微生物学市公开课获奖课件

1、微生物学吴毅歆wyx680705 5228221第1页第1页 每张纸币带细菌：900万个；扶手细菌含量高居首位，每平方厘米就汇集了38个单位菌群。细菌数亿/g土壤，土壤中细菌总重量预计为：10034 10 12 吨；微生物海洋第2页第2页电话上每平方英寸细菌25000个电脑键盘每平方英寸细菌3300个鼠标每平方英寸细菌1700个第3页第3页人体体表及体内存在大量微生物： 皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米； 口腔：细菌种类超出500种； 肠道：微生物总量达100万亿， 粪便干重1/3是细菌，每克粪便细菌总 数为：1000亿个； 第4页第4页 每个喷嚏飞沫含4500-150000个细菌，重感冒

2、患者为8500万；第5页第5页微生物既是人类敌人，更是人类朋友！ 时时刻刻与微生物“共舞” 是 祸？是 福？第6页第6页少数微生物是人类敌人！天花:出现时间 846年15-20天死亡率高达30 天花病毒鼠疫:出现时间公元6世纪由鼠寄生虫跳蚤传播给人,死亡率高达30-100鼠疫杆菌霍乱:出现时间 18世纪死亡率高达30-100霍乱弧菌艾滋病（AIDS）：出现时间 1980年死亡率61疯牛病：出现时间 1985年传播动物牛，人消化道是主要传染路径，死亡率100禽流感：出现时间 1997年传播动物鸡、鸭、鸽子等，死亡率33.3SARS甲型H1N1流感第7页第7页 物质循环；微生物也是人类朋友！ 体内

3、正常菌群是人及动物健康基本确保； 有用物质生产； 基因工程为代表当代生物技术发展也是微生物对人类作出又一重大奉献。 面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等帮助消化、提供必需营养物质、构成生理屏障;第8页第8页“在近代科学中，对人类福利最大一门科学，要算是微生物学了。” 日本学者尾形学在“家畜微生物学”（1977）第9页第9页 能够说，微生物与人类关系主要性，你怎么强调都不过度，微生物是一把十分锋利双刃剑，它们在给人类带来巨大利益同时也带来“残忍”破坏。它给人类带来利益不但是享受，而且实际上包括到人类生存。第10页第10页一、什么是微生物二、微生物学发展史三、微生物学研究主要意义绪论第11

4、页第11页一、什么是微生物？（一）什么是微生物 (1) 定义 微生物 ( microoganism )通常是指那些微小、简朴、肉眼难以观测生物。 特点小 个体微小简 结构简朴低 进化地位低第12页第12页微生物在生命世界位置原核生物界原生生物界真菌界共同祖先细菌域a生物五界分类系统图示原核生物界原生生物界真菌界共同祖先细菌域b原核生物界原生生物界植物界真菌界动物界共同祖先细菌域古菌域真核生物域生物三域分类系统图示原生生物：最简朴真核生物。活在水中，藻类，原生动物，原生菌第13页第13页微生物古菌（Archaea）细菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等） 单细胞藻类 原生动物等 非细胞

5、型 病毒、亚病毒（类病毒、朊病毒、 拟病毒 ）细胞型原核生物真核生物（Eucarya）(2)种类放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体、立克次氏体等第14页第14页（二）微生物五大共性 （小、多、快、强、广）（1）体积小，面积大 （2）吸取多，转化快（3）生长旺，繁殖快 （4）适应强，易变异 （5）分布广，种类多第15页第15页单位：um(10-6 m)或nm(10-9m)2m0.5m杆菌80个杆菌肩并肩总宽度=1根头发丝宽度1500个杆菌首尾相连总长度=1粒芝麻长度微生物体积大小 体积小 面积大个体小第16页第16页不同生物类型细胞大小比较微生物与其它生物种类体积比较动物模式细胞动物细胞核细菌病毒动

6、物、植物和微生物个体大小尺度范围 体积小 面积大个体小第17页第17页火星陨石中发觉细菌化石（直径 10 nm）第18页第18页德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸海底沉积物中发觉一个硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠”第19页第19页比表面值大扩大了吸取面、排泄面物质、能量、信息互换表面积/体积=比表面积600/10006/1意义体积小 面积大任何物体被分割得越细，其单位体积所占表面积就越大；人比表面值=1；大肠杆菌比表面值=30万。第20页第20页吸取多，转

7、化快微生物吸取和转化物质能力比动物、植物要高诸多倍。1.胃口大 在适当环境下，大肠杆菌每小时内可消耗其自重 倍乳糖。2.食谱广 微生物获取营养方式各种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比！第21页第21页意义 1. 为生长提供了充足物质基础 2. 发挥“活化工厂”作用纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为“粮食”。吸取多，转化快第22页第22页生长旺，繁殖速大肠杆菌在合适生长条件下：12.520分钟 繁殖1代每小时 分裂3代，由1个变成8个经二十四小时 分裂72代，重约4722吨经48小时 可产生2.21043个后代地球重400

8、0倍微生物代时及每日增殖率微生物名称代时(分)温度日增殖率乳酸菌38252.71011大肠杆菌18371.21024根瘤菌110258.2103枯草杆菌31307.21013光合细菌144301.0103酿酒酵母120304.1103念珠藻1380252.1硅藻1020202.64小球藻4202510.6草履虫642264.921.发酵工业，周期短，生产效率高；2.使科研周期大大缩短,效率提升, 经费减少 意义第23页第23页适应强，易变异适应强微生物有极其灵活适应性，这是高等动植物无法比拟。耐0196低温 耐250300高温 耐盐（饱和盐水） 耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子） 耐酸碱、耐缺氧、

9、耐毒物、抗辐射第24页第24页易变异个体小、结构简、且多与外界环境直接接触 繁殖快、 数量多 短时间内产生大量变异后代突变率：10-5 10-10第25页第25页适应强，易变异易变异青霉素使用剂量：1940年: 输液10万元单位/次1980年： 输液80万单位/次： 输液800万-1000万单位/次有利面 生产实践中，取得优良特性变种不利面 菌株耐药性第26页第26页种类多地球上微生物： 预计有100万种以上已发觉微生物： 约有10万种已开发利用微生物： 约1000种 种类多，分布广微生物微观性研究手段限制分离培养局限第27页第27页微生物在自然界分布：无处不在 无孔不入分布广土壤空气水域生物

10、体内外极端环境正常环境高空深海底米深地层温泉种类多，分布广第28页第28页二、微生物学发展（1）什么是微生物学 微生物学（Microbiology）是研究微生物生命活动规律学科，是生命科学中主要基础学科之一。（2）微生物学主要内容 微生物形态学：认识主要微生物类群个体形态、群体特性，包含繁殖方式。-第一章、第五章、第六章、第七章 微生物生理学：微生物营养机制、能量代谢，在自然界元素尤其是植物营养元素在生物循环中作用。-第二章 微生物遗传学:了解微生物遗传信息传递过程特殊性以及细菌基因重组不同方式。-第三章 微生物生态学：了解微生物在自然界分布，与植物、动物相互关系。-第八章 第29页第29页该

11、课程有助于学生全面、系统地理解微生物学基本知识和基本理论，掌握微生物基本操作技能，初步含有分析和处理相关实际问题能力；同时也为后继专业课：细胞生物学、分子生物学、酶工程、发酵工程学习打下良好基础。第30页第30页（3）微生物学发展微生物学史前时期，即古代劳感人民对微生物利用时期（17世纪以前）微生物学初创时期-形态学时期（17世纪后期-19世纪早期）微生物学奠基时期-生理生化时期（ 19世纪早期- 19世纪未期）微生物学发展时期（20世纪早期- 20世纪中期）微生物学成熟期（20世纪40年代至今）与微生物学相关诺贝尔奖取得 史前期、初创期、奠基期、发展期、成熟期第31页第31页一、史前时期（直

12、观应用时期）1676年以前未发觉微生物个体尤其是细菌细胞漫长时期代表人物和主要成就：我国劳感人民酿酒制曲技术对传染病及其规律结识 第32页第32页二、初创时期（形态学发展时期）1676年列文虎克用自制单式显微镜观测细菌个体1861年（近2）。代表人物和主要成就：列文虎克1590年 荷兰人詹森弟兄制作了第一台显微镜。1664年 英国人罗伯特.胡克用自制显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上霉菌进行观测。第33页第33页荷兰商人-列文.虎克1676年用自制单式显微镜观测雨水、污水、腐败肉汁等物质，看到了球状、杆状、螺旋状细菌以及原生动物等微生物，并绘制成图。 419架 266倍 400篇微生物学先驱者

13、列文虎克向英国皇家学会信中对细菌形态描绘A、C、F、Q： 杆 菌E：球 菌H： 球菌汇集体第34页第34页法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）德国人柯赫（Robert Koch）（ 18431910）三、奠基时期（生理学发展时期）1861 年巴斯德通过曲颈瓶试验推翻了生命自然发生说并创建种胚学说 1897年代表人物：第35页第35页1.巴斯德 (1) 证实发酵是由微生物引起(2) 否认微生物自然发生说，建立种胚学说巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”著名曲颈瓶试验无可反驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质腐败。微生物学奠基人,微生物学之父，法国

14、著名化学家，微生物学家，毕业于巴黎高等师范学院，当初被称为法兰西英雄。第36页第36页(3)创造制造疫苗和预防接种办法鸡霍乱菌苗狂犬疫苗(4)创造巴氏消毒法6065作短时间加热处理，杀死有害微生物第37页第37页2.德国医生柯赫a）细菌纯培养办法建立土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿）（1）微生物学基本操作技术方面奉献b）设计了各种培养基，实现了在试验室 内对各种微生物培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观测和显微照相细菌学奠基人第38页第38页2.德国医生柯赫（2）对病原细菌研究作出了突出奉献：a) 详细证实了炭疽杆菌是炭疽病病原菌；b) 发觉了肺结核病病原菌； (19获诺贝尔奖)第39页第39页1

15、.从动植物患者体内分离出病原物2.进行纯培养3.回接到同样类型动植物体，引起同样病症4.再分离得到与第二步一致菌系c）证实某种微生物是否为某种疾病病原体 基本原则 著名柯赫原则第40页第40页生理生化时期19世纪出现改良显微镜：当代光学显微镜1748年 英国传教士尼达姆（John Needham）“微生物自生说” 1865年 李斯特 创建外科消毒术19欧利希 (Ehrilich )用化学制剂控制梅毒1929年 弗来明（Fleming）发觉青霉素1944年 瓦克斯曼（Wakesman ）土壤放线菌中找到了链霉素第41页第41页特点：a建立了一系列研究办法和技术：巴氏消毒法，过滤除菌，预防疾病接种

16、，外科消毒术，柯赫氏法则b 借助于良好办法开创了寻找病原微生物黄金时代-第一个“淘金热”c 微生物学研究从形态描述到生理学研究水平 d 开始客观地以辩证唯物主义“实践理论实践”思想指导科学试验（从实践中总结规律，用于指导实践） e 分支学科形成，如 细菌学，酿造学，植物病理学，土壤微生物学 第42页第42页四、发展时期（生物化学水平）1897年德国人毕希纳 E.Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中酒化酶 对葡萄糖进行发酵成功，开创微生物生化研究新时代。酵母细胞石英砂研磨过 滤滤液葡萄糖酵母细胞酒精、CO2第43页第43页特点： 微生物学研究进入生化水平，发觉维生素、抗生素、酶、基因（一个基因一

17、个酶学说提出，基因连锁，有性生殖、细菌质粒F因子发觉） 应用分支学科形成：抗生素学 出现寻找各种有益微生物代谢产物热潮 分支学科开始综合形成普通微生物学 各学科互相渗入、互相增进，如 遗传学、生物化学，16人次获诺贝尔奖 第44页第44页五、成熟时期（分子水平）1953年4月25日J.D.Watson和H.C. Crick在英国Nature杂志上发表了DNA双螺旋模型，从而将微生物学研究推动到分子生物学阶段特点： 微生物学发展成为热门前沿学科 在基础理论研究方面，微生物成为分子生物学主要研究对象 在应用方面，至70年代初，相关发酵工程研究已与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，微生物成为新兴生

18、物工程中主角，24人12次获诺贝尔奖 第45页第45页分子生物学期1928年 Griffith 细菌转化试验，1952年Hershey-Chase噬菌体感染试验，1956年Frankel-Conrat烟草花叶病毒重建试验，证实了核酸是遗传物质基础； 1953年 Watson、Crick 提出DNA双螺旋结构 1961-66年 Holley 等阐明遗传密码 1973年 Boyer 和Cohen初次报到细菌基因经体外人工重组后转入细菌内能复制表示-遗传工程问世 1975年 Milstein 等建立生产单克隆抗体技术 1988年 Mullis，建立PCR技术 1996 第一个自养生活古生菌基因组测定

19、完毕1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完毕5月21日出版Science杂志上，报道了178个细菌基因组序列分析第46页第46页三、微生物学研究主要意义(一)微生物作用 1. 微生物与粮食 提升土壤肥力增进粮食增产改进作物特性（如构建固氮植物）防治粮食作物病虫害预防粮食霉腐变质把多出粮食转化为糖单细胞蛋白各种饮料调味品第47页第47页2 微生物与能源 把纤维素转化成乙醇；利用产甲烷菌把可再生资源转化成甲烷；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；通过微生物发酵产气或其代谢产物来提升石油采收率（黄原胶：水溶性胶体多糖，具增粘、稳定、互溶等优良特性，用它作为注水

20、增稠剂，注入油层驱油；也可作为钻井粘滑剂，同时可脱去石油中石蜡，改进成品品质）；研制微生物电池使之实用化。 第48页第48页3. 微生物与资源 各种化工原料（乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果酸等）轻工原料（水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二酸、丙烯酸、长链脂肪酸、亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（ PHB ），等等）制药原料金属矿藏资源 由于发酵工程含有代谢产物种类多、原料起源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等长处，故必将逐步取代当前需高温、高压、能耗大和“三废”严重化学工业。第49页第49页利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化各种化学肥料或化学农药；利用微生物生产PHB

21、（聚羟基丁酸酯）制造易降解医用塑料制品以减少环境污染；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物技术来监察环境污染度；利用EMB伊红美蓝培养来检查饮水肠道病原菌。 4.微生物与环境保护第50页第50页利用微生物改进环境 土壤改良剂内含丰富有机酶(酵素), 这些有机酵素是从有益微生物菌提炼产生, 可让农作物直接吸取。在农作物从土壤中吸取有机酶(酵素)及矿物质后, 农作物将充斥活力及发育成长。 微生物菌可分解土壤中沉积化学盐, 这些化学盐是因农地长期过量使用化肥所造成，清除沉积化学盐可松软土壤, 使水份能更进一步土壤, 增长土壤保水性, 解除土壤板结问题, 增长农作物根部发育。土壤改良第5

22、1页第51页污水处理 高效微生物污水处理技术，其办法是通过化学或辐照办法筛选出无毒、无致病性、“能吃持水”高效微生物(HEM)、然后投放到污水处理现场，使污水得到净化。该技术可用于处理都市污水、酿造废水、屠宰废水等各种可生物降解污水。安全可靠、操作简朴，处理效率比老式办法提升50%以上，投资及运营费用减少20-30%，尤其适合经费短缺中小都市、乡村及厂矿使用，并可用于改造老污水处理设施，使之重新取得新生。第52页第52页5. 微生物与人类健康 疫苗、类毒素抗生素胰岛素、干扰素和白细胞介素第53页第53页(二) 微生物学应用前景 1 作为生命科学研究材料。 2 生物生产与动植物生产并列为生物产业

23、三大支柱。 在工业中许多产品利用微生物来生产，如各种生物活性物质 ( 抗生素等 ) 、化工原料 ( 酒精等 ) 。 微生物在农业生产中也有着多方面作用。 微生物在食品加工中有广泛用途，发酵食品和许多调味品都离不开微生物。 3 微生物是消除污染、净化环境主要手段。 第54页第54页分解者微生物消费者动物环境土壤、空气、水生产者植物（包括部分微生物）微生物在生态系统中地位：分解者，部分生产者第55页第55页4 与高等动植物相比，已知微生物种类只是预计存在数量很小一部分 。能够想像，既然对少数已知微生物研究就已为人类作出了主要奉献，通过对多样性微生物开发必定会为社会带来巨大利益。5 生物学事业方兴未艾微生物基因组学研究将全面展开，以微生物之间、微生物与其它生物、微生物与环境互相作用为主要内容微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学将在基因组信息基础上取得长足发展。第56页第56页四 微生物学与当代生物技术关系什么是生物技术生物技术与微生物学关系第57页第57页什么是生物技术 生物技术也称生物工程，是指人们以当代生命科学为基础，结合先进工程技术手段和其