微生物学 师生交流公共信箱 hanqx@163.com 主讲 韩秋霞 13792891096 0532-86057813(办) 主讲 韩秋霞 13792891096 0532-86057813(办) 0532-88032396(家) 师生交流公共信箱 hanqx@163.com

本课程的主要内容 绪论 原核生物的形态、构造和功能 真核微生物的形态、构造和功能 病毒和亚病毒 微生物的营养和培养基 微生物的新陈代谢 微生物生长及其控制 微生物的遗传变异和育种 微生物的生态 传染与免疫 微生物的分类和鉴定

绪论 什么是微生物 人类对微生物世界的认识史 微生物学的发展促进了人类的进步 微生物的五大共性 微生物及其分科 Cncnc-micro

一、微生物（Microorganism，microbe） 是一切不借助显微镜肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。 是一类个体微小、结构简单的低等生物 肉眼不可见 非细胞或单细胞或简单的多细胞 进化地位低，但具有生命的特征（同化和异化作用、遗传和变异性、个体繁殖、对环境的感应性）

微生物的类群 原核类：细菌,放线菌等 真核类：酵母菌,霉菌 非细胞类：病毒,类病毒,拟病毒,朊病毒 原生生物类：单胞藻,原生动物

微生物学的研究对象和任务 微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科学，研究的内容涉及微生物的形态结构、成分、分类鉴定、新陈代谢、生长繁殖、遗传变异、进化、生态分布、微生物与自然界、微生物各类群之间、微生物与其他生物之间相互作用、相互影响以及微生物在农业、工业、环境保护、医疗卫生事业各方面的应用等。 任务：发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，服务人类社会。

二、人类对微生物世界的认识史 感性认识阶段（史前时期） 形态学发展阶段（初创时期） 生理学发展阶段（奠基时期） 分子生物学发展阶段（成熟时期）

1、感性认识阶段（史前期） 细菌冶金 防重与治 沤粪肥田 刮骨疗毒 提倡轮作 种痘防花 麦曲治泻 制曲酿酒

丰富多彩的酒文化（一） 丰富多彩的酒文化（一） 远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成 了醇香可口的饮料—人类最早发明的酒

郑州殷代遗迹

我国古代的酿酒作坊 （四川新都县出土的汉代画像）

殷 商 酒 具

丰富多彩的酒文化（二） 公元前2300年左右，埃及人酿制啤酒的场面

丰富多彩的酒文化（ 三 ）

1664年，英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜 2、形态学发展阶段 初创期 1664年，英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜

Anthnoy van Leeuwenhoek与他的显微镜 Anthnoy van Leeuwenhoek 1684年寄给皇家协会信的部分内容

3、生理学发展阶段（奠基期） 1人类温疫 2马铃蓍晚疫病 1建立技术 2寻病源菌 3描述—生理 4客观对待 5独立学科 本期特点 促进本期因素 马铃薯晚疫病侵染植株症状 病原 Phytophthora infestans 称致病疫霉,属鞭毛菌亚门真菌。 症状 主要侵害叶、茎和薯块。 叶片染病，发病初期，先在叶尖或叶缘生水浸状绿褐色斑点，病斑周围具浅绿色晕圈，湿度大时病斑迅速扩大，呈褐色，并产生一圈白霉，即孢子梗和孢子囊，尤以叶背最为明显，干燥时病斑变褐干枯，质脆易裂，不见白霉，且扩展速度减慢。 茎部或叶柄染病，现褐色条斑。发病严重的叶片萎垂，卷缩，终致全株黑腐，全田一片枯焦，散发出腐败气味。 块茎染病，初生褐色或紫褐色大块病斑，稍凹陷，病部皮下薯肉亦呈褐色，慢慢向四周扩大或腐烂。 代表人物和重要事件

巴斯德的功绩 彻底否定了自然发生说 证实发酵由微生物引起 免疫学—预防接种 发明巴氏消毒法

巴 斯 德 的 雁颈瓶实验 无菌营养液 出现微生物 无菌营养液 无生命出现 加热 无菌营养液 无生命出现

巴斯德与自然发生说

几星期后 42-43oC下培养 的老龄炭疽菌 获免疫力 37oC下培养 的新鲜炭疽菌 巴斯德发现免疫现象

科赫与疾病的病菌说 病 者 健康者 接触传染物 感染得病 德国，乡村医生，科赫

发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立 科赫的功绩 证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌 科赫法则

科赫法则 科赫定理图示 划线法获得单菌落 (证明某微生物是某疾病病原菌的四项要求) 1、在患病动物中存在可疑病原有机体，而健康动物中没有； 2、可疑有机体在纯培养中生长； 3、纯培养中的可疑有机体细胞，能引起健康动物发病； 4、可疑有机体被再次分离，并且和最初分离的有机体一样； 划线法获得单菌落 科赫定理图示

伯利克画的爱尔兰土豆枯萎病的病源微生物（1846年）

不同时期观察到的酵母菌细胞结构

1878年，李斯特分离乳酸链球 菌时用注射器和酒杯培养装置

霉菌菌落周围出现抑制萄 葡球菌生长的抑制现象 产黄青霉菌落 细菌生长 抑制区域 正常细菌 生长区域 霉菌菌落周围出现抑制萄 葡球菌生长的抑制现象

四、发展期 无酵母菌压汁酶功能的发现（E.Buchner,1897) 发现微生物的代谢统一性 青霉素的发现推进了工业化培养技术的猛进 寻找和研究微生物有益产物。化学药剂和抗生素发现和临床应用（1909-1935） 普通微生物学形成 应用微生物学科扩大 相关学科相互渗透

J.D.Waston, H.F.C.Crick 发现DNA双螺旋模型 5、分子生物学发展阶段（成熟期） J.D.Waston, H.F.C.Crick 发现DNA双螺旋模型

成熟期特点 微生物学成为十分热门的前沿基础学科 微生物成为生物学研究中的最主要对象 生物工程中，发酵工程是最成熟的应用 技术

三、微生物学的发展促进了人类的进步 微生物与医药卫生 微生物与农牧业 微生物与工业 微生物与食品 微生物与环保 微生物与生物工程（21世纪的微生物学）

用“工程菌”生产药物 1、微生物与医药卫生 干 扰 素 脑 菲 肽 胰 岛 素 乙肝疫苗 众抗生素 各种单克隆抗体免疫血清

2、微生物与农业和畜牧业 微生物饲料 农用抗菌素 生物农药 生物菌肥 微生物能源

微生物饲料 菌体蛋白饲料 饲 料 酵 母 维 生 素 饲 料 发 酵 饲 料 青 贮 饲 料

某些微生物能够产生具有抑制或杀死植物病原菌的物质,该物质称农用抗菌素。  

生物农药 细菌农药 真菌农药 病毒农药

生物菌肥 主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。

3、微生物与工业 酶 工 业 氨基酸工业 有机酸工业 新材料开发 生 物 化 工 食 品 工 程

4、微生物与饮食、调味品 青 红 方 发酵面食 酱，酱油，豆豉 味 精 食 用 醋 食药用菌 发酵饮料 食用色素 淹渍蔬菜 食品添加剂

5、微生物与环保 微生物处理腈纶废水的塔式滤池

改造物种 生物工程 商品生产 常规菌(或常规细胞株) ①遗传工程 ② 细胞工程 “工程菌”（或“工程细胞株”） ③ 微生物工程 ④ 酶工程 ⑤ 生物反应器工程 经济效益 大量产品 社会效益 生态效益 商品生产

21世纪微生物学展望 我国利用卫星回收搭载微生物培养（2000年6月） 微生物基因组学研究将全面展开 以了解微生物之间、微与其他生物、微与环境的相互作用为内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等将在基因组信息的基础上获得长足发展。 微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视 微生物与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展 微生物产业将呈现全新的局面 我国利用卫星回收搭载微生物培养（2000年6月）

四、微生物的五大共性 体积小，面积大 吸收多，转化快 分布广，种类多 生长旺，繁殖快 适应强，易变异

1、体积小，比表面积大 微生物的体积大小 杆菌 单位：um(10-6 m)或nm(10-9m) 80个杆菌肩并肩 0.5μm 2μm 总宽度=1根头发丝的宽度 2μm 0.5μm 杆菌 1500个杆菌首尾相连 总长度=1粒芝麻的长度

1、体积小，比表面积大 微生物与其它生物种类的体积比较 动物、植物和微生物个体大小尺度范围 不同生物类型细胞大小的比较 病毒 细菌 动物的模式细胞 动物细胞核 动物、植物和微生物个体大小尺度范围 不同生物类型细胞大小的比较

1、体积小，比表面积大 微生物的比表面积 比表面积：个体的表面积与体积之比。 设定： 人的比表面积=1 则： (与人等重) 设球菌半径r 球菌表面积(S)＝4πｒ2 球菌体积(V)＝4／3πｒ3 比表面=S/V＝3/r 设球菌半径ｒ＝2μｍ 球菌面积(S)＝50.3μｍ2 球菌体积(V)＝33.5μｍ3 比表面=S/V＝50.3/33.5＝1.5 设定： 人的比表面积=1 则： (与人等重) 大肠杆菌比表面积=30万

2、吸收多，转化快 人（50kg） 500~1000g/d 地鼠（体重3g） 3g/d 吸收多 大肠杆菌 细胞重量2000倍糖/h 一、体积小，比表面积大 2、吸收多，转化快 人（50kg） 500~1000g/d 地鼠（体重3g） 3g/d 大肠杆菌 细胞重量2000倍糖/h 吸收多 奶牛（500kg） 合成0.5kg蛋白质/24h 微生物细胞 合成自身重量30-40倍的细胞物质/24h 转化快

3、生长旺，繁殖快 大肠杆菌在合适的生长条件下： 12.5~20分钟 繁殖1代 每小时 分裂3代，由1个变成8个。 一、体积小，比表面积大 二、吸收多，转化快 3、生长旺，繁殖快 大肠杆菌在合适的生长条件下： 12.5~20分钟 繁殖1代 每小时 分裂3代，由1个变成8个。 经24小时 分裂72代，重约4722吨 经48小时 可产生2.2×1043个后代。 地球重的 4000倍

4、适应性强，易变异 1、对营养物质的利用上的适应性。 2、对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”的适应性。 耐0～－196℃低温 一、体积小，比表面积大 二、吸收多，转化快 三、生长旺，繁殖快 4、适应性强，易变异 适应性强 1、对营养物质的利用上的适应性。 2、对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”的适应性。 耐0～－196℃低温 耐250℃～300℃的高温 耐盐（饱和盐水） 耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子） 耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射

4、适应性强，易变异 易变异 青霉素的使用剂量： 青霉素对金黄色葡 1940年 10万元单位/次 萄球菌最低抑制浓度 一、体积小，比表面积大 二、吸收多，转化快 三、生长旺，繁殖速 4、适应性强，易变异 易变异 青霉素的使用剂量： 1940年 10万元单位/次 1980年： 输液80万单位/次 2000年： 输液800万-1000万单位/次 青霉素对金黄色葡 萄球菌最低抑制浓度 0.02μg/ml 200μg/ml 青霉素生产菌的发酵水平 1940年 每毫升20单位 2000年 每毫升10万单位

5、分布广，种类多 分布广 微生物在自然界的分布：无处不在，无孔不入 土壤 空气 水域 正常环境 生物体内外 高空 深海底 极端环境 一、体积小，比表面积大 二、吸收多，转化快 三、生长旺，繁殖快 四、适应性强，易变异 5、分布广，种类多 分布广 微生物在自然界的分布：无处不在，无孔不入 土壤 空气 水域 生物体内外　　 正常环境 高空 深海底 2000米深的地层 温泉 极端环境

5、分布广，种类多 60年前，中国人乘飞机采集了160米到5300米的高空的气样并分析了其中的微生物发布状况。 一、体积小，比表面积大 二、吸收多，转化快 三、生长旺，繁殖快 四、适应性强，易变异 5、分布广，种类多 60年前，中国人乘飞机采集了160米到5300米的高空的气样并分析了其中的微生物发布状况。

5、分布广，种类多 种类多 一、体积小，比表面积大 二、吸收多，转化快 三、生长旺，繁殖快 四、适应性强，易变异 微生物的微观性 研究手段的限制 分离培养的局限 地球上的微生物： 估计有100万种以上 已发现的微生物： 约有10万种 已开发利用的微生物： 约1000种

种类多 （1）物种的多样性 （2）生理代谢类型的多样性 （3）代谢产物的多样性 （4）遗传基因的多样性 （5）生态类型的多样性

微生物的“生物界之最” 个体最小 数量最多 分布最广 形态最简 变异最易 起源最早 ‘胃口’最大 抗性最强 食谱最广 个体最小 数量最多 分布最广 形态最简 变异最易 起源最早 ‘胃口’最大 抗性最强 食谱最广 休眠最长 界级最宽 繁殖最快 种类最多 发现最晚

五、微生物学及其分科 微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科学。

主要参考书 微生物生物学（第八版），M.T.马迪根等，2001，科学出版社学 微生物学教程，周德庆，2003，高等教育出版社 现代食品微生物学 徐岩等译 第五版，2001年，中国轻工出版 微生物学，沈萍， 2002年，高等教育出版 微生物世界，美， 第五版， 微生物学，余大绂，李季伦， 农业微生物学实验技术，李阜棣，喻子牛等，1996，中国农业出版 微生物学实验，沈萍，范秀容等，1999，高等教育出版社

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