第1章 微生物学-周德庆绪论课件

微生物学主讲人：吴韶菊

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E-mail：第1章微生物学-周德庆绪论本课程的学习参考资料1、教材2、参考书及参考杂志3、参考网站第1章微生物学-周德庆绪论(1)周德庆.微生物学教程(第二版).北京：高等教育出版社，2002(2)黄秀梨.微生物学.北京：高等教育出版社，2003(3)沈萍.微生物学.北京：高等教育出版社，2000(4)刘明河.新编微生物学.山东：山东大学出版社，1993(5)咸洪泉.为生物学实验教程.北京：高等教育出版社，2010(6)黄秀梨.微生物学实验.北京：高等教育出版社，1997(7)沈同等.生物化学（第二版）.北京：高等教育出版社，1994参考书：第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论参考杂志《微生物学通报》、《微生物学报》、《微生物学杂志》、《菌物系统》、《生命的科学》参考网站中国微生物信息网络生命科学电子期刊中国科学院微生物研究所

---武汉大学微生物学习网站---山东大学病原微生物第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论考试相关学业成绩＝主卷×40%+副卷×30%+平时×30%平时成绩＝论文平均成绩×40%+小考平均成绩×40%+考勤×20%副卷成绩＝实验报告平均成绩×70％＋考勤成绩×30％考勤成绩：全勤为100分，旷课一次扣20分，迟到或请假1次扣10分，三次缺勤者，平时成绩为0。公用信箱：key:microbe2009第1章微生物学-周德庆绪论章节内容学时

第一章绪论2第二章原核微生物6第三章真核微生物3第四章病毒6第五章微生物的营养3第六章微生物的代谢6第七章微生物的生长6第八章微生物的遗传与变异6第九章微生物的生态5第十章传染与免疫4第十一章微生物的分类1理论课学时分配（48学时）第1章微生物学-周德庆绪论一、微生物学的研究对象二、微生物学的研究内容三、微生物学的研究意义

四、微生物学的发展史及其代表人物五、微生物学的发展前景第一章绪论第1章微生物学-周德庆绪论一、微生物学的研究对象Microorganism:微小的生物（<0.1mm）概念：

微生物

小（个体微小）:一般<0.1mm

简（构造简单）

低（进化地位低）

原核类：细菌（真细菌、古生菌）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等

真核类：真菌、原生动物、单细胞藻类等

非细胞类：病毒、亚病毒（一）什么是微生物？微生物第1章微生物学-周德庆绪论比面值：单位体积所占有的表面积为比面值。巨大的营养物质吸收面；巨大的废物排泄面；巨大的信息交换面；由此产生其余四个共性。1.体积小、面积大（二）微生物的特点——五大共性乳酸杆菌120,000豌豆6.0鸡蛋1.5体重200磅的人0.3意义：第1章微生物学-周德庆绪论2.吸收多、转化快3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食；1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食；大肠杆菌(Escherichiacoli)每小时消耗2000倍于体重的糖。人：500年（按400斤/年计算）发酵乳糖的细菌1h能消耗它们自身重量1000~10000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；微生物是活的化工厂；第1章微生物学-周德庆绪论

（1）缓和人类面临的人口增长与食物供应的矛盾

500kg的食用公牛，24h从食物中浓缩0.5kg的蛋白质；500kg的酵母菌利用糖蜜和氨水为原料，在24h内可合成5万kg的优良蛋白。

3.生长旺、繁殖快例如：大肠杆菌在最适生长条件下，每12.5~20min细胞就能分裂1次。第1章微生物学-周德庆绪论（2）对生物学基本理论的研究带来极大的优越性

使科研周期大大缩短、经费减少、效率提高

（E.coli:G=17min，如研究环境因素对基因突变的影响。）（3）生产效率高、周期短

酿酒酵母，在单罐发酵时，几乎每12h即可收获一次，每年可收获百次，这是其他农作物不可能达到的“复种指数”。第1章微生物学-周德庆绪论4.适应强，易变异(1)适应性——生物界之最耐高温：250℃—300℃海洋深处的某些硫细菌耐低温：-196℃和-253℃的低温（大部分细菌）耐盐：嗜盐菌能在32%的饱和盐水中正常生活耐干燥：芽孢菌在干燥条件下可保藏上千年耐酸：能生长在pH=0.5的H2SO4环境中(氧化硫硫杆菌）

耐碱：pH=10.7（脱氮硫杆菌）

耐辐射、耐压、耐缺氧、耐毒物等★任何有其它生物生存的环境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。第1章微生物学-周德庆绪论(2)易变异有益变异：1943年，20u/mL;80年代，经过不断育种，5万-10万u/mL。有害变异：1943年，注射10万u/d，现在，注射100万u左右；1943年，对金葡的最低抑菌浓度为20ng/mL，几年后，其耐药性提高了1万倍；★突变频率一般为10-6～10-9，但因繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。

★青霉素产量变异、耐药性变异举例第1章微生物学-周德庆绪论5.分布广、种类多(1)分布广无处不在(2)种类多物种多样性

微生物生理代谢类型多代谢产物种类多遗传基因的多样性生态类型的多样性第1章微生物学-周德庆绪论在细胞、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、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域。二、微生物学的研究内容第1章微生物学-周德庆绪论按照研究对象分：细菌学、真菌学、病毒学、菌物学按照研究微生物的基本生命活动规律分：

微生物分类学、微生物遗传学、微生物生态学、分子微生物学按与疾病的关系分：免疫学、医学微生物学、流行病学按照微生物应用领域农业微生物学、工业微生物学、医学微生物学、药用微生物学按照微生物所处的生态环境分：土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学按照交叉、融合分：化学微生物学、微生物生物工程第1章微生物学-周德庆绪论三、微生物学的研究意义（一）微生物与人类的关系（二）微生物学在生命科学中的作用（三）微生物在生物界中的地位第1章微生物学-周德庆绪论

人体体表及体内存在大量的微生物：

皮肤表面：平均10万个细菌/cm2；口腔：细菌种类超过500种；

肠道：微生物总量达100万亿，粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个；微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034×1012吨；每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万；

每张纸币带细菌：900万个；（一）微生物与人类第1章微生物学-周德庆绪论微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！时时刻刻与微生物“共舞”是

祸？是福？第1章微生物学-周德庆绪论鼠疫（黑死病）：是一种由鼠疫杆菌引起的烈性传染病，常先引起淋巴结炎，重者引起败血症或肺炎。从公元六世纪到20世纪初共发生过3次，死亡人数近两亿，这个数字比死亡最惨重的第二次世界大战死亡的人数（1.1亿）还多。最广为人知也最为悲惨的鼠疫发生在中世纪的欧洲（1346年），导致了欧洲1/3到1/2的人口死亡。20世纪中叶，抗生素的发明使得鼠疫成了容易治愈的疾病现在，尽管鼠疫已非常罕见，但是历史惨剧在人们心中留下的阴影难以消除，它仍然被许多人视为一种恐怖的疾病。微生物是人类的敌人！第1章微生物学-周德庆绪论师道南《天愚集》：清乾隆年间，

“东死鼠，西死鼠，人见死鼠如见虎。鼠死未几日，人死如圻堵”；

“昼死人，莫问数，日色惨淡愁云护。

三人行未十步路，忽死两人横截路”。第1章微生物学-周德庆绪论马铃薯晚疫病（霉菌引起的病害）十九世纪中叶，由于第一次绿色革命的结果，在欧洲普遍只种植单一的高产粮食作物马铃薯，由于气候异常，致使欧洲马铃薯晚疫病的大流行，毁灭了5/6的马铃薯，个别地方甚至颗粒无收。有近一百万的人直接或间接被饿死，164万人逃往北美。但人们不知道这就是微生物给人类带来的灾难。第1章微生物学-周德庆绪论许多已被人类征服的传染病又有"卷土重来"之势。如肺结核、疟疾、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%。第1章微生物学-周德庆绪论当今面临的新的瘟疫艾滋病（AIDS）癌症军团病（Legionellapneumophila）埃博拉病毒病疯牛病非典型肺炎禽流感猪流感第1章微生物学-周德庆绪论艾滋病（AIDS）全世界感染艾滋病病毒者已达4000万左右，其中包括2500万年龄在15岁以下的儿童。目前，中国现存艾滋病毒感染者84万人，其中发病的有8万人。

12月1日是"世界艾滋病日"

艾滋病病毒第1章微生物学-周德庆绪论军团病军团病是由嗜肺军团杆菌引起的以肺炎为主的急性感染性疾病。有时可发生暴发流行。病原菌主要来自土壤和污水，由空气传播，自呼吸道侵入。最初于1976年在美国费城退伍军人中暴发，221人发病，造成34人死亡并因此得名。第1章微生物学-周德庆绪论埃博拉病毒病埃博拉病毒是引起人类和灵长类发生埃博拉出血热（EBHF）的烈性病毒，是一种罕见的致命病毒；可通过血液、体液迅速传播，潜伏期为两周左右，最终导致体内外大出血；感染者有可能在24h内死亡，其死亡率高达50%到90%；到目前为止，该病毒已使大约1500人受感染，其中约1000人死亡。1976年在非洲扎伊尔的埃博拉河附近爆发，由此予以命名。第1章微生物学-周德庆绪论疯牛病全称为“牛海绵状脑病”，是一种发生在牛身上的进行性中枢神经系统病变，是一种人畜共患疾病自1985年在英国发现后，在20世纪90年代初成为一个高潮，又逐渐扩展到西欧，变成了一个世界性问题。全世界有100多个国家面临疯牛病的危险。由朊病毒引起病毒潜伏期长，从感染到发病平均28年，一旦出现症状半年到一年100%死亡。其严重性在于它的无法控制。

30多个国家相继宣布禁止进口英国牛肉，疯牛病风波严重损害了英国经济，使英国养牛业面临危机，不仅5亿多英镑的牛肉出口化为泡影，每年还需花费35亿英镑进口牛肉，因而扩大英国的贸易赤字。第1章微生物学-周德庆绪论传染性非典型肺炎又称严重急性呼吸道综合症（SevereAcuteRespiratorySyndromes），简称SARS，因感染冠状病毒而导致的以发热、干咳、胸闷为主要症状，严重者出现快速进展的呼吸系统衰竭。传播途径：近距离飞沫传播、接触患者的分泌物及密切接触传播。极强的传染性第1章微生物学-周德庆绪论H5N1禽流感病毒正在攻击健康的细胞。禽流感病毒图解第1章微生物学-周德庆绪论甲型H1N1流感（原称：人感染猪流感）

甲型H1N1流感病毒是A型流感病毒，携带有H1N1甲型猪流感病毒毒株，包含有北美和欧亚猪流感、禽流感和人流感三种流感病毒的核糖核酸（RNA）基因片断，同时拥有亚洲猪流感和非洲猪流感病毒特征。目前抗病毒药物达菲对这种毒株有效。流感病毒有三种类型：甲型（Ａ型）流感病毒：感染哺乳动物以及鸟类；乙型（Ｂ型）流感病毒：只感染人类，疾病的产生通常较甲型病毒温和；丙型（Ｃ型）流感病毒：只感染人类，并不会引起严重的疾病。第1章微生物学-周德庆绪论临床表现潜伏期，较流感、禽流感潜伏期长，潜伏期时长七天。

甲型H1N1流感的早期症状与普通人流感相似，包括发热、咳嗽、喉痛、身体疼痛、头痛等，有些还会出现腹泻或呕吐、肌肉痛或疲倦、眼睛发红等。部分患者病情可迅速进展，来势凶猛、突然高热、体温超过39℃，甚至继发严重肺炎、急性呼吸窘迫综合症、肺出血、胸腔积液、全身血细胞减少、肾功能衰竭、败血症、休克及Reye综合症、呼吸衰竭及多器官损伤，导致死亡。患者原有的基础疾病亦可加重。第1章微生物学-周德庆绪论微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是人类的朋友！体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；

帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障微生物可以为我们提供很多有用的物质；

有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等基因工程为代表的现代生物技术；第1章微生物学-周德庆绪论微生物与粮食提高土壤肥力，促进粮食增产防治粮食作物的病虫害单细胞蛋白的生产等微生物与能源纤维素进行水解和发酵，可生产燃料酒精提高原油采收率微生物与环境保护微生物肥料微生物杀虫剂或农用抗生素净化生活污水微生物与人类健康各种生物保健食品（发酵食品、乳酸菌饮料等）各种生物制品（疫苗、菌苗）、抗生素等微生物在解决人类面临的危机中的作用

第1章微生物学-周德庆绪论（二）微生物在生命科学中的作用采用微生物作为生物学基础研究的模式生物在基因工程中的作用基因工程的基本操作步骤？尽管基因工程所采用的外源基因可以来自动植物，但由于微生物生理代谢类型的多样性，它们是最丰富的外源基因供体；作为基因工程的外源DNA载体，不是微生物本身(如噬菌体)，就是微生物细胞中的质粒；被用作切割与拼接基因的工具酶，绝大多数来自各种微生物；受体主要是微生物，尤其是大肠杆菌、枯草芽胞杆菌和酿酒酵母。第1章微生物学-周德庆绪论(三)微生物在生物界中的地位生物的界级分类学说在人类的历史上，对生物界级的划分存在着一个由浅入深、由简至繁、由低级到高级的认识过程。生物界级学说的发展过程两界系统三界系统四界系统五界系统六界系统三域学说第1章微生物学-周德庆绪论动物界、植物界，瑞典博物学家林奈动物界、植物界和原生生物界,霍格和赫克尔

动物界、植物界、原生生物界、菌物界（真菌和细菌）

动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界1.两界系统—1753年提出2.三界系统—1866年提出3.四界系统—1959年左右提出4.五界系统—1969年提出第1章微生物学-周德庆绪论6.三总界五界系统—1979年提出非细胞总界原核总界

1.细菌界2.蓝细菌界真核总界

3.植物界4.真菌界5.动物界5.六界系统—（1977）动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界和病毒界第1章微生物学-周德庆绪论7.三域学说—1977年提出20世纪70年代末，美国伊利诺斯大学的伍斯(Woese)等人对大量的微生物和其它生物进行16SrRNA和18SrRNA的寡核苷酸测序，通过比较其同源性后提出了一个新的分类系统—三域学说。域是一个比界更高的界级分类单元。三域指的是：古生菌域、细菌域、真核生物域。目前三域学说已获得国际学术界的基本肯定，总体认为现今一切生物都由一种共同远祖进化而来。第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论时期史前期初创期奠基期发展期成熟期时间8000年前-16761676-18611861-18971897-19531953-至今实质朦胧阶段形态描述阶段生理水平研究阶段生化水平研究阶段分子生物学水平研究阶段代表人物各国劳动人民列文·虎克微生物学的先驱巴斯德和科赫布赫纳生物化学奠基人J.Watson和F.Crick分子生物学奠基人四、微生物学的发展史第1章微生物学-周德庆绪论

荷兰人，他是第一个观察、描述细菌和原生动物的人，是微生物学的先驱。他一生制作了419架显微镜和放大镜，放大率最高的达到300倍。他根据用简单显微镜所看到的微生物而绘制的图象，今天看来依然是正确的。微生物学史上的代表人物1676年，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。1.列文虎克（1632-1723)第1章微生物学-周德庆绪论法国化学家，后来转向微生物研究领域，是微生物学的奠基人；主要贡献：1）证实发酵由微生物引起—酒精发酵、醋酸发酵和乳酸发酵等；2）解决了许多实际问题，如腐败病、蚕病、酒酸等——巴氏消毒法；3）免疫学——首次制成狂犬疫苗；4）彻底否定了自生说—鹅颈瓶实验。解决酒的变酸问题该学说认为，不洁的衣物会自生蚤虱，污秽的死水会自生蚊蚋，肮脏的垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败的尸体会自生蝇蛆。总之生物可以从它们存在的物质元素中自然发生，挽救法国的酿酒业和养蚕业“1857年，巴斯德第一次用自己研制的狂犬病疫苗为被狂犬咬伤的法国小孩注射疫苗成功后的一个多世纪来，狂犬疫苗拯救了数以万计的生命。”2.巴斯德（1822-1895）第1章微生物学-周德庆绪论第1章微生物学-周德庆绪论德国医生和细菌学家，是细菌学的奠基人。被称为“世界传染病消防队队长”。主要贡献：1.创建了研究微生物的重要