动物微生物学

动物微生物学河南农业大学主讲崔保安AnimalMicrobiologyHenanAgriculturalUniversityLecturer:Cuibao-anReferencebooks安排•理论课45学时•实验课20学时•考试：平时成绩20－30％（课堂提问、实验报告）期末卷面成绩70－80％绪言什么是微生物微生物与我们微生物学的建立与发展微生物的类群及特点什么是微生物微生物是一群个体微小、肉眼看不见，需借助显微镜才能看到的结构较为简单，繁殖迅速的最微小的生物的通称。Thewordmicrobe(microorganism)isusedtodescribeanorganismthatissosmallthat,normally,itcannotbeseenwithouttheuseofamicroscope.Viruses,bacteria,fungi,protozoaandsomealgaeareallincludedinthiscategory.Whatisamicrobe?微生物与我们1、地球生命的祖先——微生物1）一般认为地球上的生命起源于海洋；2）另一种学说认为生命来自地球之外。2、微生物是把十分锋利的双刃剑1）灾难2）重要性生命起源于海洋河北兴隆“黑烟囱”化石14.3亿“岁”。河北兴隆“黑烟囱”化石14.3亿“岁”大小只有几微米，甚至更小的细菌化石生命来自地球之外陨石撞击地球效果图生命的演化历程全生命系统树(P318图12－3)地球上最先出现的生命是现有生命的共同祖先，进化向两个方向发展微生物是把双刃剑无处不在的微生物灾难重要性无处不在的微生物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；无处不在的微生物土壤细菌数亿/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我们无时不生活在“微生物的海洋”中。极端环境灾难tragedy鼠疫:公元6世纪鼠，跳蚤人死亡率30%-100%埃博拉病毒:1976年疑啮齿类动物死亡率50-90%艾滋病毒:1980年疑非洲绿猴死亡率61%疯牛病:1985年牛人消化道死亡率100%禽流感:1997年鸡、鸭、鸽子等33.3%-100％SARS病毒：2002年病例8295人，死亡750猪链球菌：鼠疫（黑死病）席卷中世纪的欧洲十四世纪75％的欧洲人口。1994年9、10月间，印度30万苏拉特市民逃印度的四面八方，数百亿美元SARS31个国家SARSSarsoutbreakApril:SevereacuterespiratorysyndromespreadwithalarmingrapidityacrosstheFarEast.猪链球菌Theimportanceofmicrobiology•Microbesimpingeonallaspectsoflife,justafewofthesearelistedbelow:EnvironmentMedicineFoodBiotechnologyResearchenvironmentMicrobesareresponsibleforthecyclingofcarbon,nitrogenandphosphors(geochemicalcycles),allessentialcomponentsoflivingorganisms(TopicFI).Theyarefoundinassociationwithplantsinsymbioticrelationships,maintainsoilfertilitvandmayalsobeusedtocleanuptheenvironmentoftoxiccompounds(bio-remediation;).Somemicrobesaredevastatingplantpathogens,whichdestroyimportantfoodcrops,butothersmayactasbiologicalcontrolagentsagainstthesediseases.foodMicrobeshavebeenusedforthousandsofyears,inmanyprocesses,toproducefood,frombrewingandwinemaking,throughcheeseproductionandbreadmaking,tothemanufactureofsoysauce(TopicF2).Attheotherendofthescale,microbesareresponsibleforfoodspoilage,anddisease-causingmicrobesarefrequentlycarriedonfood(TopicF5).researchMicrobeshavebeenusedextensivelyasmodelorganismsfortheinvestigationofbiochemicalandgeneticalprocessesastheyaremucheasiertoworkwiththanmorecomplexanimalsandplants.Millionsofcopiesofthesamesinglecellcanbeproducedinlargenumbersveryquicklyandatlowcosttogiveplentyofhomogeneousexperimentalmaterial.Anadditionaladvantageisthatmostpeoplehavenoethicalobjectionstoexperimentswiththesemicroorganisms.微生物学的建立与发展Thehistoryofmicrobiology•感性认识阶段•微生物的发现•微生物学的奠基人•二十世纪的微生物学•微生物学在生命科学中的重要地位•二十一世纪的微生物学•微生物学发展过程中的重大事件感性认识阶段•我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒；•4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；•公元六世纪(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；公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”；感性认识阶段•公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)；•16世纪，古罗马医生G.Fracastoro：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；Thediscoveryofmicroorganisms•AntonyvanLeeuwenhoek(1632-1723)荷兰商人1676年安东·吕文虎克•Thefirstpersontoaccuratelyobserveanddescribemicroorganisms他没有上过大学，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。微生物学的奠基人法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）LouisPasteur(1822–1895)Pasteur’scontributions:•Finalrefutationofspontaneousgeneration–birthofmicrobiologyasascience•Discoveryoftheexistenceofanaerobiclife–fermentation•Vaccines•PasteurizationLouisPasteurworkinginhislaboratory巴斯德的贡献(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)其他贡献巴斯德消毒法：60-65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物曲颈瓶试验Pasteur’sswanneckflasksusedinhisexperimentsonthespontaneousgenerationofmicroorganismsRobertKock(1843–1910)Contribution:•微生物学基本操作技术方面的贡献•对病原细菌的研究作出了突出的贡献（1）微生物学基本操作技术方面的贡献•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）•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（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法则Kock’spostulates1.Themicroorganismsmustbepresentineverycaseofthediseasebutabsentfromhealthyhost2.Thesuspectedmicroorganismsmustbeisolatedandgrowninapureculture.3.Thediseasemustresultwhentheisolatedmicroorganismsisinoculatedintoahealthyhost.4.Thesamemicroorganismsmustbeisolatedagainfromthediseasedhost二十世纪的微生物学•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。•多学科交叉促进微生物学全面发展图1-1微生物学的主要分支学科MicrobiologyBacteriology细菌学Parasitology寄生虫学MicrobialMorphology微生物形态学Mycology真菌学Virology病毒学PhycologyorAlgology藻类学Microbialtaxonomy微生物分类学Microbialgenetics微生物基因学Molecularbiology分子生物学Microbialphysiology微生物生理学Protozoology原生动物学Microbialecology微生态学微生物学在生命科学中的重要地位•微生物是生物学基本理论研究中的理想试验对象基因和酶关系的阐明及“一个基因一个酶”的假说；粗糙麦胞菌突变试验•对生命科学研究技术的贡献微生物转化的理论和技术转基因动物、转基因植物微生物学的重大发现：质粒载体、限制性内切酶、连接酶、反转录酶DNA重组技术、遗传工程二十一世纪的微生物学•微生物基因组学研究全面展开•微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等将获得长足发展，为人类的生存和健康发挥积极作用。•与其它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。微生物代谢产物、菌体本身、基因工程最有望改善全球健康状况的十大关键生物技术•针对传染病的分子诊断技术•利用基因工程手段开发重组疫苗的技术；•除注射之外，更有效的药物和疫苗输送技术；•利用微生物和植物等检测或清除污染的环保生物技术；•病原体基因组测序技术；•使妇女能有效防御性传播疾病的新技术；•可用于识别药物靶标等的生物信息技术；•营养价值更高、可对付营养不良的转基因作物技术；•可降低激素、干扰素等治疗性蛋白质成本的转基因等技术；•可有效促进新药研制开发的组合