江大微生物课件1.ppt

1、微微 生生 物物 学学Microbiology李华钟李华钟参考书参考书 微生物学，诸葛健、李华钟主编，科学出版社，2004 微生物学教程（第二版），周德庆，高等教育出版社，2002 微生物学（第二版），无锡轻工业学院，科学出版社，1990 微生物学（第二版），武汉大学、复旦大学生物系微生物学教研室，高等教育出版社，1987第一章第一章 绪论绪论 微生物学的研究对象与任务 微生物学的发展简史 微生物的分类与命名 21世纪的工业微生物学第一节第一节 微生物学研究的对象和任务微生物学研究的对象和任务一、 微生物及其特点1、微生物的定义 微生物（Microorganism）是对所有形体形体微小的微小的

2、单细胞，或细胞结构较为简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物低等生物的通称。2、微生物的类群不具细胞结构：病毒、类病毒、朊病毒单细胞原核生物：细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝细菌等；真菌：酵母菌、霉菌、担子菌等；单细胞原生生物：藻类、原生动物等3、与发酵工业有关的微生物类群 噬菌体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、担子菌（蕈菌）、藻类4、微生物的特点 个体小，比表面积大 吸收多，转化快 生长旺，繁殖快 适应强，变异快 分布广，种类多 个体小，种类多，繁殖快，分布广，个体小，种类多，繁殖快，分布广，容易培养，代谢能力强，容易变异容易培养，代谢能力强，容易变异 二、微生物学及其研究内容1、

3、微生物学：研究微生物及其生命活动规律的科学2、研究内容 形态构造 生理代谢 遗传变异 生态分布 分类进化3、微生物学与生物工程Biotechnology The use of microorganisms, such as bacteria or yeasts, or biological substances, such as enzymes, to perform specific industrial or manufacturing processes. Applications include the production of certain drugs, synthetic ho

4、rmones, and bulk foodstuffs as well as the bioconversion of organic waste and the use of genetically altered bacteria in the cleanup of oil spills. 三、微生物与发酵工业 发酵过程： 利用微生物作为动力，生产某种特定产物的生物化学过程。 酿造食品，酒精饮料，有机酸，核苷酸，氨基酸类物质，酶制剂，抗生素，有机溶剂其它化工产品，营养和生长必需物质，生物制药 天然发酵 白酒、啤酒、葡萄酒、酱油 纯种发酵酒精、丙酮丁醇 通风发酵抗生素、有机酸、酶制剂 代谢调

5、控发酵氨基酸、核苷酸 基因重组菌种发酵胰岛素、干扰素 一. 古代劳动人民对微生物的利用和控制酿造业 商书记载：“若作酒醴，尔维曲蘖”医学 种痘防天花农业 瓜与豆类轮作第二节第二节 微生物学的发展微生物学的发展二. 微生物的发现和微生物学发展简史1、形态学期 Robert Hooke 设计了显微镜 Anton van Leeuwenhoek 用自制的显微镜，清楚的看见了细菌和原生动物2、 生理学期 Louis Pasteur（18221895）法国生物学家及化学家：理论上彻底否定“自然发生说”医学上发现了引起疾病的病原体，创立了免疫学原理和预防接种方法工业上揭示了酒醋的发酵本质、找到啤酒酸败的原

6、因，发明了解决的方法；在农业上揭示了蚕的微粒子病的本质，挽救了法国的养蚕业；Robert Koch (18431910）德国细菌学家 证实病原菌和疾病的关系，提出了柯赫原则；Kochs Postulate(1) Find the suspected organism in all cases of the disease and demonstrate its absence in healthy individuals;(2) Isolate the organism in pure culture;(3) Reproduce the same disease in suitable exp

7、erimental animals;(4) Re-isolate the same organism from the artificially infected animals. 建立了分离纯化微生物的实验技术； 建立了微生物的染色技术 Alexander Fleming（18811955）英国细菌学家 发现了青霉素 3、分子生物学期1928年 Griffith 的细菌转化实验，1952年Hershey-Chase的噬菌体感染实验，1956年Frankel-Conrat烟草花叶病毒的重建实验，证明了核酸是遗传的物质基础； 1953年 Watson、Crick 提出DNA双螺旋结构 1961-

8、66年 Holley 等阐明遗传密码 1973年 Boyer 和Cohen首次报到细菌基因经体外人工重组后转入细菌内能复制表达-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 第三节第三节 微生物的分类和命名微生物的分类和命名 一. 微生物在自然界中的地位1、微生物的进化过程 厌氧好氧 有丝分裂 减数分裂 细胞分化形成组织，器官等 2、 微生物在生物界中的地位 生物： 原核生物界：细菌 、放线菌、蓝细菌、 古细菌 原生生物界：藻类、原生动物 真菌界：酵母菌、霉菌、mushroom 植物界 动物界 病毒界二、 微生物的分类单位和命名

9、微生物分类学微生物分类学(microbial taxonomy)：是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条理清楚的各种分类单位（单元）或分类群(taxon)的科学。其具体任务： 分类（classification）：通过收集大量有关个体描述的资料，经过科学的归纳，整理成一个科学的分类系统。分类解决的是从个别到一般或从具体到抽象的问题。 鉴定（identification）：通过详细观察和描述一个未知名称纯种微生物的各种性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到知类辨名的目的。鉴定是一个从一般到特殊或从抽象到具体的过程。 命名（nomenclature）：为一个新发现的微生物确定一个新学名，即当详细

10、观察和描述一个未知菌种后，经过认真查找现有的权威性分类鉴定手册，发现是一个以往还未记载过的新种时，按照微生物的国际命名法规给以一个新的学名。 1、微生物的分类单位 主要分类单位 次要分类单位 界 Kingdom 门 Phylum 亚门 纲 Class 亚纲 目 Order 亚目 科 Family 亚科 属 Genus 亚属 种种 Species 种种：（伯捷氏手册） 凡是与典型培养菌（type culture）密切相同的其它培养菌统一起来区分为细菌的一个种。 type strain, type species 亚种（subspecies）/变种( variety)： 某一明显而稳定的特征与模式

11、种不同的种称为模式种的亚种/变种 菌株：Strain 菌株表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。因此，一种微生物的每一不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。2. 微生物的命名种的命名原则双名法学名= 属名属名+种名种名+ (首次定名人) + 现名定名人 ( + 定名年份) 用斜体排字 均用正体排字，可省略 (l)每一种微生物的学名由两个拉丁字、希拉字或拉丁化了的其它文字组成； (2)第一个字是属名，用名词，字首字母大写；第二个字是种名，用形容词，字首字母不大写； (3)属名规定了微生物的主要特征，如形态特征、生理特征等；种名补充说明微生物的次要特征，如颜色、形

12、状、用途等； 变种的命名原则-“三名法三名法” 学名= 属名属名+种名种名+ （subsp./var.） + 亚种亚种/变种名变种名 排成斜体 排成正体，但可省略 排成斜体 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 金黄色葡萄球菌Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919 大肠埃希氏菌/大肠杆菌Bacillus subtiIis (Ehrenberg) Cohn 1872 枯草（芽孢）杆菌Bsubtilis var. niger 枯草杆菌黑色变种Corynebacterium pekinese Ch

13、en et al 北京棒状杆菌Streptomyces sp. 一种链霉菌Saccharomyces serevisiae 酿酒酵母Saccharomyces serevisiae var. ellipsoideus 酿酒酵母椭圆变种Saccharomyces carlsbergensis 卡氏酵母Schizosaccharomyces pombe 粟酒裂殖酵母 Aspergillus niger 黑曲霉 Asporyzae 米曲霉 Rhizopus oryzae 米根霉Penicillium sp. 一种青霉Mucor sp. 一种毛霉三、 微生物的分类依据 形态特征个体特征，群体特征 生理

14、生化特征 生态特征 血清学反应 细胞壁成分 红外吸收光谱 GC比：(G+C）mol%值 核酸分子杂交 16S/18S rRNA 其它四. 微生物的分类方法1、经典分类法： 一种随机的和不系统的根据少数几种特征进行分类的方法。主要以形态特征和生理生化特征为主，并结合生态等其它特征进行分类。 2、遗传分类法： 一种从遗传角度估价微生物之间的亲缘关系的分类方法。 主要分类依 据： GC比 DNA杂合 DNA双链升温解链，混合退火，看杂合情况。 其它 3、数值分类法numerical taxonomy P.H.A. Sneath 1957年将由法国分类学家M.Adanson(17271806)所提出的分类原理用于细菌分类中菌株：待测菌株和典型菌株特征：形态、生理、生化、遗传、生态、免疫等 步骤： 计算两菌株间的相似系数 Ssm=(a+d)/(a+b+c+d) simple matching coefficient Sj=a/(a+b+c) Jaccards coefficient列出相似度矩阵（similarity metrices）将矩阵转换成树状谱（dendrogram） 第四节第四节 21世纪的工业微生物学世纪的工业微生物学一、微生物多样性的研究二、微生物基因组学