《微生物課件》PPT課件

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1、Streptom ycessp. 微 生 物 學Microbiology授 課 人 ： 馬 繼 波 聯(lián) 系 電 話 ： 13468006325泰 山 學 院 生 物 科 學 與 技 術(shù) 系 E-mail:jibo_ 教材與參考資料 1、 沈 萍 陳 向 東 主 編 ， 微 生 物 學 （ 第 2版 ） . 高等 教 育 出 版 社 . 教材與參考資料 2、 周 德 慶 主 編 ， 微 生 物 學 教 程 （ 第 二 版 ） . 高等 教 育 出 版 社 . 教材與參考資料 3、 黃 秀 梨 主 編 ， 微 生 物 學 （ 第 三 版 ） .高 等 教育 出 版 社 . 教 學 計 劃 72學

2、時理 論 課 45學 時實 驗 課 27學 時 目 錄第 一 章 緒 論第 二 章 微 生 物 的 純 培 養(yǎng) 和 顯 微 技 術(shù)第 三 章 微 生 物 細 胞 的 結(jié) 構(gòu) 與 功 能第 四 章 微 生 物 的 營 養(yǎng)第 五 章 微 生 物 的 代 謝第 六 章 微 生 物 的 生 長 繁 殖 及 其 控 制第 七 章 病 毒第 八 章 微 生 物 遺 傳第 九 章 微 生 物 基 因 表 達 的 調(diào) 控第 十 章 微 生 物 與 基 因 工 程第 十 一 章 微 生 物 的 生 態(tài)第 十 二 章 微 生 物 的 進 化 、 系 統(tǒng) 發(fā) 育 和 分 類第 十 三 章 微 生 物 物 種 的 多

3、 樣 性第 十 四 章 感 染 與 免 疫第 十 五 章 微 生 物 生 物 技 術(shù) 1、 泡 菜 和 酸 奶 為 什 么 是 酸 的 ？2、 饅 頭 和 面 包 為 什 么 能 夠 蓬 松 ？3、 “ 五 糧 ” 為 什 么 能 變 成 “ 五 糧 液 ” ？4、 為 什 么 有 些 東 西 會 長 霉 而 且 霉 色 不 同 ？5、 為 什 么 稀 飯 會 變 酸 ， 肉 湯 會 變 臭 ？ 時時刻刻與微生物“共舞” 是 禍？是 福？ 第 一 章 緒 論第 一 節(jié) 微 生 物 學 的 研 究 對 象 和 任 務(wù)第 二 節(jié) 微 生 物 學 的 發(fā) 展 簡 史第 三 節(jié) 微 生 物 學 研 究

4、 的 意 義第 四 節(jié) 微 生 物 學 及 其 分 科第 五 節(jié) 微 生 物 學 的 發(fā) 展 趨 勢 第 一 節(jié) 微 生 物 學 的 研 究 對 象 和 任務(wù)p微 生 物 及 其 主 要 類 群p微 生 物 的 主 要 特 點p微 生 物 在 生 物 界 的 地 位p微 生 物 學 的 研 究 任 務(wù) 微 生 物 及 其 主 要 類 群微生物（microorganism，microbe） 微 生 物 并 非 生 物 分 類 學 上 的 名 詞 ， 而是 存 在 于 自 然 界 的 一 群 個 體 微 小 （ 一 般 0.1mm)、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 肉 眼 看 不 見 或 看不 清 楚 ，

5、必 須 借 助 光 學 或 電 子 顯 微 鏡 才能 觀 察 到 的 低 等 生 物 的 總 稱 。 微生物是哪些呢？ 微 生 物 的 主 要 類 群微生物?。▊€體微?。┖啠ńY(jié)構(gòu)簡單）低（進化地位低）微米級：光學顯微鏡下可見（細胞）納米級：電子顯微鏡下可見（細胞器、病毒）單細胞簡單多細胞非細胞（即“分子生物”）原核微生物真核微生物非細胞微生物 微 生 物 的 主 要 特 點（ 一 ） 體 積 小 ， 面 積 大 ；（ 二 ） 吸 收 多 ， 轉(zhuǎn) 化 快 ；（ 三 ） 生 長 旺 ， 繁 殖 快 ；（ 四 ） 適 應(yīng) 強 ， 易 變 異 ；（ 五 ） 分 布 廣 ， 種 類 多 。 （ 一 ）

6、體 積 小 ， 面 積 大微 生 物 的 個 體 比 面 值 大 一 個 典 型 的 細 菌 ， 其 體 積 僅 1um3左 右 ， 可 是 其比 面 值 卻 極 大 。 如 果 把 人 的 比 表 面 積 值 定 為 1，則 大 腸 桿 菌 （ E.coli） 的 比 表 面 積 可 高 達 30萬 ！ （ 二 ） 吸 收 多 ， 轉(zhuǎn) 化 快 大 腸 桿 菌 每 小 時 可 分 解 自 重 1000 10000倍 的 乳 糖 。 乳 酸 細 菌 每 小 時 可 產(chǎn) 生 自 重 1000倍 的 乳 酸 。 產(chǎn) 朊 假 絲 酵 母 (Candida utilis)合 成 蛋 白質(zhì) 的 能 力 是

7、 大 豆 的 100倍 ， 是 肉 用 公 牛 的10萬 倍 。 （ 三 ） 生 長 旺 ， 繁 殖 快l生 長 繁 殖 快 大 腸 桿 菌 的 細 胞 在 合 適 的 生 長 條 件 下 ，每 分 裂 1次 時 間 是 12 20分 鐘 ， 如 按 每 20分鐘 分 裂 1次 計 ， 則 每 時 可 分 裂 3次 ， 每 晝 夜 可分 裂 72次 ， 后 代 數(shù) 為 ： 4 722 366 500萬 億個 （ 重 約 4722t） ， 48小 時 為 22 1046個（ 約 等 于 4000個 地 球 重 ） 。 l 容 易 培 養(yǎng) 利 用 微 生 物 發(fā) 酵 法 生 產(chǎn) 食 品 、 醫(yī) 藥

8、 、 化 工 原 料等 具 有 許 多 優(yōu) 點 ： 設(shè) 備 簡 單 ； 原 料 廣 泛 ； 不 需 要 催化 劑 ； 產(chǎn) 品 一 般 無 毒 。 工 藝 獨 特 ， 成 本 低 廉 ， 可 因地 制 宜 ， 就 地 取 材 。容易污染 （ 四 ） 適 應(yīng) 強 ， 易 變 異l 適 應(yīng) 強 微 生 物 對 環(huán) 境 條 件 尤 其 是 惡 劣 的 “ 極 端 環(huán)境 ” 具 有 驚 人 的 適 應(yīng) 能 力 。 海 洋 深 處 的 某 些 硫 細 菌 可 在 10O 以 上 的 高溫 下 正 常 生 長 ， 一 些 嗜 鹽 細 菌 能 在 32 的 鹽 水中 正 常 活 動 。 l 易 變 異 青 霉

9、 素 生 產(chǎn) 菌 產(chǎn) 黃 青 霉 (Penicillium chrysogenum)1943年 每 毫 升 發(fā) 酵 液 只 含 約 20單 位的 青 霉 素 。 經(jīng) 過 多 年 的 選 育 ， 變 異 逐 漸 積 累 ， 該菌 目 前 每 毫 升 發(fā) 酵 液 青 霉 素 含 量 已 接 近 10萬 單 位 。 微 生 物 容 易 發(fā) 生 變 異 的 特 性 在 某 些 方 面 對 人類 也 有 害 ， 如 致 病 菌 對 青 霉 素 等 抗 生 素 的 抗 藥 性 ，幾 十 年 來 由 于 變 異 的 不 斷 積 累 ， 使 抗 生 素 的 治 療效 果 不 斷 下 降 。 這 一 特 性 還

10、 常 導(dǎo) 致 菌 種 衰 退 （ 五 ） 分 布 廣 ， 種 類 多l(xiāng) 分 布 廣 泛 人 體 腸 道 中 的 正 常 菌 群 。 在 人 體 腸 道 中 經(jīng) 常 聚 居著 100 400種 不 同 種 類 的 微 生 物 ， 估 計 它 們 的 個體 總 數(shù) 大 于 100萬 億 ， 重 量 約 等 于 糞 便 干 重 的 1 3。 萬 米 深 海 底 部 的 耐 熱 硫 細 菌 。 它 們 以 地 殼 中 逸 出的 硫 化 氫 氣 體 為 能 源 ， 以 二 氧 化 碳 為 碳 源 ， 在 厭氧 條 件 下 營 自 養(yǎng) 生 活 。 萬 米 高 空 中 的 微 生 物 。 70年 代 末 ，

11、 人 們 用 地 球 物理 火 箭 從 85km的 高 空 采 集 微 生 物 。 l 種 類 繁 多 據(jù) 統(tǒng) 計 ， 目 前 已 發(fā) 現(xiàn) 的 微 生 物 有 約 15萬 種 。 更大 量 的 微 生 物 資 源 還 有 待 我 們 發(fā) 掘 。 有 人 估 計已 發(fā) 現(xiàn) 的 微 生 物 種 類 至 多 也 不 超 過 自 然 界 中 微 生 物 總 數(shù) 的 10 。 微 生 物 在 生 物 界 中 的 地 位v兩 界 系 統(tǒng)v三 界 系 統(tǒng)v四 界 系 統(tǒng) 和 五 界 系 統(tǒng)v三 總 界 五 界 系 統(tǒng)v六 界 系 統(tǒng)v三 域 學 說 微 生 物 學 的 研 究 任 務(wù)v微 生 物 學 （ m

12、icrobiology） 根 本 任 務(wù) 是 發(fā)掘 、 利 用 、 改 善 和 保 護 有 益 微 生 物 ， 控 制 、消 滅 或 改 造 有 害 微 生 物 ， 為 人 類 社 會 的 進 步服 務(wù) 。 微 生 物 學 的 發(fā) 展 簡 史v感性認識階段（約8000年前1676）v形態(tài)描述階段（16761861）v生理水平研究階段（18611897）v生化水平研究階段（18971953）v分子生物學水平研究階段（1953至今） 感性認識階段（史前期）細 菌 冶 金漚 糞 肥 田 刮 股 療 毒提 倡 輪 作種 痘 防 花 麥 曲 治 瀉 制 曲 釀 酒 形態(tài)描述階段列 文 虎 克 （ Ant

13、hnoy van Leeuwenhoek） 利 用 單 氏 顯 微 鏡 觀 察了 許 多 微 小 物 體 和 生 物 ，并 于 1676年 首 次 觀 察 到 形態(tài) 微 小 、 作 用 巨 大 的 細 菌 ，從 而 解 決 了 認 識 微 生 物 世界 的 第 一 個 障 礙 ； 一 生 制 作 了 419架 顯微 鏡 或 放 大 鏡 ， 可 放 大50 300倍 ； 發(fā) 表 過 約 400篇 論 文 ， 其 中 絕 大 部 分 （ 375篇 ）寄 往 皇 家 學 會 發(fā) 表 。 生理水平研究階段v路易巴斯德（Louis Pasteur，18221895） 法 國 的 化 學 家 和 偉 大

14、的 微 生 物 學 家 。微 生 物 學 之 父 巴 斯 德 的 主 要 貢 獻（ 1） 徹 底 否 定 了 “ 自 然 發(fā) 生 說 ” 曲 頸 瓶 試 驗（ 2） 免 疫 學 預(yù) 防 接 種 研 究 雞 霍 亂 ， 牛 、 羊 炭疽 病 和 狂 犬 病 ， 首 次 制 出 狂 犬 疫 苗 ， 證 實 其 免 疫 學 說 。（ 3） 證 實 發(fā) 酵 是 由 微 生 物 引 起 的 分 離 了 許 多 引起 發(fā) 酵 的 微 生 物 ， 并 證 實 酒 精 發(fā) 酵 是 由 酵 母 菌 引 起 的 ，此 外 還 發(fā) 現(xiàn) 乳 酸 發(fā) 酵 、 醋 酸 發(fā) 酵 和 丁 酸 發(fā) 酵 都 是 由 不 同細 菌

15、 引 起 的 。（ 4） 其 他 貢 獻 巴 斯 德 消 毒 法 、 家 蠶 軟 化 病 問 題 的 解決 、 推 動 了 微 生 物 病 原 學 說 的 發(fā) 展 。 羅佰特柯赫 （Robert Koch，18431910） 證 實 病 害 的 病 原 菌 學 說 （ 摸 清引 起 病 害 的 微 生 物 生 活 史 、 生 理生 態(tài) 等 ） 。 建 立 微 生 物 學 研 究 基 本 技 術(shù) ，創(chuàng) 立 了 用 固 體 培 養(yǎng) 基 分 離 純 化 微生 物 的 技 術(shù) ， 還 創(chuàng) 用 了 顯 微 鏡 技術(shù) ， 為 發(fā) 現(xiàn) 多 種 傳 染 病 的 病 原 菌提 供 實 驗 手 段 。細菌學奠基人

16、 在 病 原 菌 研 究 方 面 的 主 要 貢 獻 具 體 證 實 了 炭 疽 病 菌 是 炭 疽 病 的 病 原 菌 。 發(fā) 現(xiàn) 了 肺 結(jié) 核 病 的 病 原 菌 ， 因 此 獲 得 諾 貝 爾獎 。 提 倡 采 用 消 毒 和 殺 菌 方 法 防 止 這 些 疾 病的 傳 播 ； 他 的 學 生 們 也 陸 續(xù) 發(fā) 現(xiàn) 白 喉 ， 肺 炎、 破 傷 風 、 鼠 疫 等 的 病 原 細 菌 。 提 出 了 證 明 某 種 微 生 物 是 否 為 某 種 疾 病 病 原體 的 基 本 原 則 科 赫 法 則 。 科 赫 法 則v 病 原 微 生 物 總 是 在 患 傳 染 病 的 動 物

17、中 發(fā) 現(xiàn) 而 不 存 在于 健 康 個 體 中 。v 這 一 微 生 物 可 以 離 開 動 物 體 ， 并 被 培 養(yǎng) 為 純 種 培 養(yǎng)物 。v 這 種 純 培 養(yǎng) 物 接 種 到 敏 感 動 物 體 中 ， 出 現(xiàn) 特 有 癥 狀 。v 該 微 生 物 可 以 從 患 病 的 實 驗 動 物 中 重 新 分 離 出 來 ，并 可 在 實 驗 室 中 再 次 培 養(yǎng) ， 此 后 它 仍 然 與 原 始 病 原微 生 物 相 同 。 在 微 生 物 基 本 操 作 技 術(shù) 方 面 的 貢 獻 配 制 培 養(yǎng) 基 。 利 用 固 體 培 養(yǎng) 基 分 離 純 化 微 生 物 技 術(shù) （ 采 用

18、了 以 瓊 脂 作 凝 固 劑 的 培 養(yǎng) 基 培 養(yǎng) 細 菌 和 分 離 單 菌落 而 獲 得 純 培 養(yǎng) 的 操 作 過 程 ） 。 創(chuàng) 立 許 多 顯 微 鏡 技 術(shù) （ 細 菌 的 染 色 方 法 等 )。 規(guī) 定 了 鑒 定 病 原 細 菌 的 方 法 和 步 驟 。 吞噬細胞的發(fā)現(xiàn)v細胞吞噬學說創(chuàng)始人：伊里梅契尼柯夫 約瑟夫李斯特 外科消毒術(shù)之父 1892年，俄國伊凡諾夫斯基 Dmitrii Ivanowski （18641970 ）首先發(fā)現(xiàn)病毒，得到了煙草花葉病毒， 從而開始了人們對病毒的深入研究。 生化水平研究階段v 1897年 ， 德 國 人 布 赫 納 （ E.Bchner

19、)用 酵 母 菌 無 細胞 濾 液 進 行 酒 精 發(fā) 酵 取 得 成 功 ， 建 立 了 現(xiàn) 代 酶 學 、開 創(chuàng) 了 微 生 物 生 物 化 學 研 究 的 新 時 代 。v 1887年 以 后 ， 俄 國 人 維 諾 格 拉 斯 基 （ Winogradsky）發(fā) 現(xiàn) 了 鐵 細 菌 、 硫 細 菌 、 硝 化 細 菌 等 化 能 自 養(yǎng) 菌 ；第 一 次 從 土 壤 中 分 離 出 厭 氧 的 自 生 固 氮 菌 巴 氏 德梭 菌 等 ； 開 辟 了 研 究 微 生 物 生 態(tài) 和 微 生 物 在 自 然 界物 質(zhì) 循 環(huán) 中 作 用 等 重 要 課 題 ， 奠 定 了 土 壤 微 生

20、 物 學的 基 礎(chǔ) 。 1929年 ， 英 國 細 菌 學 家 Fleming (1881-1955)發(fā) 現(xiàn)了 青 霉 菌 產(chǎn) 生 抑 菌 物 質(zhì) 青 霉 素 ， 抗 生 素 誕 生 。 1935年 斯 坦 來 得 到 煙 草 花 葉 病 毒 結(jié) 晶 ， 1937年 鮑 登等 證 實 該 結(jié) 晶 為 核 蛋 白 。1939年 電 子 顯 微 鏡 問 世 ， 考 雪 第 一 次 用 電 子 顯 微 鏡觀 察 到 了 棒 狀 的 煙 草 花 葉 病 毒 。1944年 埃 弗 里 證 實 了 引 起 肺 炎 鏈 球 菌 形 成 莢 膜 的 這一 遺 傳 性 狀 轉(zhuǎn) 化 的 物 質(zhì) 是 脫 氧 核 糖

21、 核 酸 ， 標 志 著 分子 生 物 學 的 開 始 。 分子生物學水平研究階段 從 1953年 4月 25日Watson和 Crick在英 國 的 自 然 上發(fā) 表 DNA結(jié) 構(gòu) 的 雙螺 旋 模 型 起 ， 整 個生 命 科 學 就 進 入 了分 子 生 物 學 研 究 的新 階 段 。 Watson和Crick 1961年 ， Jacob 和 Monod提 出 了 乳 糖 操 縱 子 學 說 ，證 實 大 腸 桿 菌 乳 糖 代 謝 的 調(diào) 節(jié) 是 由 一 套 調(diào) 節(jié) 基 因 控制 的 ， 建 立 了 微 生 物 代 謝 調(diào) 控 的 基 礎(chǔ) 。 1965年 ， Nirenberg破 譯

22、 了 DNA堿 基 組 成 的 三 聯(lián) 體密 碼 ， 揭 示 了 生 物 同 一 性 的 本 質(zhì) 。 此 后 ， DNA序 列分 析 、 DNA復(fù) 制 機 制 、 DNA分 子 雜 交 、 蛋 白 質(zhì) 生 物合 成 等 方 面 的 研 究 以 驚 人 的 速 度 發(fā) 展 。 1982 1983， Prusiner 發(fā) 現(xiàn) 朊 病 毒 (prion)。 1995年 ， 美 國 首 先 測 定 了 流 感 嗜 血 桿 菌（ Haemophilus influenzae) 的 全 基 因 組 序 列 。 我國微生物學的發(fā)展湯 飛 凡 ： 沙 眼 病 原 體 的 分 離 和 確 證陳 華 癸 ： 根

23、瘤 菌 固 氮 作 用 的 研 究高 尚 蔭 ： 創(chuàng) 建 了 我 國 病 毒 學 的 基 礎(chǔ) 理 論 研 究 和 第一 個 病 毒 學 專 業(yè) 。王 祖 農(nóng) ： 山 東 大 學 微 生 物 專 業(yè) 譚 家 楨 ： 復(fù) 旦 大 學 微 生 物 專 業(yè) 微 生 物 遺 傳 學 抗 生 素 的 總 產(chǎn) 量 已 耀 居 世 界 首 位兩 步 法 生 產(chǎn) 維 生 素 C的 技 術(shù) 居 世 界 先 進 水 平泉 生 熱 孢 菌 全 基 因 組 序 列 測 定 微 生 物 學 研 究 的 意 義l微生物與醫(yī)藥衛(wèi)生l微生物與農(nóng)牧業(yè)l微生物與工業(yè)l微生物與食品l微生物與環(huán)保l微生物與生物工程 微生物學對生物學基

24、礎(chǔ)理論問題的貢獻生物學上的許多重大爭論問題產(chǎn)生結(jié)論。是分子生物學的三大來源和三大支柱之一。使經(jīng)典遺傳學發(fā)展為分子遺傳學。微生物與基因工程（作為基因載體與基因受體）。高等生物研究和利用中的微生物化趨向方興未艾。 改造物種常 規(guī) 菌 (或 常 規(guī) 細 胞 株 ) 遺 傳 工 程 細 胞 工 程“ 工 程 菌 ” （ 或 “ 工 程 細 胞株 ” ）生物工程商品生產(chǎn) 微 生 物 工 程 酶 工 程 生 物 反 應(yīng) 器 工 程 經(jīng) 濟 效 益 大 量 產(chǎn) 品 社 會 效 益 生 態(tài) 效 益 微 生 物 學 及 其 分 科l基 本 生 命 活 動 規(guī) 律 ： 普 通 微 生 物 學 、 微 生物 分 類

25、 學 、 微 生 物 生 理 學 、 遺 傳 學 、 生 態(tài)學 和 分 子 微 生 物 學l應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ： 應(yīng) 用 微 生 物 學 、 工 業(yè) 、 農(nóng) 業(yè) 、醫(yī) 學 、 藥 用 、 診 斷 、 抗 生 素 、 食 品 微 生 物學l研 究 對 象 ： 細 菌 學 、 真 菌 學 （ 菌 物 學 ） 、病 毒 學 、 原 核 生 物 學 、 自 養(yǎng) 菌 生 物 學 和 厭氧 菌 生 物 學 微 生 物 學 及 其 分 科n 生 態(tài) 環(huán) 境 ： 土 壤 、 微 生 態(tài) 學 、 海 洋 、 環(huán) 境 、 水 、宇 宙n 學 科 交 叉 融 合 ： 化 學 微 生 物 學 、 分 析 微 生 物 學

26、 、微 生 物 生 物 工 程 學 、 微 生 物 化 學 分 類 學 、 微 生物 數(shù) 值 分 類 學 、 微 生 物 地 球 化 學 、 微 生 物 信 息學n 實 驗 方 法 與 技 術(shù) ： 實 驗 微 生 物 學 、 微 生 物 研 究方 法 學 微 生 物 學 的 發(fā) 展 趨 勢 微 生 物 基 因 組 學 研 究 將 全 面 展 開 。 以 了 解 微 生 物 之 間 、 微 與 其 他 生 物 、 微 與 環(huán)境 的 相 互 作 用 為 內(nèi) 容 的 微 生 物 生 態(tài) 學 、 環(huán) 境 微生 物 學 、 細 胞 微 生 物 學 等 將 在 基 因 組 信 息 的 基礎(chǔ) 上 獲 得 長

27、 足 發(fā) 展 。微 生 物 生 命 現(xiàn) 象 的 特 性 和 共 性 將 更 加 受 到 重 視 。微 生 物 與 其 他 學 科 實 現(xiàn) 更 廣 泛 的 交 叉 ， 獲 得 新的 發(fā) 展 。微 生 物 產(chǎn) 業(yè) 將 呈 現(xiàn) 全 新 的 局 面 。 v微 生 物 從 發(fā) 現(xiàn) 到 現(xiàn) 在 ： 300多 年 。v微 生 物 作 為 一 門 實 驗 性 科 學 ： 100多 年 。v抗 生 素 的 發(fā) 現(xiàn) 、 生 產(chǎn) 、 發(fā) 酵 工 業(yè) 的 興 起 到 現(xiàn)在 ： 50多 年 。v分 子 生 物 學 階 段 ， 20世 紀 70年 代 ， 基 因 工 程的 發(fā) 展 ， 工 程 菌 的 構(gòu) 建 更 促 進 了 微 生 物 的 發(fā)展 ： 30年 。v微 生 物 基 因 組 ， 1990年 正 式 啟 動 ， 近 20年 。v微 生 物 學 歷 史 這 部 永 遠 沒 有 終 點 的 書 ，要 靠 你 們 書 寫 。 原核生物類：細 菌放線菌藍細菌 支原體立克次氏體衣原體 真核生物類： 非細胞生物類： 個 體 最 小 數(shù) 量 最 多分 布 最 廣 形 態(tài) 最 簡變 異 最 易 起 源 最 早 胃 口 最 大 抗 性 最 強發(fā) 現(xiàn) 最 晚 食 譜 最 廣休 眠 最 長 界 級 最 寬繁 殖 最 快 種 類 最 多