微生物学 绪论

南极Vostok湖冰芯样品中的微生物
4.胃口大、食谱广
消耗自身重量1000倍食物的时间： 大肠杆菌：0.5小时 人：100年（按每人50kg体重，每年 消耗500kg食物计算） 微生物的食谱之广也是动植物无法比拟的！
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、 氰化物等各种有机物均可被作为食物。
四.发展期（生化水平研究阶段）
（1897~1953年） 1897年德国科学家E. Buchner用无细胞的 酵母菌压榨汁中的“酒化酶”（Zymase）对葡 萄糖进行酒精发酵成功，从而开创了微生物生 化水平研究的新时期。
1929年英国人A.Fleming发现青霉素（在长有青 霉的周围不长葡萄球菌）。
微生物（Microorganism）是对所有个体 微小的单细胞和结构极为简单的多细胞、甚至 无细胞结构的低等生物的统称。 包括原核微生物、真核微生物和非细胞结 构的生物。 单细胞：大肠杆菌、乳酸杆菌
结构简单多细胞：霉菌
无细胞结构：病毒
二.微生物的类群
真细菌
细菌—球菌
微 生 物 真核微生物—草履虫 的 真核微生物 类 群
5.易培养、繁殖快
多数微生物可以在简单的人工培养基或天然培 养基上生长，这是因为微生物的营养要求简单，必 须的营养物较少。 微生物细胞体积小，表面积大，表面积与体积 之比大，易于吸收营养物质和排除代谢废物，因此， 代谢旺盛，繁殖速度惊人。
例如大肠杆菌在37°C下牛奶中的分裂代时为 12.5分钟，若以平均20分钟计，则单个细菌经24小时 可产生4722×1021个后代，总重达4722吨。若将细菌 平铺在地表面，能将地球表面覆盖。
二.开创期(形态描述阶段)
从1676年吕文虎克用自制显微镜观察到微生物个体细 胞起到1861年止，主要对微生物进行形态观察与描述。
代表性人物： 荷兰的眼镜商、 微生物学的创始 人——吕文虎克 (Anthony van Leeuwenhoek， 1632~1723)。
观察雨水、污水、血液、体液、辣椒水、腐败物 质、有机物质水浸液、酒、醋、黄油、牙垢等物 质，看到有各种微小的生物，称为“微动体”。
科 赫 法 则
a. 在患传染病的动物体中可分离出相应的病原微生物， 而该微生物在健康动物体内不存在。
b. 可将病原微生物从动物体内分离出来，在体外进行 纯培养。 c. 该病原微生物的纯培养物接种到敏感动物后，可引 起相应的典型病症。 d. 该微生物可从患病动物体内重新分离出来，并可再 次进行纯培养，且与原始的病原微生物相同。
三.奠基期（生理水平研究阶段）
从1861年巴斯德提出“胚种学说” 起到1897年止 。
该时期的微生物学研究的特点是：
（1）建立了研究微生物所必需的方法和技术，从而 克服了认识微生物的第二、三、四个障碍。 （2）借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生 物的“黄金时代”。
（3）开始将微生物学从形态描述推进到生理学研究 的新水平。
此阶段的微生物学研究有以下特点：
（1）微生物学研究进入生化水平的研究阶段。
（2）应用微生物的分支学科更为扩大，出现了抗生素 等新学科。
（3）开始寻找微生物的有益代谢产物，出现了微生物 学史上的第二个“淘金热” 。 （4）研究微生物基础生物学的综合性学科—— 《普通 微生物学》开始形成，其代表人物是美国加州大 学伯克利分校的M. Doudoroff。 （5）各相关学科和技术相互渗透、相互促进，加速了 微生物学的发展。
微生物学
绪 论
教学内容
1.掌握微生物与微生物学的概念 2.了解微生物学的发展史 3.掌握微生物的特点 4.了解微生物在生物界的地位 5.掌握真原核微生物的主要区别 6.了解微生物对于人类的重要性
第一节 微生物与微生物学
一.微生物 二.微生物的类群
三.微生物学及其任务
四.微生物学的分科
一.微生物
按应用范围分
第二节 微生物学的发展史
认识微生物的 “四大障碍”： “个体微小、群体外貌不显、种间杂居混生和因果难联”
微生物学的发展大致可划分五个时期：
微 生 物 学 的 发 展 史
史前期 开创期 奠基期 发展期 成熟期
一.史前期（朦胧阶段）
8000年前我国开始出现曲蘖酿酒；
4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒； 2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； 公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”； 公元2世纪张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； 公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花； 16世纪古罗巴 Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物引起的；
第三节 微生物的特点
一.细胞生物的共性 二.微生物的特点
一. 细胞生物的共性
动、植物 的生命活动规律适用于
结构大大简单的微生 答案
1.结构的同一性
物吗？
Yeah
2.生物化学的同一性
3.代谢的同一性
4.遗传机制的同一性
1.结构的同一性：大多数微生物与其它生物一 样，构成其个体的基本组成单位相同，都由细 胞组成。
（4）微生物学作为独立学科的雏形开始形成，但 还是以应用性分支学科的形式存在。
巴斯德（L. Pasteur,1822~1895）是微生物 学的奠基人，是现代微生物学之父。
巴斯德的贡献主要是： （1）彻底否定了“自然发生说” ，提出了生命“胚种学 说”。 （2）发现并证实了发酵是由微生物引起，并分离了引起 发酵的微生物。
（3）建立了巴斯德消毒法（63ﾟＣ30min）。
（4）预防接种—制成狂犬减毒疫苗，鸡霍乱、牛羊炭疽 病疫苗等。
科赫(Robert Koch，1843~1910)是细菌学的奠基人。
科赫的贡献主要有三方面： （1）建立微生物学研究基本技术。包括分离和纯化细菌 的划线法；平面培养法；培养基的使用（洋菜代替明胶， 玻璃培养皿）。 （2）利用平板分离技术分离到了多种病原菌，如 炭疽杆 菌、结核杆菌和链球菌、霍乱弧菌。 （3）创立了科赫法则（Koch’s postulates，证实病害的 病原体学说）。
五.成熟期 （分子生物学水平研究阶段）
1953年Watson和Crick在《Nature》杂志上发 表DNA双螺旋结构的模型，标志着生命科学进入 了分子生物学研究的新阶段，同样也标志着微生 物学成熟期的到来 。
1953 Watson和Crick 提出DNA双螺旋结构 1970～1972 Arber、Smith和Nathans 发现并提纯 了DNA限制性内切酶
1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成
这一时期微生物学的特点是：
（1）微生物学从一门应用学科，迅速成长为热门的 前沿基础学科。 （2）在基础理论研究方面，微生物成为了分子生物 学研究的最主要对象。 （3）在应用研究方面，向着更自觉、更高效和可人 为控制的方向发展。现在微生物已成为新兴的 生物技术的主角，微生物学也步入了其发展史 上的第三个“淘金热”。
ห้องสมุดไป่ตู้
原核细胞
真核细胞
2.生物化学的同一性：主要的化学组成成分相 同，尤其蛋白质、核酸、多糖和脂类等大分子 化合物。
维生素
生长因子
相同的化学本质
多种辅酶的前体
辅酶为细胞代谢所必需
3.代谢的同一性：新陈代谢活动相似。
肌肉的糖酵解
细菌的乳酸发酵
最终产物：乳酸
4.遗传机制的同一性：所有的生命活动都受 基因控制，并且具有繁殖的能力。
吕文虎克的贡献有三个方面： （1）发明了第一台显微镜，一生共制作了419架显微镜 和放大镜，放大率为50—300倍，最高达266倍。 （2）利用自制显微镜在世界上首先观察到微生物，从而 使人类由宏观世界跨入了一个崭新的微观领域，跨越 了人类认识微生物世界的“第一道障碍”。 （3）发表论文约400篇，其中375篇由英国皇家学会发表。
皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米； 大多数微生物生活于土壤中，土壤是微生物生活的栖 口腔：细菌种类超过500种； 息地，每克土壤中微生物的数量可达108个。
肠道：微生物总量达100万亿； 空气中的微生物少则几百个，多则上万个； 粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个。
水中的微生物少的几个，多的可达上万个； 人体所含的微生物数量至少在1010个以上。 有的微生物生活于一些极端环境中。如有的微生物生 活于深达万米的海沟中；有的在万米高空仍然存活；有的 在零下几十度的北极和南极仍能生存；有的可生长在高达 百度的温泉中；有的可生活于盐浓度超过20%的死海里。 可以这样说微生物“无处不在”。 每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万； 每张纸币带细菌：900万个；
1977 Woese 提出古生菌是不同于细菌和真核生物 的特殊类群，Sanger 首次对 f×174噬菌体DNA进 行了全序列分析
1982～1983 Prusiner 发现朊病毒(prion) 1983～1984 Mullis 建立PCR技术
1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基 因组序列测定完成 1996 第一个自养型古生菌基因组测定完成
肺炎双球菌转化实验
病毒重组实验 噬菌体感染实验 核酸是遗传的物质基础
对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物
二.微生物的特点
微生物除与其他生物有许多共同之处外， 还具有与其他生物不同的特征：
个体小、结构简；种类多、级界宽；
数量大、分布广；胃口大、食谱广；
易培养、繁殖快；易变异、适应快；
休眠长、抗性强；起源早、发现晚。
授课方式 文字颜色提示!!
1.课堂教学
教材：以《微生物学教程》为主，54学时 1.红色：重要内容。 课后思考题 2.深兰色：次重要内容。 3.黄色：一般内容。 2.实验教学 4.其他颜色：扩充知识面内容。 实验教材：沈萍著《微生物学实验》 主讲教师：韩丽珍 副教授 实验学时：九次实验，27学时
1.基础微生物学
按过程或功能分
按与疾病的关系分
按生态环境分
土壤微生物学 海洋微生物学 环境微生物学 水微生物学 宇宙微生物学
2.应用微生物学
分析微生物学 微生物技术学 按技术与工艺分 发酵微生物学 遗传工程 工业微生物学 农业微生物学 医学微生物学 药学微生物学 兽医微生物学 食品微生物学 预防微生物学
境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它 迄今最大的细菌是德国科学家H N Schulz发现硫细菌，大 很多属性都和这一特点密切相关。 小一般0.1-0.3mm，可达0.75mm,称“纳米比亚硫磺珍 火星陨石中发现的细菌化石（直径10nm） 珠”。最小的芬兰科学家E O Kajander发现纳米细菌，直
多数单细胞，少数简单多细胞，病毒无细胞结构
2.种类多、级界宽
目前，已发现的微生物仅有10万多种。
为什么？
限于人类的研究水平，目前绝大多数微生 物是不可培养的，我们所认识的微生物还不到 自然界微生物总量的1%。 有人对土壤中DNA的多样性分析后估计自 然界的微生物可能有上千万种。
3.数量大、分布广 人体体表及体内存在大量的微生物：
非细胞生物 真菌—酵母菌
原核微生物 古细菌
细菌、放线菌、 蓝细菌、衣原体、 支原体、立克次 氏体 古细菌 嗜盐菌、嗜热菌、 产甲烷细菌
病毒—噬菌体
真菌、单细胞藻类和原生动 物 病毒、类病毒、拟病毒和朊 真菌—蘑菇 病毒
三. 微生物学及其任务
1.微生物学
微生物学（Microbiology）是从群体、细胞和分 子水平等不同层面上研究微生物的形态结构、生理代 谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基 本规律及应用的科学。
2.微生物学的任务 根本任务：开发、利用和改良有益微生物； 控制、消灭和改造有害微生物； 使微生物能更好地为人类服务。 青霉素生产：1943年,20iu./ml发酵液;现在50000iu/ml； 疾病：鼠疫、麻风病、SARS、爱滋病、天花；
四.微生物学的分科
按微生物种类分 ---微生物分类学
细菌学 病毒学 真菌学 藻类学 原生动物学 微生物生理学 微生物遗传学 微生物生态学 分子微生物学 细胞微生物学 微生物基因组学 免疫学 医学微生物学 流行病学
1.个体小、 结构简
杆菌的平均长度：2 微米
细菌和真菌的大小用um表示，一般只能用
光学显微镜才能观察到。病毒的大小以nm表示
1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度 10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克
，必须借助电镜才能观察到。
面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30万 这样大的比表面积特别有利于它们和周围环