠胃道里，都有许多微生物。85公里的高空、11公里深的海底、2000米深的地层、近100（甚至300）的温泉、零下250的环境下，均有微生物存在，这些都属极端环境。至于人们正常生产生活的地方，也正是微生物生长生活的适宜条件。因此，人类生活在微生物的汪洋大海之中，但常常是“深在菌中不知菌”。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各种微生物生长繁殖的大本营，任意取一把土或一粒土，就是一个微生物世界，不论数量或种类均很多。在肥沃的土壤中，每克土含有20亿个微生物，即使是贫瘠的土壤，每克土中也含有35亿个微生物。

9、四、 微生物学的发展简史微生物的发现微生物学发展的奠基者现代微生物学的发展我国微生物学的简况微生物的发现人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞的一段漫长历史阶段，但人们凭借经验在实践中开展利用有益微生物和防治有害微生物的活动。例如： 制曲酿酒、乳品发酵、制酱、制醋、腌菜、细菌冶金、沤粪肥田、提倡轮作、刮骨疗毒、种痘防花、麦曲治泻等。 列文虎克（Anthnoy van Leeuwenhoek） 他的贡献主要有三方面： 利用单氏显微镜观察了许多微小物体和生物，并于1676年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌，从而解决了认识微生物世界的第一个障碍； 一生制作了419架显微镜或放大镜可放大50300倍；

10、 发表过约400篇论文，其中绝大部分（375篇）寄往皇家学会发表。 微生物学发展的奠基者 继列文虎克发现微生物世界以后的200年间，微生物学的研究基本上停留在形态描述和分门别类的阶段。 直到19世纪中期，以法国的巴斯德(Louis Pasteur，18221895)和德国的柯赫(Robert Koch，18431910)为代表的科学家才将微生物的研究从形态描述推进到生理学研究阶段，揭示了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种、灭菌和染色等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开辟了医学和工业微生物等分支学科。路易巴斯德 (Louis Pasteur,18

11、221895) 法国的化学家和伟大的微生物学家。1847年巴黎师范学院毕业，巴斯德贡献不但在微生物学基础理论方面，而且在实用技术方面也为人类造福。微生物学之父巴斯德的主要贡献（1）彻底否定了“自然发生说” 曲颈瓶试验（2）免疫学预防接种 1877年研究鸡霍乱,发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱；其后又研究牛、羊炭疽病和狂犬病，首次制出狂犬疫苗，证实其免疫学说，为人类防病、治病作出了重大贡献。（3）证实发酵是由微生物引起的 认为一切发酵作用都可能和微生物的生长繁殖有关。巴斯德分离了许多引起发酵的微生物，并证实酒精发酵是由酵母菌引起的，此外还发现乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是由不同细菌引

12、起的。（4）其他贡献 巴斯德消毒法、家蚕软化病问题的解决、推动了微生物病原学说的发展。Pasteurs swan neck flasks used in his experiments on the spontaneous generation of microorganisms曲颈瓶实验 罗佰特柯赫 （Robert Koch，18431910) Koch毕业于医学院，专门研究细菌，特别是病原菌，毕生研究的成果主要是：证实病害的病原菌学说（摸清引起病害的微生物生活史、生理生态等）。建立微生物学研究基本技术，创立了用固体培养基分离纯化微生物的技术，还创用了显微镜技术，为发现多种传染病的病原菌提供

13、实验手段。 细菌学奠基人在病原菌研究方面的主要贡献 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌； 发现了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极高的传染性疾病，因此科赫获得了诺贝尔奖。并提倡采用消毒和杀菌方法防止这些疾病的传播；他的学生们也陆续发现白喉，肺炎、破伤风、鼠疫等的病原细菌，导致了当时和以后数十年间人们对细菌给予高度的重视； 提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则科赫法则。科赫法则（Kochs postulate）观察 一种病原微生物必然存在於患病动物体内, 但不应出现在健康动物内；分离 此病原微生物可从患病动物分离得到纯培养物；接种 将分离出的纯培养物人工接种敏感动物时，必定出现该疾

14、病所特有的症状；再次分离从人工接种的动物可以再次分离出性状与原有病原微生物相同的纯培养物。划线法获得单菌落 科赫定理图示单菌落在微生物基本操作技术方面的贡献1、配制培养基；2、利用固体培养基分离纯化微生物技术（采 用了以琼脂作凝固剂的培养基培养细菌和 分离单菌落而获得纯培养的操作过程）；3、创立了许多显微镜技术（细菌的染色方法等）；4、规定了鉴定病原细菌的方法和步骤。 1892年，俄国伊凡诺夫斯基 Dmitrii Ivanowski （18641970 ）首先发现病毒，得到了烟草花叶病毒， 从而开始了人们对病毒的深入研究。1935年斯坦来得到烟草花叶病毒结晶，1937年鲍登等证实该结晶为核蛋白，为探索生命本质和起源提供了线索。1939年电子显微镜问世，考雪第一次用电子显微镜观察到了棒状的烟草花叶病毒。1944年埃弗里证实了引起肺炎链球菌形成荚膜的这一遗传性状转化的物质是脱氧核糖核酸，标志着分子生物学的开始。70年代以来，基因的人工合成与基因的体外操纵使得按照人们的需要去定向改造和创建新的微生物类型成为可能。1983年发现AIDS病毒。HIV模型图1990年人类基因组计划正式启动。1997绵羊多利诞生。