1、绪论 一、微生物学的研究对象和任务 二、微生物学的发展史 一、微生物学的研究对象和任务 1、什么是微生物？微生物的种类及在生物 界的分类地位是怎样的？ 2、什么是微生物学？微生物学及其分支学 科？微生物学的任务？ 3、微生物的五大特点 4、微生物与人类的关系 1、什么是微生物 定义：微生物是所有形体微小形体微小、单细胞单细胞或结构较为简单结构较为简单 的多细胞多细胞，甚至没有细胞结构没有细胞结构的、一般无法用肉眼直接观 察，须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清它们外形的 低等生物的统称。 种类：微生物种类十分庞杂，目前已知的有十万种以上， 广泛存在于土壤、空气、水域和动植物以及人体内外，如：
2、无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒病毒、类病毒、拟病毒等等， 属于单细胞的细菌细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体放线菌、立克次氏体、衣原体等等， 属于真菌的酵母菌酵母菌和霉菌霉菌、单细胞藻类单细胞藻类、原生动物原生动物等。 微生物在生物界的分类地位 生物界分类单位：界、门、纲、目、科、属、种 种是最基本的分类单位 1979年，我国学者将生物界分为六界： 1、无细胞形态，只有两个核酸物质之一的种，或DNA,或 RNA，病毒界（Vira） 2、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA,但核质四周无核膜与细 胞质隔开.原核生物界（Procayatae） 3、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA, 核
3、质四周有核膜与细胞 质隔开，但细胞无组织分化.真核原生生物界（Protistiae） 4、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA, 核质四周有核膜与细胞 质隔开，细胞有组织分化真菌界（Fungi） 5、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA, 核质四周有核膜与细胞 质隔开，细胞有组织分化植物界（Plantae） 6、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA, 核质四周有核膜与细胞 质隔开，细胞有组织分化动物界(Animalia) 由此看出微生物属于病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真菌界 的四个界。 微生物学的研究范畴 1、无细胞形态，只有两个核酸物质之一的种，或DNA,或 RNA，病毒
4、界（Vira） 2、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA,但核质四周 无核膜与细胞质隔开.原核生物界（Procayatae） 3、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA, 核质四周 有核膜与细胞质隔开，但细胞无组织分化.真核原生 生物界（Protistiae） 4、有细胞形态，细胞内同时具有DNA和RNA, 核质四周 有核膜与细胞质隔开，细胞有组织分化真菌界 （Fungi） 2、什么是微生物学 定义：研究微生物的生命活动及其与周围环境相互关系 的科学 微生物学分支学科微生物学分支学科： 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
5、：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。 本书属基础微生物学，在以细菌为主要研究对象的基础 上，还阐述其他各类微生物的基础知识、基本理念和基本 的科学实验方法等，所以，微生物学是一门既研究基础理 论又研究实践应用的科学。 2、什么是微生物学 微生物学的主要内容和任务 微生物学是生物教育专业的一门专业基础课，其研究内容 主要涉及微生物的形态结构、分类、生理、代谢、遗传变 异和生态等方面。 形态结构：要求掌握个体和群体的基本形态特征，结构和 功能的关系，为识别微生物和进行微生物的分类打下基础； 生理和代谢：了解微生物
6、对营养的要求和生长繁殖的规律， 掌握微生物的代谢特点和类型； 遗传变异：了解遗传因子与环境条件的辩证关系； 生态方面：知道微生物在自然界的分布，以及与周围环境 的关系。 3、微生物的一般特点 u种类繁多，分布极广 u形体微小、表面积与体积比大 u代谢类型多，代谢强度高 u生长繁殖迅速 u容易发生变异 1）、种类繁多，分布极广 种类：到目前为止，已发现的有10万种以上。 分布：在广阔的自然界，到处都有微生物，上至 万米高空、下至万米海底、在百米的地层下和积 岩中、在江、河、湖、溪中都有微生物的踪迹， 地壤更是微生物的栖居地，还有90高温的温泉 中、常年积雪的雪山上也都能找到微生物的踪影。 除此之
7、处，在动植物和人体内外也都有微生物的 存在。 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。 病毒0.2 m 杆状细菌0.52.0 m 支原体 立克次氏体 衣原体 0.20.5 m 放线菌菌丝直径0.20.8 m 霉菌菌丝直径 210m 酵母15530 m 2）、体积小、面积大 形体微小、比表面积大 比表面积=面积/体积 乳酸杆菌 120,000 豌豆 6.0 鸡蛋 1.5 体重200磅的人 0.3 3）、代谢类型多，代谢强度高 代谢种类多，地球上几乎任何一种有机物都能被 微生物所分解利用。 代谢强度高，能很快引起食物、衣物及其他各种 物质发
8、霉变质，引起动植物和人类的疾病。 代谢能力强，微生物在净化环境、分解转化有机 物、促进大自然物质循环、保持生态平衡方面发 挥着巨大作用。 微生物在工业生产上为人类提供种类极多的产品。 3）、代谢类型多，代谢强度高 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； 大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖。； 发酵乳糖的细菌在1小时内就可以分解相当于其自 身重量1,00010,000倍的乳糖，产生乳酸； 1公斤酵母菌体，在一天内可发酵几千公斤的糖， 生成酒精； 4、生长繁殖迅速 例如：Escherichia coli (大肠杆菌)在最适 的生长条件下，每12.520分钟细
9、胞就能分 裂一次。24小时可繁殖72代，经过45天培 养，其体积可与地球相仿！ 谷氨酸短杆菌：摇瓶种子50吨发酵罐： 52小时内细胞数目可增加亿倍。 4）、生长繁殖迅速 例如：Escherichia coli (大肠杆菌)在最适的生长条件下，每 12.520分钟细胞就能分裂一次。 在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般为108109个 /ml。 利用微生物的这一特性就可以: 实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜 酵母时，几乎12小时就可以收获一次，每年可以收 获数百次。 谷氨酸短杆菌：摇瓶种子50吨发酵罐：52小时内 细胞数目可增加亿倍。 5）、容易发生变异 由于微生物形体微小，结构相对简
10、单，易受环境 因素影响发生变异，从而引起菌种的退化。 变异后新出现的特性在一定环境下又可以稳定地 遗传下去，形成新种。人们可以利用微生物这一 特性选育出优良的菌种。 青霉素产量变异、耐药性变异举例 青霉素生产菌 Penicillium chrysogenum(产黄青霉)的 产量1943年为每毫升发酵液中含20单位青霉素，40多年 来，经过世界各国微生物遗传育种工作者的不懈努力，该 菌产量变异逐渐积累，加上发酵条件的改进，目前世界上 先进国家的发酵液平每毫升已超过5万单位，甚至接近10 万单位。微生物的数量性状变异和育种使产量提高的幅度 之大，是动植物育种工作中绝对不可能达到的。正因为如 此，几
11、乎所有微生物发酵工厂都十分重视菌种选育工作。 4、微生物与人类的关系 在自然界中绝大多数微生物对人类不但是有益的，而且是 必不可少的。 如果没有微生物的存在，就没有人类赖以生存的基本环境。 微生物在自然界物质循环中起着不可替代的作用：如分解 有机物、固氮、光合作用所需要的二氧化碳90%由微生物 提供、磷硫钾等元素的转化等都离不开微生物。 微生物在保持自然界生态平衡中是必不可少的。 微生物在工农业生产的应用更是多方面的。 不要忘记微生物除了对人类有益外，还存在着有害的一面， 它们能引起人或动植物的多种疾病、引起食品、物品腐蚀、 霉烂等。 学习微生物知识就是要充分认识微生物的性质特点，利用 微生物
12、为人类造福，并控制或消除微生物对人类的危害。 二、微生物学的发展史 1、我国古代人民对微生物的认识和利用 2、微生物的发展 3、微生物学的奠基 4、现代微生物学的发展 1、我国古代人民对微生物的认识和利用 古代的酿洒技术 医学技术 古代酿酒技术 l 商代的甲骨文对醴有记载。 l 周礼中“五齐”、“三酒”对酿酒、用酒都 制定了严格的管理制度。 l 礼记中的“六必”则讲述了酿酒的六大原则。 l 西汉出现了较为完整的关于酿酒文字的记载。 l贾思勰（ji s xi），北魏时人，是中国古代杰出 的农学家，所著齐民要术，是我国历史上第 一部系统总结酿酒技术的著作。 医学技术 2000多年前，我国劳动人民就
13、初步认识到许多疾 病具有传染性。 公元556年已知驱逐狂犬，以防传染。 我国医学鼻祖华佗（112212）创造了麻醉术及 剖腹外科，主张割去腐肉防止传染。 宋真宗时代（9981022）种人痘预防天花已在我 国相当普遍，后传入欧洲和美洲，英国医生琴纳 （E.Jenner）在种人痘的启示下，首次为一位男 孩接种牛痘。 种人痘预防天花是我国古代劳动人民对世界医学 的一大贡献。 微生物的发展 显微镜的发明揭开了微生物世界的奥秘。 1590年，荷兰人赞森父子首先制成了原始 的分辨率很低的复式显微镜。 1664年，英国人罗伯特胡克用这种显微镜 观察并描绘了一种霉菌。 1674年，荷兰人安东列文虎克用自制的单
14、 式显微镜观察到了原生动物，1676年又首 次描述了观察到的细菌。 微生物学的奠基 微生物学的代表人物： 巴斯德：通过研究酒的变质、牛羊的炭疽病、鸡 霍乱和人的狂犬病，从而使微生物学研究从形态 学转为生理学，建立了巴氏消毒法等一系列微生 物学技术，是微生物学的奠基人。 科赫：建立了微生物学实验方法、传染病的病原 学说、建立了细菌学的研究技术、发明了倾皿法 进行纯种分离、建立了细菌染色技术，是细菌学 的奠基人 伊万诺夫斯基：发现了病毒，打开了人类对细胞 生物与非细胞生物的认识，为研究生命起源找到 了重要对象，被后人称为“病毒学之父”。 巴斯德 (Louis Pasteur) 曲颈瓶实验 巴斯德
15、1、否定了微生物的“自然发生”学说； 2、解决了当时工、农、医方面提出的 许多难题，建立了巴氏消毒法等一系 列微生物学技术 ，推动了生产的发展： 3、奠定了微生物学的理论基础; 4、创造了一些微生物学实验方法. 柯赫(Koch) 1、发现了许多病原菌，如炭疽杆 菌、结核杆菌、霍乱弧菌等，提 出了确证传染病的病原学说； 2、改进了固体培养基的配料方法， 发明了倾皿法进行纯培养的概念 和方法； 3、创造了细菌染色的方法. 柯赫 伊万诺夫斯基 发现了病毒，打开了人类对 细胞生物与非细胞生物的认 识，为研究生命起源找到了 重要对象。 微生物学的发展 （1819世纪） 现代微生物学的发展 进入20世纪，
16、借助于生物化学、生物物理学等边 缘学科的理论支持和新技术的应用，微生物学向 分子水平的纵深方向发展。 几个重大突破： 1、转化因子的发现，为烟草花叶病毒及其“蛋白 质结晶”的提取，开启了分子遗传学的大门。 2、青霉素的发现，为抗生素的生产奠定基础。 3、电子显微镜的问世，为观察微生物的细微结构 提供了有力手段。 现代微生物学的发展 现代科学技术的推动下，微生物学在工业、农业、 医学等方面得到了广泛的应用，而微生物的生理 生化、遗传育种等方面的深入研究，也将推动生 物科学的发展。 在当前的国际掀起第四次工业革命的热潮中，生 物工程是重要内容，它包括四大工程：基因工程、 细胞工程、酶工程和微生物（发酵）工程，而四 大工程的基础是微生物工程，如有机酸、氨基酸、 抗生素、维生素、酿 酒、酶制剂、食用菌、农药、 菌肥等是都是利用微生物进行大量生产的。
