02-微生物：人类离不开的亲密伙伴课件

微生物的世界
微生物：人类离不开的“亲密”伙伴陈向东武汉大学
微生物：人类离不开的“亲密”伙伴
⚫何为微生物？
⚫微生物的基本特点？
⚫微生物们在哪里？
⚫微生物与我们的关系？
1
何为微生物？
一切肉眼看不见或看不清的微小生物
个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜甚至
电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物
细菌酵母病毒
个体小
测量单位：微米（μm）或纳米（nm）
不同放大倍数下细菌和针尖的对比（扫描电镜照片）图片引自：
个体小
测量单位：微米（μm）或纳米（nm）
杆菌的平均长度：2μm
1500个杆菌首尾相连=1粒芝麻的长度
10亿～100亿个细菌加起来的质量=1mg 面积/体积比：大肠杆菌= 30万（人= 1）这样大的比表面积特别有利于与周围环境进行物质、能量、信息的交换。

微生物的其他很多属性都和这一特点密切相关
微生物的代谢途径和获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的
例如：纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有毒有机物等物质均可被微生物作为粮食
消耗自身质量2000倍食物的时间：大肠杆菌1小时
人500年
1个大肠杆菌细胞质量约10–12g，平均20分钟繁殖一代24小时后：4.7×1021个后代，总质量达4722 吨
48小时后：2.2×1043个后代，总质量达2.2×1025 吨
相当于4000个地球的质量！
3 微生物们在哪里？
⚫微生物个体微小，看不见、摸不着
⚫但它们食谱广、胃口大、繁殖快，在地球上几乎无处不在
⚫我们时刻都生活在微生物的“海洋”中
土壤是微生物的大本营
随便抓起一把泥土，里面的微生物数量都远远超过地球上人口的总和
土壤中的微生物（扫描电镜照片）
图片引自：Brock Biology of Microorganisms，8th ed.
每张人民币平均含菌量17.8万个，1元、5角、1角面额的纸币，每张附带的细菌数更高达1800万个
人民币在流通过程中接触人员众多，层次复杂，已成为致病细菌传播的重要途径之一
信息来源：http://y.tt/53050500070en.html
纸币上的微生物（扫描电镜照片，标尺=50 m m）图片引自：Frank Vriesekoop等, Microorganisms (2016), 4, 42美元
人民币日元澳元
每天使用的手机上满是细菌
图片引自：2010年7月30日英国《每日邮报》
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/cm
2
图片来自：David M. Phillips
人体体表及体内存在大量的微生物口腔：细菌种类超过500种
口腔中的细菌（扫描电镜照片）
图片引自：Brock Biology of Microorganisms，8th ed.
人体体表及体内存在大量的微生物肠道：微生物总量达100万亿；
粪便干重的1/3是细菌；
亿
每克粪便的细菌总数达1000 Array图片来自：David M. Phillips
喷嚏：每个喷嚏飞沫含0.45万～15万个细菌
图片引自：Brock Biology of Microorganisms，8th ed.
我们时时刻刻与微生物“共舞”
是祸？是福？
微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！
4 微生物与我们的关系某些微生物是人类的敌人引起人和动植物各种疾病
肺结核、肝炎、
艾滋病、疯牛病、
埃博拉病、禽流感、寨卡病、
稻瘟病、马铃薯晚疫病、葡萄霜霉病、……
天花是已知的最古老疾病，也曾是欧洲人征服美洲的帮凶图片来自：www.who.int/en ；
3000多年前可能死于天花的埃及法老RamsesⅤ的木乃伊
（木乃伊脸上的天花疤痕）
欧洲殖民者将带有天花病毒的毛毯送给印第安人
中世纪的鼠疫流行改变了欧洲的历史进程
“The Triumph of Death”
维也纳鼠疫柱by Pieter Brueghel the Elder
2003年的SARS彻底改变了我国的公共卫生体系
2004年，同时批准成立了三个国家重点实验室：
传染病预防控制国家重点实验室（中国疾病预防与控制中心）
病原微生物生物安全国家重点实验室（军事医学科学院）
病毒学国家重点实验室（武汉大学&中国科学院武汉病毒研究所）
某些微生物是人类的敌人
造成食物、饲料的腐烂变质
全世界每年有2%的粮食、饲料因腐烂变质
不能食用、饲用
几乎所有产品、材料都会受到微生物霉腐作用的影响纤维制品、木制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品；光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料；各种电讯器材、文物、书画等
某些微生物可造成环境污染
水的富营养化作用导致藻类过量生长，形成水华（淡水湖泊）、赤潮
（海洋）某些微生物是人类的敌人
如果
现在的地球上没有了微生物
会发生什么？
微生物是自然界物质循环的关键环节
身体的正常菌群是人及动物健康的基本保证
⚫提供机体所必需的营养物质
⚫帮助消化
⚫机体生理屏障的重要组成，通过生
态竞争排阻、抑制外来致病菌
人体中共生微生物的细胞数量10倍于
人体的自身细胞，它们对人体健康的
作用和影响是不能忽视的
微生物丰饶的“物产”不断提升着人类生活的品质
面包、馒头、酸奶、酒、酱油、醋等食品；
丙酮、丁醇、乙醇等化工原料；
青霉素、四环素等药品；
……
微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！
可以说，微生物与人类关系的重要
性，你怎么强调都不过分。

微生物
是一把十分锋利的双刃剑，它们在
给人类带来巨大利益的同时也带来
“残忍”的破坏。

它给人类带来的
利益不仅是享受，而且实际上涉及
人类的生存。

引自：微生物学（第8版），高等教育出版社，2016
5 小结
⚫何为微生物？
⚫微生物的基本特点？⚫微生物们在哪里？
⚫微生物与我们的关系？个体微小的所有生物
个体小、食谱广、胃口大、繁殖快我们时刻生活在“微生物的海洋”中既是敌人，更是朋友
问题：既然微生物对我们如此重要，该如何研究和利用这些看不见、摸不着的微小生物？
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某些微生物是人类的敌人
引起人和动植物各种疾病
肺结核、肝炎、
艾滋病、疯牛病、
埃博拉病、禽流感、寨卡病、
稻瘟病、马铃薯晚疫病、葡萄霜霉病、……。