1、本课程的主要内容v绪论绪论v原核生物的形态、构造和功能原核生物的形态、构造和功能v真核微生物的形态、构造和功能真核微生物的形态、构造和功能v病毒和亚病毒病毒和亚病毒v微生物的营养和培养基微生物的营养和培养基v微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢v微生物生长及其控制微生物生长及其控制v微生物的遗传变异和育种微生物的遗传变异和育种v微生物的生态微生物的生态v传染与免疫传染与免疫v微生物的分类和鉴定微生物的分类和鉴定Cncnc-micro绪论绪论v什么是微生物什么是微生物v人类对微生物世界的认识史人类对微生物世界的认识史v微生物学的发展促进了人类的进步微生物学的发展促进了人类的进步v微生物的五大共性微生
2、物的五大共性v微生物及其分科微生物及其分科一、微生物（一、微生物（Microorganism，microbe）是一切不借助显微镜肉眼看不见或看不清楚的是一切不借助显微镜肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。微小生物的总称。q是一类个体微小、结构简单的低等生物是一类个体微小、结构简单的低等生物o肉眼不可见肉眼不可见o非细胞或单细胞或简单的多细胞非细胞或单细胞或简单的多细胞 o进化地位低，但具有生命的特征（同化和异进化地位低，但具有生命的特征（同化和异化作用、遗传和变异性、个体繁殖、对环境化作用、遗传和变异性、个体繁殖、对环境的感应性）的感应性）u原核类：细菌原核类：细菌,放线菌等放线菌等u真核类
3、：酵母菌真核类：酵母菌,霉菌霉菌u非细胞类：病毒非细胞类：病毒,类病毒类病毒,拟病拟病毒毒,朊病毒朊病毒u原生生物类：单胞藻原生生物类：单胞藻,原生动物原生动物微生物的类群微生物的类群v微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科学，研究的内容涉及微生物的形态结构、成分、学，研究的内容涉及微生物的形态结构、成分、分类鉴定、新陈代谢、生长繁殖、遗传变异、分类鉴定、新陈代谢、生长繁殖、遗传变异、进化、生态分布、微生物与自然界、微生物各进化、生态分布、微生物与自然界、微生物各类群之间、微生物与其他生物之间相互作用、类群之间、微生物与其他生物之间相互作用、相互影响以
4、及微生物在农业、工业、环境保护、相互影响以及微生物在农业、工业、环境保护、医疗卫生事业各方面的应用等。医疗卫生事业各方面的应用等。v任务：发掘、利用、改善和保护有益微生物，任务：发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，服务人类社会。控制、消灭或改造有害微生物，服务人类社会。微生物学的研究对象和任务微生物学的研究对象和任务二、人类对微生物世界的认识史二、人类对微生物世界的认识史v感性认识阶段（史前时期）感性认识阶段（史前时期）v形态学发展阶段（初创时期）形态学发展阶段（初创时期）v生理学发展阶段（奠基时期）生理学发展阶段（奠基时期）v分子生物学发展阶段（成熟时期）分子生物学
5、发展阶段（成熟时期）1 1、感性认识阶段（史前期）、感性认识阶段（史前期）细菌冶金细菌冶金 防重与治防重与治沤粪肥田沤粪肥田 刮骨疗毒刮骨疗毒提倡轮作提倡轮作 种痘防花种痘防花麦曲治泻麦曲治泻 制曲酿酒制曲酿酒丰富多彩的酒文化（一）远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料了醇香可口的饮料人类最早发明的酒人类最早发明的酒丰富多彩的酒文化（一）丰富多彩的酒文化（一）郑州殷代遗迹郑州殷代遗迹我国古代的酿酒作坊我国古代的酿酒作坊（四川新都县出土的汉代画像）（四川新都县出土的汉代画像）殷殷 商商 酒酒 具具丰富多彩的酒文化（二）丰富多彩的酒文化（二）公元前公元
6、前23002300年左右，埃及人酿制啤酒的场面年左右，埃及人酿制啤酒的场面丰富多彩的酒文化（丰富多彩的酒文化（三三 ）2 2、形态学发展阶段、形态学发展阶段 初创期初创期16641664年，英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜年，英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜Anthnoy van Leeuwenhoek1684年寄给皇年寄给皇家协会信的部家协会信的部分内容分内容AnthnoyAnthnoy van Leeuwenhoek van Leeuwenhoek与他的显微镜与他的显微镜本期特点本期特点代表人物和重要事件代表人物和重要事件促进本期因素促进本期因素1建立技术2寻病源菌 3描述生理4客
7、观对待5独立学科1人类温疫 2马铃蓍晚疫病3、生理学发展阶段（奠基期）、生理学发展阶段（奠基期）彻底否定了自然发生说彻底否定了自然发生说证实发酵由微生物引起证实发酵由微生物引起 巴斯德的功绩巴斯德的功绩免疫学免疫学预防接种预防接种发明巴氏消毒法发明巴氏消毒法无菌营养液出现微生物无菌营养液无生命出现加热无菌营养液无生命出现巴巴 斯斯 德德 的的雁颈瓶实验雁颈瓶实验巴巴斯斯德德与与自自然然发发生生说说巴斯德发现免疫现象巴斯德发现免疫现象几星期后几星期后42-4342-43o oC C下培养下培养的老龄炭疽菌的老龄炭疽菌获免疫力3737o oC C下培养下培养的新鲜炭疽菌的新鲜炭疽菌德国，乡村医生，
8、科赫德国，乡村医生，科赫科赫与疾病的病菌说科赫与疾病的病菌说健康者健康者接触传染物接触传染物感染得病感染得病病病 者者科赫的功绩科赫的功绩证实炭疽病因证实炭疽病因 炭疽杆菌炭疽杆菌发现结核病原菌发现结核病原菌结核杆菌结核杆菌科赫法则科赫法则发明培养基并用其纯化微生发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立物等一系列研究方法的创立划线法获得单菌落 科赫定理图示科赫法则科赫法则(证明某微生物是某疾病病原菌证明某微生物是某疾病病原菌的四项要求的四项要求)1、在患病动物中存在可疑病、在患病动物中存在可疑病原有机体，而健康动物中没原有机体，而健康动物中没有；有；2、可疑有机体在纯培养中生、可疑有机
9、体在纯培养中生长；长；3、纯培养中的可疑有机体细、纯培养中的可疑有机体细胞，能引起健康动物发病；胞，能引起健康动物发病；4、可疑有机体被再次分离，、可疑有机体被再次分离，并且和最初分离的有机体一并且和最初分离的有机体一样；样；伯利克画的爱尔兰土豆枯萎病的病源伯利克画的爱尔兰土豆枯萎病的病源微生物（微生物（18461846年）年）不同时期观察到的酵母菌细胞结构不同时期观察到的酵母菌细胞结构 1878 1878年，李斯特分离乳酸链球年，李斯特分离乳酸链球菌时用注射器和酒杯培养装置菌时用注射器和酒杯培养装置霉菌菌落周围出现抑制萄霉菌菌落周围出现抑制萄葡球菌生长的抑制现象葡球菌生长的抑制现象产黄青霉菌
10、落产黄青霉菌落细菌生长细菌生长抑制区域抑制区域正常细菌正常细菌生长区域生长区域 四、发展期四、发展期无酵母菌压汁酶功能的发现（无酵母菌压汁酶功能的发现（E.Buchner,1897)v发现微生物的代谢统一性发现微生物的代谢统一性v青霉素的发现推进了工业化培养技术的猛进青霉素的发现推进了工业化培养技术的猛进v寻找和研究微生物有益产物。化学药剂和抗寻找和研究微生物有益产物。化学药剂和抗生素发现和临床应用（生素发现和临床应用（1909-1935）v普通微生物学形成普通微生物学形成 v应用微生物学科扩大应用微生物学科扩大v相关学科相互渗透相关学科相互渗透J.D.Waston,H.F.C.Crick发现
11、发现DNA双螺旋模型双螺旋模型5、分子生物学发展阶段（成熟期）、分子生物学发展阶段（成熟期）成熟期特点成熟期特点v微生物学成为十分热门的前沿基础学科微生物学成为十分热门的前沿基础学科v微生物成为生物学研究中的最主要对象微生物成为生物学研究中的最主要对象v生物工程中，发酵工程是最成熟的应用生物工程中，发酵工程是最成熟的应用 技术技术三、微生物学的发展促进了人类的进步三、微生物学的发展促进了人类的进步v微生物与医药卫生微生物与医药卫生v微生物与农牧业微生物与农牧业v微生物与工业微生物与工业v微生物与食品微生物与食品v微生物与环保微生物与环保v微生物与生物工程（微生物与生物工程（21世纪的微生物学）
12、世纪的微生物学）用“工程菌”生产药物v干干 扰扰 素素v脑脑 菲菲 肽肽v胰胰 岛岛 素素v乙肝疫苗乙肝疫苗v众抗生素众抗生素v各种单克隆抗体免疫血清各种单克隆抗体免疫血清1、微生物与医药卫生、微生物与医药卫生2、微生物与农业和畜牧业、微生物与农业和畜牧业v微生物饲料微生物饲料v农用抗菌素农用抗菌素v生物农药生物农药v生物菌肥生物菌肥v微生物能源微生物能源微生物饲料微生物饲料 菌体蛋白饲料菌体蛋白饲料 饲饲 料料 酵酵 母母 维维 生生 素素 饲饲 料料 发发 酵酵 饲饲 料料 青青 贮贮 饲饲 料料农用抗菌素农用抗菌素 某些微生物能够产生具有抑制或杀某些微生物能够产生具有抑制或杀死植物病原菌
13、的物质死植物病原菌的物质,该物质称农用抗菌该物质称农用抗菌素。素。生物农药生物农药细菌农药细菌农药真菌农药真菌农药病毒农药病毒农药 生物菌肥生物菌肥主要是根瘤菌肥即含主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。固氮菌活菌的肥料。3 3、微生物与工业、微生物与工业v酶酶 工工 业业v氨基酸工业氨基酸工业v有机酸工业有机酸工业v新材料开发新材料开发v生生 物物 化化 工工v食食 品品 工工 程程4 4、微生物与饮食、调味品、微生物与饮食、调味品v青青 红红 方方 发酵面食发酵面食v酱，酱油，豆豉酱，酱油，豆豉 味味 精精v食食 用用 醋醋 食药用菌食药用菌v发酵饮料发酵饮料 食用色素食用色素v淹渍蔬菜淹渍
14、蔬菜 食品添加剂食品添加剂 5 5、微生物与环保、微生物与环保微生物处理腈纶废水的塔式滤池微生物处理腈纶废水的塔式滤池生物工程生物工程商品生产商品生产改造物种改造物种常规菌常规菌(或常规细胞株或常规细胞株)遗传工程遗传工程 细胞工程细胞工程“工程菌工程菌”（或（或“工程细胞工程细胞株株”）微生物工程微生物工程 酶工程酶工程 生物反应器工程生物反应器工程 经济效益经济效益 大量产品大量产品 社会效益社会效益 生态效益生态效益我国利用卫星回收搭载微生物培养（我国利用卫星回收搭载微生物培养（2000年年6月）月）21世纪微生物学展望世纪微生物学展望微生物基因组学研究将全面展开微生物基因组学研究将全面
15、展开以了解微生物之间、微与其他生物、微与环以了解微生物之间、微与其他生物、微与环境的相互作用为内容的微生物生态学、环境境的相互作用为内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等将在基因组信息微生物学、细胞微生物学等将在基因组信息的基础上获得长足发展。的基础上获得长足发展。微生物生命现象的特性和共性将更加受到重微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视视微生物与其他学科实现更广泛的交叉，获得微生物与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展新的发展微生物产业将呈现全新的局面微生物产业将呈现全新的局面 四、微生物的五大共性四、微生物的五大共性v体积小，面积大体积小，面积大v吸收多，转化快吸收多，转化
16、快v分布广，种类多分布广，种类多v生长旺，繁殖快生长旺，繁殖快v适应强，易变异适应强，易变异1、体积小，比表面积大、体积小，比表面积大单位：单位：um(10-6 m)或或nm(10-9m)2m0.5m杆菌杆菌80个杆菌肩并肩个杆菌肩并肩总宽度总宽度=1根头发丝的宽度根头发丝的宽度1500个杆菌首尾相连个杆菌首尾相连总长度总长度=1粒芝麻的长度粒芝麻的长度微生物的体积大小微生物的体积大小不同生物类型细胞大小的比较不同生物类型细胞大小的比较1、体积小，比表面积大、体积小，比表面积大微生物与其它生物种类的体积比较微生物与其它生物种类的体积比较动物的模式细胞动物细胞核细菌病毒动物、植物和微生物个体大小
17、尺度范围动物、植物和微生物个体大小尺度范围 1、体积小，比表面积大、体积小，比表面积大微生物的比表面积微生物的比表面积比表面积比表面积：个体的表面积与体积之比。：个体的表面积与体积之比。设定：人人的比表面积=1 则：(与人等重与人等重)大肠杆菌大肠杆菌比表面积=30万设球菌半径设球菌半径r球菌表面积球菌表面积(S)42球菌体积球菌体积(V)433比表面比表面=S/V3/r设球菌半径设球菌半径2球菌面积球菌面积(S)50.32球菌体积球菌体积(V)33.53比表面比表面=S/V50.3/33.51.5 一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大2、吸收多，转化快、吸收多，转化快人（人（50kg
18、）5001000g/d地鼠（体重地鼠（体重3g）3g/d大肠杆菌大肠杆菌 细胞重量细胞重量2000倍糖倍糖/h奶牛（奶牛（500kg）合成合成0.5kg蛋白质蛋白质/24h微生物细胞微生物细胞 合成自身重量合成自身重量30-40倍的细胞物质倍的细胞物质/24h吸收多吸收多转化快转化快一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大二、吸收多，转化快二、吸收多，转化快3、生长旺，繁殖快、生长旺，繁殖快大肠杆菌大肠杆菌在合适的生长条件下在合适的生长条件下：12.520分钟分钟 繁殖繁殖1代代每小时每小时 分裂分裂3代，由代，由1个变成个变成8个。个。经经24小时小时 分裂分裂72代，重约代，重约472
19、2吨吨经经48小时小时 可产生可产生2.21043个后代。个后代。地球重的地球重的4000倍倍一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大二、吸收多，转化快二、吸收多，转化快三、生长旺，繁殖快三、生长旺，繁殖快4、适应性强，易变异、适应性强，易变异1、对营养物质的利用上的适应性。、对营养物质的利用上的适应性。2、对环境条件尤其是恶劣的、对环境条件尤其是恶劣的“极端环境极端环境”的适应性。的适应性。耐耐0196低温低温 耐耐250300的高温的高温 耐盐（饱和盐水）耐盐（饱和盐水）耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子）耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子）耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗
20、辐射适应性强适应性强一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大二、吸收多，转化快二、吸收多，转化快三、生长旺，繁殖速三、生长旺，繁殖速4、适应性强，易变异、适应性强，易变异易变异易变异青霉素生产菌的发酵水平青霉素生产菌的发酵水平1940年 每毫升20单位2000年 每毫升10万单位青霉素的使用剂量：青霉素的使用剂量：1940年 10万元单位/次1980年：输液80万单位/次2000年：输液800万-1000万单位/次青霉素对金黄色葡萄球菌最低抑制浓度0.02g/ml200g/ml一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大二、吸收多，转化快二、吸收多，转化快三、生长旺，繁殖快三、生长旺，繁殖
21、快四、适应性强，易变异四、适应性强，易变异5、分布广，种类多、分布广，种类多微生物在自然界的分布：微生物在自然界的分布：无处不在，无孔不入无处不在，无孔不入土壤土壤空气空气水域水域生物体内外生物体内外极端环境极端环境正常环境正常环境高空高空深海底深海底2000米深的地层米深的地层温泉温泉分布广分布广一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大二、吸收多，转化快二、吸收多，转化快三、生长旺，繁殖快三、生长旺，繁殖快四、适应性强，易变异四、适应性强，易变异5、分布广，种类多、分布广，种类多60年前，中国人乘飞机采集年前，中国人乘飞机采集了了160米到米到5300米的高空的气米的高空的气样并分析了其
22、中的微生物发样并分析了其中的微生物发布状况。布状况。一、体积小，比表面积大一、体积小，比表面积大二、吸收多，转化快二、吸收多，转化快三、生长旺，繁殖快三、生长旺，繁殖快四、适应性强，易变异四、适应性强，易变异5、分布广，种类多、分布广，种类多地球上的微生物：地球上的微生物：估计有估计有100万种以上万种以上已发现的微生物：已发现的微生物：约有约有10万种万种已开发利用的微生物：已开发利用的微生物：约约1000种种 微生物的微观性微生物的微观性研究手段的限制研究手段的限制分离培养的局限分离培养的局限种类多种类多（1）物种的多样性）物种的多样性（2）生理代谢类型的多样性）生理代谢类型的多样性（3）
23、代谢产物的多样性）代谢产物的多样性（4）遗传基因的多样性）遗传基因的多样性（5）生态类型的多样性）生态类型的多样性种类种类多多微生物的微生物的“生物界之最生物界之最”个体最小个体最小 数量最多数量最多 分布最广分布最广 形态最简形态最简 变异最易变异最易 起源最早起源最早 胃口胃口最大最大 抗性最强抗性最强 食谱最广食谱最广 休眠最长休眠最长 界级最宽界级最宽 繁殖最快繁殖最快 种类最多种类最多发现最晚五、微生物学及其分科五、微生物学及其分科微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科学。微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科学。主要参考书主要参考书 微生物生物学（第八版），微生物生物学（第八版
24、），M.T.马迪根等，马迪根等，2001，科学出，科学出版社学版社学 微生物学教程，周德庆，微生物学教程，周德庆，2003，高等教育出版社，高等教育出版社 现代食品微生物学现代食品微生物学 徐岩等译徐岩等译 第五版，第五版，2001年，中国轻年，中国轻工出版工出版 微生物学，沈萍，微生物学，沈萍，2002年，高等教育出版年，高等教育出版 微生物世界，美，微生物世界，美，第五版，第五版，微生物学，余大绂，李季伦，微生物学，余大绂，李季伦，农业微生物学实验技术，李阜棣，喻子牛等，农业微生物学实验技术，李阜棣，喻子牛等，1996，中国，中国农业出版农业出版 微生物学实验，沈萍，范秀容等，微生物学实验，沈萍，范秀容等，1999，高等教育出版社，高等教育出版社www.微微生生物物学学相相关关网网站站
