1、微生物學緒論1身邊的微生物2禽流感是禽流行性感冒（AvianInfluenza，AI）的簡稱，這是一種由甲型流感病毒的一種亞型引起的傳染性疾病綜合癥，被國際獸疫局定為類傳染病，又稱真性雞瘟或歐洲雞瘟。 3印尼村民在焚毀受感染的雞 韓國衛生官員掩埋受感染的鴨子 4出現禽流感癥狀的嬰兒在越南河內的一家醫院接受治療 5Severe Acute Respiratory Syndrome嚴重的急性呼吸綜合癥 非典SARS（薩斯）6Human Immunodeficiency VirusAcquired Immunodeficiency Syndrome12.17891011Eukaryotic Micr

2、oorganisms12 13青霉菌14 曲霉(Aspergillus)Aspergillus variecolor15 緒 論 16緒 論一、微生物二、微生物學三、微生物學發展簡史17（一）概念： 是一類結構簡單、體積微小、肉眼直接看不見，必須借助顯微鏡才能觀察到的微小生物。 一、 微生物(microorganism)18 （二） 微生物的五大共性體積小，面積大吸收多，轉化快適應強，易變異生長旺，繁殖快分布廣，種類多191體積小、面積大比表面積=面積/體積乳酸桿菌 120,000豌豆 6.0雞蛋 1.5體重200磅的人 0.320病毒0.2 m桿狀細菌0.52.0 m支原體立克次氏體衣原體0

3、.20.5 m放線菌菌絲直徑 0.21.0 m霉菌菌絲直徑 210m酵母菌155 30 m21 吸收多，轉化快3克地鼠每天消耗與體重等重的糧食 1克閃綠蜂鳥每天消耗兩倍于體重的糧食 大腸桿菌每小時消耗2000倍于體重的糖發酵乳糖的細菌在1小時內就可以分解相當于其自身重量1,00010,000倍的乳糖，產生乳酸。1公斤酵母菌體，在一天內可發酵幾千公斤的糖，生成酒精。223 生長旺，繁殖快例如：Escherichia coli (大腸桿菌)在最適的生長條件下，每12.520分鐘細胞就能分裂一次。 若按平均20min分裂1次計，則1h可分裂3次，每晝夜可分裂72次，這時，原初的個細菌已產生了4 72

4、2 366 500萬億個后代，總重約可達4 722t。若將細菌平鋪在地球表面，能將地球表面覆蓋。 23在液體培養基中，細菌細胞的濃度一般為108109個/ml。利用微生物的這一特性就可以實現發酵工業的短周期、高效率生產。例如生產鮮酵母時，幾乎每12小時就可以收獲一次。谷氨酸短桿菌：搖瓶種子50噸發酵罐，52小時內細胞數目可增加億倍。244 種類多、分布廣除了火山的中心區域等少數地方外 ， 萬米深海、85公里高空、 地層下2千米和427米沉積巖中都發現有微生物存在。更重要的是在于微生物的生理代謝類型多、代謝產物種類多。例如：分解地球上貯量最豐富的初級有機物天然氣、石油、纖維素、木質素的能力為微生

5、物所壟斷；微生物有著最多樣的產能方式，諸如細菌的光合作用，化能合成作用，各種厭氧產能途徑等；生物固氮作用；合成各種次生代謝產物；抵抗極端環境的能力；分解氰、酚、多氯聯苯等有毒和劇毒物質的能力，等等。255 易變異、適應強 突變頻率一般為10-510-10，但因結構簡單，繁殖快，數量多，與外界環境直接接觸，因而在短時間內可出現大量變異的后代。 任何有其它生物生存的環境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的極端環境中也有微生物存在。26 青霉素產量變異、耐藥性變異舉例eg：青霉素生產菌 Penicillium chrysogenum(產黃青霉)的產量，1943年為每 ml發酵液中含20U青霉

6、素。60多年來，經過世界各國微生物遺傳育種工作者的不懈努力使該菌產量變異逐漸積累，加上發酵條件的改進，目前世界上先進國家的發酵水平每毫升已超過5萬U，甚至接近10萬U。27（三）微生物的分類生物的界級分類學說：是在認識發展過程中存在的對生物分類的不同階段的不同觀點。如：二界系統三界系統四界系統五界系統六界系統三原界系統1、 微生物在自然界的地位28 動物界 植物界 單細胞藻類 原生生物界 原生動物 有細胞結構 真菌界 古細菌 藍細菌 原核生物界 細菌 放線菌 螺旋體 支原體、衣原體、立克次氏體 無細胞結構 病毒界 微生物真核生物真病毒亞病毒生物界六界系統示意圖29真核細胞型微生物細胞核分化程度

7、高，有核膜和核仁；細胞器完整；DNA和RNA同時存在。如真菌（酵母菌和霉菌）、原生生物（單胞藻類和原生動物）原核細胞型微生物細胞核分化程度較低，僅有原始核，無核膜、核仁；細胞器很不完善（極少或沒有）；DNA和RNA同時存在。這類微生物眾多，有細菌、放線菌、 支原體、 衣原體 、立克次體、 螺旋體。非細胞型微生物是最小的一類微生物。無典型的細胞結構；只能在活細胞內生長繁殖；僅由一種核酸（DNA或RNA）和蛋白質組成如病毒、類病毒 、擬病毒、朊病毒等。 2、微生物的基本類型 三大類30原核細胞真核細胞細胞核有明顯核區，無核膜、核仁有核膜，核仁細胞器無線粒體，能量代謝和許多物質代謝在質膜上進行有線粒

8、體，能量代謝和許多合成代謝在線粒體中進行核糖體分布在細胞質中，沉降系數為70S分布在內質網膜上，沉降系數為80S 原核細胞和真核細胞的區別真核細胞原核細胞31 分類單元/單位:界 Kingdom門 Phylum（或Division）亞門綱 Class 亞綱超目目 Order 亞目 科 Family 亞科 族 亞族 屬 Genus 種 Species3、微生物的分類單位321）原核生物分類系統： 伯杰氏系統細菌學手冊2）真菌分類系統：Aninsworth（1973）真菌分類系統真菌界分為黏菌門和真菌門33 種是最基本的分類單位，種下還有亞種、菌株和型等幾個概念：菌株：由單細胞繁殖而成的純種群體種

9、：是一大群表型特征高度相似、親緣關系及其接近，與同屬內其他種有著明顯差異的菌株的總稱。型：細菌種內的分類形式屬：生物學性狀基本相同，具有密切關系的一些種組成的分類單位34國際通用：拉丁雙名法。由屬名和種名兩部分組成，前為屬名（用名詞并以大寫字母開頭，斜體），后為種名（用形容詞，小寫，斜體）。另外種名后常加上命名者的姓氏（正體排列），也可以省略。當該種是一個亞種時，學名用三名法4、細菌的命名351）雙名法：屬名+種名 eg：Escherichia coli 埃希氏大腸桿菌2）三名法：屬名+種名+亞種名（縮寫為subsp.正體） eg：Bacteroides fragilis subsp. ova

10、tus 脆弱擬桿菌卵形亞種3）菌株的名稱置于學名后，用字母、符號、編號等表示 eg：E. coli B, E. coli K124）通俗名：除學名外，細菌還有俗名。 eg：結核分枝桿菌 學名：Mycobacterium tuberculosis俗名：結核桿菌 tuberclebacillus（TB）361、參與自然界的物質循環碳素循環，氮素循環，S、P、Fe等元素的循環2、工農業生產上農業上：以菌治蟲、治病、治草、增肥、促長工業上：發酵生產食品、飲料，厭氧純種發酵（乙醇、丙酮、甘油等生產），深層液體通氣攪拌培養（例如：抗生素、有機酸、酶制劑等），工程菌的利用。3、醫藥保健上：外科消毒法的建立：

11、降低死亡率抗生素治療、生化藥物絕大多數微生物對人類和動、植物是有益的，而且有些是必需的。（四）微生物的作用37C、H、O在自然界中的循環CO2+H2O O2+CH2O 醇、有機酸 H2+CO2光合作用發酵作用呼吸作用CH4甲烷產生作用化石燃料有氧條件無氧條件38（一）微生物學的定義是在細胞、分子或者群體水平上研究微生物的形態結構、生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動基本規律，并將其應用于工業發酵、醫藥衛生和生物工程等領域的科學。根本任務：發掘、利用和改善有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物二、微生物學（microbiology）391、按研究微生物的基本生命活動規律為目的分2、按

12、微生物的應用領域分3、按研究對象分4、按微生物所在的生態環境分5、按實驗技術操作分 （二）微生物學的分科40三、微生物學發展簡史感性認識階段（經驗時期）形態學發展時期（初創時期）生理學發展時期（奠基時期）分子生物學發展階段（成熟時期）41細菌冶金漚糞肥田提倡輪作麥曲治瀉防重于治刮骨療毒種痘防花制曲釀酒（一）經驗時期42豐富多彩的酒文化遠古人類發現，吃剩的米粥數日后變成了醇香可口的飲料人類最早發明的酒43我國古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫像）44（二）形態學發展階段 初創時期1664年， 荷蘭人虎克用于觀察霉菌的單筒復式顯微鏡45 1676年荷蘭人列文虎克用自磨鏡片，創造了一架能放大26

13、6倍的原始顯微鏡檢查了污水、齒垢、糞便等，發現了許多肉眼看不見的微小生物，正確描述了微生物的形態有球形、桿狀和螺旋樣，為微生物的存在提供了科學依據。46A drawing of one of the microscopes showing the lens a; mounting pin b; and focusing screws c and d.Leeuwenhoeks drawings of bacteria from the human mouth.lensObject being viewedscrewsadjusting（到1861年近200年的時間里，對微生物的研究僅停留在形態描

14、述的低級水平上。47（三）、生理學發展階段（奠基期 ）代表人物和重要事件481、(Edward Jenner,17491823)1796年首創用牛痘預防天花，為預防醫學開辟了廣闊途徑。492、(Louis Pasteur,18221895)首先實驗證明有機物發酵和腐敗是由微生物引起，而酒類變質是因污染了雜菌所致。自此，微生物學成為一門獨立學科。成功研制雞霍亂、炭疽和狂犬病疫苗。50 徹底否定了自然發生說證實發酵由微生物引起巴斯德的功績 免疫學預防接種 發明巴氏消毒法51無菌營養液出現微生物無菌營養液無生命出現加熱無菌營養液無生命出現巴 斯 德 的曲頸瓶實驗52巴斯德發現免疫現象幾星期后42-4

15、3 下培養的老齡炭疽菌獲免疫力37 下培養的新鮮炭疽菌533、(Robert Koch,18431910)創用了固體培養基和純培養技術，創用了染色方法和實驗動物感染，為發現多種傳染病的病原菌提供實驗手段。柯赫法則：1.特殊的病原菌應在同一疾病中查見，在健康人中不存在。2.該病原菌能被分離培養得純種。3.該純培養物接種至易感動物，能產生同樣病癥。4.自人工感染的實驗動物體內能重新分離得該病原菌純培養。54柯赫的功績提出病原菌學說 提出柯赫法則創立了純培養技術發現了肺結核病的病原菌，這是當時死亡率極高的傳染性疾病，因此柯赫獲得了諾貝爾獎 55劃線法獲得單菌落 柯赫定理圖示單菌落巴斯德（法）和柯赫（

16、德）是微生物學的奠基人 564、(Joseph Lister,18271912)首創用石炭酸噴灑手術室和煮沸手術用具以防術后感染，為防腐、消毒，以及無菌操作奠定了基礎。57霉菌菌落周圍出現抑制萄葡球菌生長的抑制現象產黃青霉菌落細菌生長抑制區域正常細菌生長區域58迅速發展：病毒學：、1892年，俄國伊凡諾夫斯基發現煙草花葉病毒第一個被發現的病毒。、1897年，德國Frasch等發現牛口蹄疫病毒、1901年，美國分離出人黃熱病病毒。免疫學：、1796年，英國Jenner發明了接種牛痘疫苗預防天花的方法。、巴斯德發明了雞霍亂疫苗、炭疽疫苗、狂犬病疫苗化學治療與抗生素：、1909年，德國歐立希合成了治

17、療梅毒的化學藥物砷凡鈉明和新砷凡鈉明。、1929年，英國Fleming發現了抗生素。59Sir Alexander Fleming discovered the antibiotic penicillin. He had the insight to recognize the significance of the inhibition of bacterial growth in the vicinity of a fungal contaminantAlexander Fleming (1881-1955)601944年，Avery通過實驗證實了遺傳物質是DNA（四）分子生物學發展階段（

18、成熟期）61、現代發酵工業的形成：1941年，Florey & Chain 將青霉素投入生產，是通氣培養微生物的開端，將微生物學與工程學結合。（四）分子生物學發展階段（成熟期）62、J.D.Waston, H.F.C.Crick發現DNA雙螺旋模型63成熟期特點微生物學成為十分熱門的前沿基礎學科微生物成為生物學研究中的最主要對象生物工程中，發酵工程是最成熟的應用技術 64微生物學的發展促進了人類的進步微生物與醫藥衛生微生物與農牧業微生物與工業微生物與食品微生物與環保微生物與生物工程（21世紀的微生物學）65用“工程菌”生產藥物干 擾 素腦 菲 肽胰 島 素乙肝疫苗眾抗生素各種單克隆抗體免疫血清微生物與醫藥衛生66 菌體蛋白飼料 飼 料 酵 母 維 生 素 飼 料 發 酵