第一讲微生物学概论.

微生物学教程（第3版）周德庆高等教育出版社讲课：阳飞单位：生化系（C-312）E-mail：[e-mail]课程考试及相关要求考试形式：闭卷考试期末成绩：平时（30%）+考试（70%）平时成绩（30）：o缺课一次扣2分，无故旷课3次取消考试资格o实验及实验报告缺一次扣3分o作业缺一次扣2分o主动回答问题并且答案正确酌情加分教学内容绪论微生物与人类第一章原核生物的形态、构造和功能第二章真核生物的形态、构造和功能第三章病毒和亚病毒第四章微生物的营养和培养基第五章微生物的新陈代谢第六章微生物的生长及其控制第七章微生物的遗传和育种第八章微生物的生态第九章传染与免疫（自学）第十章微生物的分类和鉴定习题讲解形态结构生理生化教学安排第一讲微生物学概论（绪论、第十章、结束语）第二讲微生物形态、构造和功能（第一章、第二章）第三讲病毒和亚病毒（第三章）第四讲微生物的营养和培养基（第四章）第五讲微生物的新陈代谢（第五章）第六讲微生物的生长及其控制（第六章）第七讲微生物的遗传和育种（第七章）第八讲微生物的生态（第八章）2013年任务2014年任务参考资料：周德庆.微生物学教程（第二版）.高等教育出版社,2002杨革.微生物学实验教程（第2版）.科学出版社，2010.S.Baker...[等]编著李明春,杨文博主译,微生物学（第3版）,北京:科学出版社,2010.沈萍.微生物学.高等教育出版社，2000.7.武汉、复旦大学生物系微生物学教研室合编.微生物学.高等教育出版社,1987.Microbesandtheenvironment:perspectivesandchallenges/Shuang-JiangLiu,HaroldL.Drake(eds.)Beijing:SciencePress,c2008.期刊：微生物学报、微生物学通报、各大学自然科学版第一讲微生物学概论教学目标：了解微生物与人类的特殊关系以及在生物界的地位理解微生物学在生命科学发展中的重要作用和地位理解各大类微生物的分类系统纲要掌握微生物的特点、通用分类单元以及微生物鉴定方法教学重点：微生物与人类的特殊关系、微生物特点、微生物学及其分类、微生物分类系统纲要、微生物通用分类单元、微生物鉴定方法教学难点：三域学说、微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友。第一讲微生物学概论一、微生物的概念及其种类微生物（microorganism，microbe）：个体微小、结构简单的一类低等生物。小（个体微小）简（结构简单）低（进化地位低）微生物μm级：光镜下可见（细胞）nm级：电镜下可见（细胞器、病毒）少数肉眼可见单细胞简单多细胞非细胞（即“分子生物”）原核类：三菌三体真核类：真菌、原生动物、显微藻类非细胞类：病毒、亚病毒人体体表及体内存在大量的微生物：皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米；口腔：细菌种类超过500种；肠道：微生物总量达100万亿；粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个；二、微生物与人类的关系微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。土壤中细菌数亿/g，土壤中的细菌总重量估计为10034×1012吨；每张纸币带细菌：900万个；每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万；★微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！时时刻刻与微生物“共舞”是祸？是福？微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是人类的朋友！体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障微生物可以为我们提供很多有用的物质；有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、白酒、啤酒、酱油、泡菜、腐乳等基因工程为代表的现代生物技术；少数微生物也是人类的敌人！鼠疫天花艾滋病梅毒疯牛病流感!白疫（黑死病）（肺结核）……禽流感超级细菌※超级细菌：指滥用抗生素而使得抗药性越来越强的一类细菌。超级病菌主要指耐甲氧苯青霉素金黄色葡萄球菌MRSA，是皮肤细菌的一种。超级病菌含有超级抗药基因“新德里金属蛋白酶-1”(NDM-1)，使“超级病菌”可在同种甚至异种细菌之间“轻松”复制。研究人员多在大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌等细菌内发现NDM-1基因。含这种基因的细菌对几乎所有抗生素具有耐药力。印度、日本、美国、英国、加拿大、韩国等20多个国家及地区报告出现“超级病菌”。2010年，英国媒体爆出南亚发现新型超级病菌NDM-1，抗药性极强可全球蔓延。症状：在人身上造成浓疮和毒疱，甚至逐渐让人的肌肉坏死。更可怕的是，抗生素药物对它不起作用，病人会因为感染而引起可怕的炎症，高烧、痉挛、昏迷直到最后死亡。传播途径：（1）血传播：如全血、血浆、血清或其它血制品通过注射传播（2）胎源性传播：如孕妇带毒者通过产道对新生儿垂直传播（3）医源性传播：如医疗器械、注射器、血液透析（4）性接触传播：性滥交、同性恋和异性恋（5）昆虫叮咬传播：在热带、亚热带的蚊虫以及各种吸血昆虫（6）生活密切接触传播：与病毒携带者长期密切接触，唾液、尿液、血液、胆汁及乳汁，均可污染器具、物品，经破损皮肤、粘膜而传播。应对措施：合理规范使用抗菌药物，尤其应限制万古霉素的滥用以减少多重耐药菌株注意个人卫生，尤其是正确洗手，加强身体锻炼，合理膳食，注意休息，提高机体的抵抗力对全体医院职工进行培训增强对耐药菌的认识，不必谈“菌”色变，不必惊慌严格执行无菌技术操作，加强消毒隔离，切断传播途径减少或缩短侵入性装置的应用，如中心静脉导管留置和导尿管插管发现耐万古霉素细菌感染患者，应及时予以隔离，进入病房时戴手套，防止细菌广泛污染物品表面，接触患者时应穿隔离衣清除感染源，对耐药菌株患者使用的医疗用品如听诊器、血压器等消毒提高菌检率，加强对耐药菌的监测，尤其对易感人群耐药菌的监测如果去医院探视VRE感染的患者，应听从医院有关人员的指导，做好消毒、隔离工作，避免因探视而感染此种疾病三、微生物的发现和微生物学的建立与发展8000年前我国就出现了曲蘖酿酒；4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；3000年前我国用长霉的豆腐治疗皮肤上的疮、痈疾病；2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；公元6世纪(北魏时期)贾思勰的巨著《齐民要术》；公元2世纪，张仲景“禁食病死兽类的肉和不清洁食物”（一）微生物的发现公元前112年-212年间，华佗“割腐肉以防传染”公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro提出疾病是由肉眼看不见的生物(livingcreatures)引起的；1641年，明末医生吴又可也提出“戾气”学说；16世纪明朝伟大的医药学家李时珍《本草纲目》中记载了“神曲”和“红曲”治疗疮、痈、湿热泄等疾病；讨论：微生物难以发现的原因？个体微小外貌不显杂居混生因果难联安东尼.列文虎克罗伯特.科赫路易.巴斯德荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）1676年，采用放大透镜首次观察到了细菌和原生动物。1677年首次描述了昆虫、狗和人的精子。1684年他准确地描述了红细胞，证明马尔皮基推测的毛细血管呈真实存在的。1702年他在细心观察了轮虫以后，指出在所有露天积水中都可以找到微生物。追踪观察了许多低等动物和昆虫的生活史，证明它们都自卵孵出并经历了幼虫等阶段。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。微生物学的先驱（二）微生物学的奠基法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）微生物学的奠基人细菌学的奠基人微生物学的奠基1、巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）(1)发现并证实发酵是由微生物引起的；(2)彻底否定了“自然发生”学说；化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(3)免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗(4)巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物微生物学的奠基2、柯赫（RobertKoch）（1843～1910）a）细菌纯培养方法的建立土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影柯赫（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫原则1、在每一相同病例中都出现这种微生物；2、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。（三）微生物学发展过程中的重大事件微生物的发现和微生物学的建立与发展1890VonBehring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；1892Ivanovsky提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；1928Griffith发现细菌转化；1929Fleming发现青霉素；1944Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；1953Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；1970～1972Arber、Smith和Nathans发现并提纯了DNA限制性内切酶对其机理的研究导致DNA是遗传物质的确证；外源遗传物质导入各种细胞的基因重组技术的建立；微生物学发展过程中的重大事件1977WoeseSangerf×174噬菌体DNA进行了全序列分析；1982～1983Prusiner发现朊病毒(prion)；1983～1984Mullis建立PCR技术；1995第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成；1996第一个自养生活的古生菌基因组测定完成；1997第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成；（四）20世纪的微生物学微生物的发现和微生物学的建立与发展十九世纪末到二十世纪中期：微生物学：鉴定病原菌、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、寻找化学治疗药物、分析微生物的化学活性。普通生物学：细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、植物和动物的遗传和进化的机制。微生物的发现和微生物学的建立与发展20世纪40年代后，微生物自身的特点使其成为生物学研究的“明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。微生物学与生物学发展的主流汇合、交叉，获得了全面、深入的发展。►微生物学（Microbiology）定义：是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，其根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。★微生物学的分类按研究微生物的基本生命活动规律分按微生物应用领域分按研究微生物对象分按微生物所处的生态环境分按学科的交叉、融合分按实验方法、技术分微生物分类学、生理学、遗传学、生态学、分子微生物学工业、农业、医学、药用、诊断、食品微生物学、抗生素学细菌学、真菌学、病毒学、原核生物学、自养菌生物学、厌氧菌生物学土壤生物学、海洋生物学、环境微生物学、水微生物学、宇宙微生物学化学微生物学、分析微生物学、微生物信息学、微生物数值分类学实验微生物学、微生物研究方法Jacob等通过研究大肠杆菌诱导酶的形成机制而提出操纵子学说，阐明了基因表达调控的机制，为分子生物学的形成奠定了基础。60年代Nirenberg等人通过研究大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系及多聚尿苷酶，发现了苯丙氨酸的遗传密码，继而完成了全部密码的破译，为人类从分子水平上研究生命现象开辟了新的途径。“断裂基因”、“跳跃基因”、“重叠基因”的发现，以及