1、HelloHelloEveryoneEveryonegood afternoon!good afternoon!动物的类群微生物学主讲教师：徐淑霞河南农业大学生命科学学院 参考书：沈萍，微生物学，高等教育出版社 杨苏声，微生物生物学，科学出版社 王贺祥，农业微生物学，中国农大出版社 李阜棣，微生物学，中国农业出版社教材：周德庆，微生物学教程（第二版），高等教育出版社相关网站：中国微生物学会：http:/ 中国科学院微生物研究所：http:/ 生物谷：http:/ 微生物学-生命经纬：http:/ 中国农业大学微生物系：http:/ 华中农业大学微生物学：http:/ 武汉大学微生物教学网站：h
2、ttp:/202.114.65.51/fzjx/wsw/绪论第一章：原核微生物 第二章：真核微生物 第三章：非细胞生物（病毒和亚病毒）第四章：微生物的营养和培养基第五章：微生物的新陈代谢目录第六章：微生物的生长及其控制 第七章：微生物的遗传变异和育种 第八章：微生物的生态 第九章：传染与免疫 第十章：微生物的分类和鉴定目录绪 论 Introductionv 第一节：微生物微生物Microorganismv第二节：微生物学第二节：微生物学Microbiology 绪论第一节：微生物第一节：微生物（Microorganism）一、微生物的概念一、微生物的概念 二、微生物与人类、特别是农业的关系二、
3、微生物与人类、特别是农业的关系 三、微生物的命名法三、微生物的命名法 四、微生物的共同特点四、微生物的共同特点绪论一、微生物的概念概念 微生物是一类形体微小、单细胞或个体较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称。简单地说是人们对肉眼看不见的或看不清楚的微小生物的总称。根据细胞结构的有无可分为细胞结构微生物（细胞结构微生物（原核原核和真核和真核）和非细胞结构微生物（非细胞结构微生物（病毒、类病毒病毒、类病毒）。绪论第一节哪些是微生物？哪些是微生物？这些都是微生物 约在约在17世纪，林奈（世纪，林奈（Linnaeus,17071778）提出生物可以划分为；）提出生物可以划分为；植物植物动物
4、动物 18世纪，由于显微镜制造上的发展，世纪，由于显微镜制造上的发展，人类发现在自然界还存在许多肉眼看不清人类发现在自然界还存在许多肉眼看不清的微小生物。的微小生物。1866年，海格尔（年，海格尔（E.H.Haeckle）提出将生物）提出将生物分为植物界、动物界和原生生物界。分为植物界、动物界和原生生物界。原生生物界是由低等生物组成（微生物）。原生生物界是由低等生物组成（微生物）。生物界生物界植物界植物界动物界动物界 原生生物界原生生物界 20世纪世纪40年代，依靠电子显微镜，年代，依靠电子显微镜，人类发现所有生物的细胞核可区分为二人类发现所有生物的细胞核可区分为二类，即类，即真核和原核真核和
5、原核。在原生生物界中，有真核的生物，在原生生物界中，有真核的生物，也有原核的生物，因此海格尔提出的原也有原核的生物，因此海格尔提出的原生生物界实际上包括了在进化上相差很生生物界实际上包括了在进化上相差很远的生物种类。远的生物种类。1969年，年，R.H.Whittaker提出了将生物提出了将生物分为五界：分为五界：生物界生物界植物界植物界动物界动物界 原生生物界原生生物界真菌界真菌界细菌界细菌界生物六界生物六界生物界生物界植物界植物界动物界动物界 原生生物界原生生物界真菌界真菌界细菌界细菌界病毒界病毒界 Woese和和Wolfe（1970）在对代表性的细菌类）在对代表性的细菌类群的群的16S
6、rRNA的碱基序列进行比较研究后发现产的碱基序列进行比较研究后发现产甲烷细菌甲烷细菌(methanogens)与其它细菌（或称为真与其它细菌（或称为真细菌，细菌，eubacteria）有明显的区别，进一步的研）有明显的区别，进一步的研究又发现极端嗜盐细菌究又发现极端嗜盐细菌(extreme halophiles)和嗜和嗜热酸细菌（热酸细菌（thermo-acidophiles）的）的16S rRNA谱也与谱也与产甲烷细菌相似。产甲烷细菌相似。这三类细菌在厌氧、高温和强酸的条件下这三类细菌在厌氧、高温和强酸的条件下生活，与地球上生命出现初期的环境相似，因生活，与地球上生命出现初期的环境相似，因此
7、将它们命名为古菌。此将它们命名为古菌。根据上述研究结果，根据上述研究结果，1978年由年由R.H.Whittaker 和和 L.Margulis 提出了著名的提出了著名的3 3原原界界(Urkingdom)学说。学说。该学说认为，在生物进化的早期，各该学说认为，在生物进化的早期，各种生物存在一个共同祖先，由这一共同祖种生物存在一个共同祖先，由这一共同祖先分先分3条路线进化，形成了条路线进化，形成了3个原界，既古菌个原界，既古菌原界、真细菌原界和真核原界。原界、真细菌原界和真核原界。古菌原界古菌原界：产甲烷细菌、极端嗜盐细菌：产甲烷细菌、极端嗜盐细菌 和嗜热酸细菌和嗜热酸细菌真细菌原界真细菌原界
8、：蓝细菌和除古菌外的其它：蓝细菌和除古菌外的其它 原核生物原核生物真核原界真核原界：原生生物、真菌、动物和植：原生生物、真菌、动物和植物物 微生物包括全部古菌原界，真细菌原微生物包括全部古菌原界，真细菌原界和真核原界中的真菌、单细胞藻类和原界和真核原界中的真菌、单细胞藻类和原生动物，以及非细胞形态的病毒。生动物，以及非细胞形态的病毒。微生物不是生物分类学上的单位。微生物不是生物分类学上的单位。Bacteria(细菌）细菌）Cyanobacteria（蓝细菌）Actinomycetes(放线菌）放线菌）Molds(霉菌霉菌)Yeast(酵母菌）酵母菌）二、微生物与人类，特别是二、微生物与人类，特
9、别是 农业的关系农业的关系 （4）引起水华和赤潮微生物的作用微生物的作用绪论第一节微生物引起人类病害微生物引起人类病害微生物引起动植物病害，微生物引起动植物病害，食品腐败食品腐败生生 产产 食食 品品生生 产产 药药 物物污污 水水 处处 理理降降 解解 农农 药药增增 加加 土土 壤壤 肥肥 力力三、三、微生物的命名（微生物的命名（Linnaeus双名法）双名法）学名学名=属名（名词）属名（名词）+种名（形容词）种名（形容词）属名属名规定了微生物的主要形态特征、生理特征等，规定了微生物的主要形态特征、生理特征等，种名种名往往补充说明微生物的颜色、形状、用途等。往往补充说明微生物的颜色、形状、
10、用途等。如：黑曲霉如：黑曲霉Aspergillus niger注意：注意：学名在书写时要用斜体字，属名第一个字母大学名在书写时要用斜体字，属名第一个字母大写，种名要小写。如写，种名要小写。如大肠杆菌大肠杆菌（Escherichia coli Castellani and Chalmers）.如果没有鉴定到种时，如果没有鉴定到种时，可只写属名，也可在其后加可只写属名，也可在其后加sp.或或ssp.如如芽孢杆菌属芽孢杆菌属(Bacillus)或（或（Bacillus ssp.)绪论第一节四四、微生物的共同特点、微生物的共同特点绪论第一节 1 1、体积小，面积大、体积小，面积大 微生物的共同特点微生
11、物的共同特点1比面值：比面值：某一物体单位体积所占有的表面积称为比面值（surface to volume ratio)比面值=表面积/体积 =4r2/(4/3)r3 =3/r 微生物的描述单位单位：细菌及霉菌用微米微米m、病毒一般用纳米纳米nm边长体积表面积比面值1.0cm16cm261.0mm103 60cm2600.1mm106 600cm26000.01mm109 6000cm260001.0m1012 6m260 0000.1m1015 60m2600 0000.01m1018 600cm26 000 000绪论第一节2 2、吸收多，转化快、吸收多，转化快 微生物的共同特点微生物的共
12、同特点2 吸收、转化物质速度极快。吸收、转化物质速度极快。酵母菌：酵母菌：1公斤每天可发酵几千公斤糖生成公斤每天可发酵几千公斤糖生成 酒精。酒精。乳酸菌：乳酸菌：(发酵乳糖的细菌发酵乳糖的细菌)每每1小时产乳酸是其小时产乳酸是其 体重的体重的100010000倍。倍。3 3、生长旺，繁殖快、生长旺，繁殖快 微生物的共同特点微生物的共同特点3 生长最快的动物肉仔鸡：生长周期要二个月。生长最快的动物肉仔鸡：生长周期要二个月。大豆：生长周期至少大豆：生长周期至少100天。天。大肠杆菌（大肠杆菌（E.coli）在适宜条件下在适宜条件下37时的时的世代时间为世代时间为18min，每，每24 h可分裂可分
13、裂80次，即次，即增殖数为增殖数为 280=1.21024=5000吨吨 在发酵工业上，利用微生物的这一特性可以大大提高生产效率，缩短发酵周期。在生物学基本理论的研究上，微生物具有极大的优越性，研究周期短，空间需求少，经费消耗低，产生效率高。4 4、适应强，易变异、适应强，易变异微生物的共同特点微生物的共同特点4 营养来源广泛：营养来源广泛：“无论多高明的化学家，只无论多高明的化学家，只要他合成一种化合物，无论这种合化物多么复要他合成一种化合物，无论这种合化物多么复杂，自然界早就存在能分解这种化合物的微生杂，自然界早就存在能分解这种化合物的微生物。物。”不受地理、季节、气候等自然条件的不受地理
14、、季节、气候等自然条件的限制。限制。从无机物到有机物；从无毒物到有毒物；从结构简从无机物到有机物；从无毒物到有毒物；从结构简单到结构复杂的物质，微生物都能利用和降解。单到结构复杂的物质，微生物都能利用和降解。微生物有极其灵活的适应性，这是高等动植物微生物有极其灵活的适应性，这是高等动植物无法比拟的，诸如抗无法比拟的，诸如抗热热性、抗性、抗寒寒性、抗性、抗盐盐性、抗性、抗酸酸性、抗性、抗压力压力等能力。例如：在海洋深处的某些硫细等能力。例如：在海洋深处的某些硫细菌可在菌可在250-300之间生长；嗜盐细菌可在饱和盐之间生长；嗜盐细菌可在饱和盐水中正常生长繁殖；水中正常生长繁殖；Thiobacil
15、lus thiooxidans(氧化氧化硫杆菌硫杆菌)在在pH1-2酸性环境中生长。酸性环境中生长。Bacillus.sp.(未定未定名名)的芽孢在琥珀内蜜蜂肠道中已保存了的芽孢在琥珀内蜜蜂肠道中已保存了2500万年万年-4000万年。万年。微生物的自然变异频率可达微生物的自然变异频率可达10-510-10，变变异可涉及到任何形状，形态构造，代谢途径，异可涉及到任何形状，形态构造，代谢途径，生理特性，抗原抗性，产物种类，产物数量生理特性，抗原抗性，产物种类，产物数量等等 容易发生变异：（实例）产黄青霉：生产青霉素的菌种产黄青霉：生产青霉素的菌种 1943年：生产能力20U/ml 现在：生产能力
16、5万单位/ml甚至更高。20世纪40年代：10万单位/每个病人每天 现在：100万单位/每个病人每天（即便是新生儿40万单位/每个病人每天，严重时可达到上千万单位，甚至上亿）5 5、种类多，分布广、种类多，分布广 微生物的共同特点微生物的共同特点5动物：动物：150万种，植物：万种，植物：50万种万种 微生物每年仍有几百上千的新种在被发现，估计微生物每年仍有几百上千的新种在被发现，估计数目在数目在50万至万至600万种之间。万种之间。原核生物：原核生物：3500种种 病毒：病毒：4000种种 20多万种：多万种：真菌：真菌：9万种万种 原生动物和藻类：原生动物和藻类：10万种万种（1）种类多种
17、类多5 5、种类多、分布广、种类多、分布广 微生物的共同特点微生物的共同特点5（2）分布广）分布广 在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹。如：在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹。如：人体体腔（人体体腔（100-400种），其中数量最多的是种），其中数量最多的是（脆弱拟杆菌），（脆弱拟杆菌），万米深海的硫细菌，85公里高空的微生物；地层下128米和427米的沉积岩中的细菌。绪论第一节地点地点微生物数量（个微生物数量（个/m3)空气空气北极（北纬北极（北纬80）01海洋上空海洋上空12市区公园市区公园200城市街道城市街道5,000集体宿舍集体宿舍20,000畜舍畜舍1,000,0002,000,0
18、00 不同地点微生物的分布情况不同地点微生物的分布情况 A：十几亿几十亿个 B：流感患者一声咳嗽，可散播约有10万个病菌；一个喷嚏约含有100万个病菌。C：1000个左右 日常生活中的微生物数字日常生活中的微生物数字A、1克肥沃的土壤中微生物的数目？克肥沃的土壤中微生物的数目？B、一个流感病人一声咳嗽，一个喷嚏会有多少个、一个流感病人一声咳嗽，一个喷嚏会有多少个病菌？病菌？C、一张纸币上大约会多少个细菌？、一张纸币上大约会多少个细菌？第二节第二节 微生物学微生物学Microbiology 一、微生物学的概念、研究内容一、微生物学的概念、研究内容 二、微生物学的分支学科二、微生物学的分支学科 三
19、、微生物学的发展史三、微生物学的发展史绪论第二节一、微生物学的概念、研究内容一、微生物学的概念、研究内容 研究微生物及其生命活动规律和应用的学科研究微生物及其生命活动规律和应用的学科。研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。微生物学诞生于动规律及其应用的一门学科。微生物学诞生于19世世纪中期。纪中期。研究内容：涉及微生物形态结构、分类鉴定、生理、形态结构、分类鉴定、生理、生态、营养、遗传变异以及微生物之间的关系生态、营养、遗传变异以及
20、微生物之间的关系等。另外还要涉及微生物和其他生物之间，微生物在自然界物质循环中的作用，微生物在工农业生产中的作用等绪论第二节二、微生物学的分支学科二、微生物学的分支学科 普通微生物学普通微生物学 微生物形态学微生物形态学 微生物分类学微生物分类学 微生物生理学微生物生理学 微生物生物化学微生物生物化学 微生物生态学微生物生态学 微生物遗传学微生物遗传学 细胞微生物学细胞微生物学 细菌学细菌学 放线菌学放线菌学 真菌学真菌学 病毒学病毒学 噬菌体学噬菌体学 藻类学藻类学 支原体学支原体学 厌氧微生物学厌氧微生物学 原生动物学原生动物学绪论第二节以研究微生物本身分以研究微生物本身分以研究对象分以研
21、究对象分 工业微生物学工业微生物学 农业微生物学农业微生物学 食品微生物学食品微生物学 乳品微生物学乳品微生物学 医学微生物学医学微生物学 兽医微生物学兽医微生物学 抗生素学抗生素学 免疫学免疫学 土壤微生物学土壤微生物学 水域微生物学水域微生物学 环境微生物学环境微生物学 沼气发酵微生物学沼气发酵微生物学 水产微生物学水产微生物学 海洋微生物学海洋微生物学 分析微生物学分析微生物学 实验微生物学实验微生物学 发酵微生物学发酵微生物学 预防微生物学预防微生物学绪论第二节以应用方面分以应用方面分三、微生物学的发展史三、微生物学的发展史 1 史前时期史前时期人类对微生物的认识与利用 2 微生物学初
22、创时期微生物学初创时期微生物形态认识时期 3 微生物学奠基时期微生物学奠基时期微生物生理学发展时期 4 微生物学发展时期微生物学发展时期微生物生物化学发展时期 5 微生物学成熟时期微生物学成熟时期微生物分子生物学发展时期绪论第二节1史前时期史前时期（约（约8000年前年前1676）酿酒，制醋，制酱 种植豆科植物 积肥，沤粪 消毒，灭菌 麦角治病绪论第二节2 微生物学初创时期微生物学初创时期（16761861）Robert Hooke（英）1665年设计显微镜，并观察高等植物和霉菌等 Anthony van Leewenhoek（荷16321723），1676年用自制显微镜观察到了细菌和原生动物
23、。第二节绪论Robert Hooke的单筒复式显微镜Leewenhoek3 微生物学奠基时期微生物学奠基时期（18611897）代表性人物代表性人物 Luise Pasteur(巴斯德巴斯德18221895)Robert Koch（柯赫（柯赫18431910）绪论Louis Pasteur(1822-1895)Robert Koch(1843-1910)Luise Pasteur(法国、巴斯德法国、巴斯德18221895)微生物学之父微生物学之父 贡献：1 彻底否定了自然发生说彻底否定了自然发生说 2 证实发酵是由微生物引起的证实发酵是由微生物引起的 3创立了免疫学原理和预防接种方法创立了免疫
24、学原理和预防接种方法 4 医学上发现了引起人畜病害的病原体医学上发现了引起人畜病害的病原体 5巴斯德消毒法的建立和家蚕软化病的解决巴斯德消毒法的建立和家蚕软化病的解决绪论第二节Robert Koch（柯赫（柯赫18431910）德国细菌学家德国细菌学家 确证了炭疽病、结核病和霍乱病的病原菌确证了炭疽病、结核病和霍乱病的病原菌 建立了分离纯化微生物的实验技术建立了分离纯化微生物的实验技术 建立了柯赫法则建立了柯赫法则（Kochs postulates）绪论第二节4 微生物学发展时期微生物学发展时期（18971953）进入微生物进入微生物生物化学生物化学研究水平研究水平提出了酶提出了酶的概念的概念
25、 应用微生物的分支学科进一步扩大应用微生物的分支学科进一步扩大出现出现抗生素等新学科抗生素等新学科 出现寻找有益微生物代谢产物的热潮出现寻找有益微生物代谢产物的热潮 普通微生物学形成普通微生物学形成美国美国M.Doudoroff 各相关学科和技术相互渗透交叉促进，加速各相关学科和技术相互渗透交叉促进，加速了微生物学的发展了微生物学的发展绪论第二节5 微生物学成熟时期微生物学成熟时期(1953至今）至今）代表性人物代表性人物 J.D.Watson&H.F.C.Crick绪论第二节 特点特点 成为以应用为主的学科，前沿基成为以应用为主的学科，前沿基础学科础学科 逐步进入逐步进入分子生物学分子生物学
26、水平水平 微生物已成为新兴生物工程中的微生物已成为新兴生物工程中的主角主角绪论第二节附：微生物学的发展与人类的关系 微生物学的发展与人类的医疗保健微生物学的发展与人类的医疗保健 外科消毒术的建立，（外科消毒术的建立，（lister,1865)探寻人畜病原菌，探寻人畜病原菌，免疫防治的应用，免疫防治的应用，化学药物治疗，化学药物治疗，抗生素治疗，抗生素治疗，生化药物微生物生产中遗传工程和生物工程技术的应用生化药物微生物生产中遗传工程和生物工程技术的应用 微生物学的发展与农业技术进步微生物学的发展与农业技术进步 以菌治虫，以菌治病，以菌治草以菌治虫，以菌治病，以菌治草 以菌增肥，以菌促长，以菌增肥
27、，以菌促长，以菌作饲料，以菌作药物，以菌作蔬菜以菌作饲料，以菌作药物，以菌作蔬菜 以菌产沼气以菌产沼气绪论第二节 微生物学的发展对生物学基础理论研究的巨大微生物学的发展对生物学基础理论研究的巨大贡献贡献促进许多重大理论问题的突破促进许多重大理论问题的突破是生物学的三大来源和三大支柱（生物化学，微是生物学的三大来源和三大支柱（生物化学，微生物学和遗传学）之一生物学和遗传学）之一遗传学研究对象的微生物化促进了经典遗传学向遗传学研究对象的微生物化促进了经典遗传学向分子遗传学的发展分子遗传学的发展微生物是基因工程中供体、载体、工具酶和受体微生物是基因工程中供体、载体、工具酶和受体的主要提供者的主要提供者高等生物研究与应用中日益微生物化高等生物研究与应用中日益微生物化微生物学研究中的实验技术与设备向生命科学各微生物学研究中的实验技术与设备向生命科学各领域研究迅速扩散，在方法学上作出贡献领域研究迅速扩散，在方法学上作出贡献绪论第二节学习要点学习要点 微生物、微生物学的概念微生物、微生物学的概念 微生物的分类系统，重点微生物的分类系统，重点六界系统六界系统和和三原界三原界 微生物的微生物的命名命名方法，掌握含义方法，掌握含义 微生物的微生物的特点特点，五点，五点 微生物学的微生物学的奠基人奠基人及其主要贡献及其主要贡献返回总目录返回总目录绪论第二节
