緒論Whatismicroorganisms?w

微生物是指一群形體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大多數(shù)是單細(xì)胞，少數(shù)是多細(xì)胞（如霉菌），還有些沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)（如病毒）的低等生物，包括原核微生物、真核微生物和非細(xì)胞生物（病毒，類病毒和朊病毒等）。um（微米）級(jí)：光學(xué)顯微鏡下可見（細(xì)胞）nm級(jí)：電鏡下可見（細(xì)胞器，病毒）單細(xì)胞小（個(gè)體微小）簡(jiǎn)單多細(xì)胞微生物簡(jiǎn)（構(gòu)造簡(jiǎn)單）

非細(xì)胞（即“分子生物”）原核類：細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體、藍(lán)細(xì)菌真核類：真菌（酵母、霉菌）、原生動(dòng)物、顯微藻類低（進(jìn)化地位低）非細(xì)胞類：病毒、類病毒、朊病毒原核微生物(Prokaryoticmicroorganisms)w

細(xì)菌(Bacteria)w

放線菌(Actinomycetes)w

支原體(Mycoplasma)w

立克次氏體(Rickettsia)w

衣原體(Chlamydia)w

藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻或藍(lán)綠藻）(Cyanobacteria)真核微生物(Eukaryoticmicroorganisms)wAlgae（藻類）wFungi（真菌）wSlimemolds（粘菌）wProtozoa（原生動(dòng)物）微生物的特點(diǎn)1.體積小，面積大對(duì)1cm3固體作10倍系列三維分割后的比面值變化邊長(zhǎng)1.0cm立方體數(shù)1總表面積6cm2比面值6近似對(duì)象豌豆1.0mm0.1mm0.01mm1.0um0.1um0.01um1.0nm10360cm2600cm26000cm26m260細(xì)小藥丸滑石粉粒變形蟲球菌106600109600010121015101810216000060000060000006000000060m2大膠粒大分子分子600m26000m22.吸收多，轉(zhuǎn)化快Candidautilis（產(chǎn)朊假絲酵母）合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強(qiáng)100倍，比食用公牛強(qiáng)10萬(wàn)倍。1kg酵母菌在一天內(nèi)能使幾千kg糖代謝形成酒精。3.生長(zhǎng)旺，繁殖快E.coli在合適條件下每12.5~20min繁殖一代，如按每20min分裂一次，則每1h可分裂3次，每24h可分裂72次，生成4722366500萬(wàn)億個(gè)（重約4722噸）,48h數(shù)目為2.2×1043個(gè)（約等于4000個(gè)地球之重）。Howfastcanyougrow?若干微生物的代時(shí)及每日增殖率微生物名稱乳酸菌代時(shí)

每日分裂次數(shù)溫度℃25每日增殖率2.7×10111.2×10248.2×1037.0×10131.0×1034.1×10310.638分18分3880大腸桿菌根瘤菌37細(xì)菌110分31分1325枯草桿菌光合細(xì)菌釀酒酵母小球藻4630144分120分7小時(shí)23小時(shí)17小時(shí)10.4小時(shí)103012303.41.041.42.325藻類念珠藻252.1硅藻202.64草履蟲264.924.適應(yīng)強(qiáng)，易變異w

適應(yīng)性對(duì)“極端環(huán)境”具有驚人的適應(yīng)力（如耐高溫、嗜鹽、耐堿、抗輻射、抗靜水壓、抗藥性等）w

變異性微生物個(gè)體通常是單倍體，且具有繁殖快、數(shù)量多和與外界環(huán)境直接接觸等原因，雖然變異頻率很低，也可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異后代。最常見的變異形式是基因突變，如青霉素產(chǎn)生菌Penicilliumchrysogenum（產(chǎn)黃青霉）的產(chǎn)量變異，致病菌對(duì)抗生素的抗藥性變異等。從醫(yī)院分離到的

S.aureus

耐青霉素菌株年份19461947381948591949681957801966耐藥株%

14＞975.分布廣，種類多w分布廣?

人體腸道中的正常菌群?

萬(wàn)米深海底部的耐熱硫細(xì)菌?

幾萬(wàn)米高空中的微生物?

地層下的微生物w種類多?

微生物的生理代謝類型多?

代謝產(chǎn)物種類多?

微生物的種數(shù)多主要微生物的種數(shù)種

數(shù)類

型低限1217傾向性種數(shù)高限1217病毒與立克次氏體支原體1217424242細(xì)菌與放線菌藍(lán)細(xì)菌＞10001227150015002310047300240689872715002500藻類15051371752406879780231006893930000127298真菌原生動(dòng)物總計(jì)微生物學(xué)的發(fā)展史1.史前期指人類還未見到微生物個(gè)體尤其是細(xì)菌細(xì)胞之前的一段漫長(zhǎng)的時(shí)期，大約距今8000年前~公元1676年。代表人物和主要成就：w

我國(guó)勞動(dòng)人民的釀酒制曲技術(shù)w

對(duì)傳染病及其規(guī)律的認(rèn)識(shí)?

公元前556年：驅(qū)逐狂犬預(yù)防傳染病。?

公元二世紀(jì)：張仲景認(rèn)為傷寒病的流行與環(huán)境季節(jié)有關(guān)。?

宋真宗時(shí)代：種人痘防治天花

→1796年英國(guó)人秦納（E.Jener）

發(fā)展種牛痘防治天花。2.初創(chuàng)期（形態(tài)學(xué)期）1676年列文虎克用自制的單式顯微鏡觀察細(xì)菌個(gè)體~1861年（近200年）。代表人物和主要成就：w

荷蘭業(yè)余科學(xué)家

—微生物學(xué)先驅(qū)者列文虎克?

1676年用自制的單式顯微鏡觀察雨水、污水、腐敗肉汁等物質(zhì)，看到了球狀、桿狀、螺旋狀的細(xì)菌以及原生動(dòng)物等微生物，并繪制成圖。?

一生制作了419架顯微鏡，放大率一般為50~200倍，最高達(dá)266倍。?

發(fā)表了約400篇論文，其中375篇寄往英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)表。3.奠基期（生理學(xué)期）1861年巴斯德根據(jù)曲頸瓶試驗(yàn)徹底推翻生命的自然發(fā)生說(shuō)并建立胚種學(xué)說(shuō)~1897年。代表人物和主要成就：w

法國(guó)的巴斯德

—微生物學(xué)的奠基人、微生物學(xué)之父–

創(chuàng)立巴氏消毒法（72℃，15sec）。–

奠定傳染病微生物病原說(shuō)的基礎(chǔ)。–

否定微生物的自然發(fā)生說(shuō)，建立胚種學(xué)說(shuō)。w

德國(guó)醫(yī)生科赫

—細(xì)菌學(xué)的奠基人–

1884年科赫提出確定病原菌的原則

—科赫法則。–

建立研究微生物的一系列重要方法：如瓊脂平板培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)菌鞭毛染色法、懸滴培養(yǎng)法、顯微攝影技術(shù)等。–

建立分離和純化微生物的平板分離法。曲頸瓶試驗(yàn)科赫確定病原菌實(shí)驗(yàn)4.發(fā)展期1897年德國(guó)人E.Buchner用無(wú)細(xì)胞酵母菌壓榨汁中的酒化酶對(duì)葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵成功，開創(chuàng)微生物生化研究的新時(shí)代。主要特點(diǎn)：?

進(jìn)入了微生物生化水平的研究。?

應(yīng)用微生物的分支學(xué)科更為擴(kuò)大，出現(xiàn)抗生素等新學(xué)科。?

出現(xiàn)尋找各種有益微生物代謝產(chǎn)物的熱潮。?

普通微生物學(xué)開始形成（代表人物：美國(guó)加里福利亞大學(xué)伯克利分校的M.Doudoroff）。?

各相關(guān)學(xué)科和技術(shù)方法相互滲透促進(jìn)，加速了微生物學(xué)的發(fā)展。5.成熟期1953.4.25J.D.Waston和H.F.C.Crick在英國(guó)的《自然》雜志上發(fā)表DNA雙螺旋模型，生命科學(xué)進(jìn)入分子生物學(xué)階段。主要特點(diǎn)：?

微生物學(xué)發(fā)展成為一門十分熱門的前沿基礎(chǔ)學(xué)科。?

在基礎(chǔ)理論的研究方面，微生物成為分子生物學(xué)研究中的最主要的對(duì)象。?

在應(yīng)用研究方面，至70年代初，有關(guān)發(fā)酵工程的研究已與遺傳工程、細(xì)胞工程和酶工程緊密結(jié)合，微生物成為新興的生物工程中的主角。微生物學(xué)發(fā)展促進(jìn)了人類進(jìn)步1.醫(yī)療保健戰(zhàn)線上的“六大戰(zhàn)役”?

外科消毒術(shù)的建立?

尋找人畜病原菌?

免疫防治法的應(yīng)用?

化學(xué)治療劑的發(fā)明?

抗生素治療的興起?

用遺傳工程和生物工程技術(shù)使微生物生產(chǎn)生化藥物2.微生物在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中的六個(gè)里程碑?

自然發(fā)酵與食品、飲料的釀造?

罐頭保藏：1804年法國(guó)廚師N.Appert發(fā)明食品的玻璃瓶罐藏技術(shù)。?

厭氧純種發(fā)酵技術(shù)?

深層液體通氣攪拌培養(yǎng)?

代謝調(diào)控理論在發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用?

生物工程的興起v

生物工程學(xué)：以生物學(xué)（特別是其中的微生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)）的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合化工、機(jī)械、電子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代工程技術(shù)，充分應(yīng)用分子生物學(xué)的最新成就，自覺地操縱遺傳物質(zhì)，定向地改造生物或其功能，短期內(nèi)創(chuàng)造出具有超遠(yuǎn)源性狀的新物種，再通過(guò)合適的生物反應(yīng)器對(duì)這類“工程菌”或“工程細(xì)胞株”進(jìn)行大規(guī)模的培養(yǎng)，以生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物或發(fā)揮它們獨(dú)特生理功能的一門新興技術(shù)。常規(guī)菌（或常規(guī)細(xì)胞株）①遺傳工程改造物種商品生產(chǎn)②細(xì)胞工程“工程菌”（或“工程細(xì)胞株）生物工程（學(xué)）③微生物工程④酶工程⑤生物反應(yīng)器工程經(jīng)濟(jì)效益大量產(chǎn)品

社會(huì)效益生態(tài)效益3.微生物學(xué)促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的進(jìn)步如：以菌治病，以菌治蟲（微生物農(nóng)藥）以菌治草（微生物除草劑）以菌當(dāng)飼料（單細(xì)胞蛋白作飼料）以菌當(dāng)蔬菜（蘑菇、香菇、木耳等食用菌）以菌增肥（固氮菌）以菌促長(zhǎng)（赤霉素等促進(jìn)植物生長(zhǎng)）以菌當(dāng)藥物（藥用真菌）以菌產(chǎn)沼氣（產(chǎn)甲烷菌）4.微生物與生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系如：污水處理、自然界物質(zhì)循環(huán)等。5.微生物學(xué)對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究的貢獻(xiàn)?

以微生物作為研究對(duì)象解決了生物學(xué)上的許多重大爭(zhēng)論問(wèn)題。?

是分子生物學(xué)的三大來(lái)源和三大支柱之一。?

遺傳學(xué)研究對(duì)象的微生物化促使經(jīng)典遺傳學(xué)發(fā)展成為分子遺傳學(xué)。?

微生物與基因工程?

高等生物研究和利用中的微生物化趨向方興未艾?

微生物學(xué)中的一套獨(dú)特實(shí)驗(yàn)技術(shù)迅速擴(kuò)散到生命科學(xué)的各研究領(lǐng)域。遺傳學(xué)研究對(duì)象的不斷微生物化年份186519091941Beadle等

Lederberg等脈孢菌

大腸桿菌194640~50年代Delbrück等T系噬菌體非細(xì)胞生物代表人物

MendelMorgen果蠅生物對(duì)象

豌豆生物體制

大型真核，中型真核，小型真核，

原核，植物繁殖速度

數(shù)月~1年/代昆蟲真菌細(xì)菌9~12天/代

~9天/代

群體：＜1天/代

群體：數(shù)小時(shí)/代細(xì)胞：20分/代

個(gè)體：~15分/代研究水平

細(xì)胞染色體基因基因基因成果提出遺傳

提出基因

開創(chuàng)生化