微生物学绪论

山东农业大学生命科学学院微生物学MICROBIOLOGY主讲：贾泽峰E-mail:[e-mail][e-mail]:8241935Blog:山东农业大学生命科学学院教材与参考资料周德庆（2002）：微生物学教程（第二版）.高等教育出版社沈萍（2000）：微生物学.高等教育出版社闵航（2005）：微生物学.浙江大学出版社张文治（2005）：微生物学.高等教育出版社杨颐康（1986）：微生物学.高等教育出版社M.T.马迪根等著（2001）：微生物生物学.科学出版社何国庆，贾英民（2002）：食品微生物学.中国农业大学出版社江汉湖（2005）：食品微生物学.中国农业出版社吴金鹏（1992）：食品微生物学.中国农业出版社BrockTD,MadiganMT,MartinkoJM,ParkerJ.BiologyofMicroorgamisms,7thed.NewJersey,EnglewoodCliffs:PrenticeHall,1994MadiganMT,MartinkoJM,ParderJ.BrocdBrockBiologyofMicroorganisms,9thed.NewJersey:PrenticeHall,2000山东农业大学生命科学学院目录Ⅲ遗传学Ⅱ生理学Ⅴ分类学Ⅳ生态学Ⅰ形态学第一章原核微生物第二章真核微生物第三章病毒第十章微生物的分类和鉴定第四章微生物的营养第五章微生物的代谢第六章微生物的生长及其控制第八章微生物的生态第九章传染与免疫第七章微生物的遗传变异和育种结束语21世纪的微生物学绪论山东农业大学生命科学学院动物：呼吸、运动、循环、生殖等八大系统；植物：根、茎、叶、花、果实、种子六大组织；微生物：“朝生暮死”；较原始的、尚未出现组织、器官分化的生物。山东农业大学生命科学学院我们生活在一个被大量微生物包围着的：空气、水体、食品、……微生物无处不在绪论一、什么是微生物二、微生物学及其分科三、人类对微生物世界的认识简史四、微生物学的发展促进了人类的进步五、微生物的五大共性山东农业大学生命科学学院一、什么是微生物微生物（microorganism,microbe）是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小、构造简单的低等生物。•它不是一个分类学上的单位大小范围：0.1um～1.0mm最小的细菌：naobactera，50nm最大的细菌：Thiomargaritanamibiensis，0.1～0.3um大多为单细胞，少数为多细胞，还包括一些没有细胞结构的生物。山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院电子显微镜：A白喉杆菌B结核杆菌C链球菌D钩端螺旋菌E破伤风杆菌F葡萄球菌G微球菌H霍乱球菌I炭疽杆菌J肠炎杆菌K肺炎球菌L淋病球菌山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院主要有三大类群：1）原核生物类：细菌（细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体）；古细菌2）真核生物类：真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、原生动物和显微藻类。蘑菇和银耳等食、药用菌是个例外，尽管可用厘米表示它们的大小，但其本质是真菌，我们称它们为大型真菌。3）非细胞生物类：病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒）。山东农业大学生命科学学院立克次氏体支原体衣原体放线菌蓝细菌细菌原核生物类：山东农业大学生命科学学院真核生物类：山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院非细胞生物类：山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院•虽然我们用肉眼看不到单个的微生物细胞，但是当微生物在某种材料上大量繁殖形成一个大集团时，我们就能看到它们了。这一团有着数量高达几百万细胞的集合体称为菌落。•例如腐败的馒头和面包上长的毛、烂水果上的斑点，皮鞋上的霉点，皮肤上藓块等就是许多微生物形成的菌落。山东农业大学生命科学学院微生物虽小，但它们和人类的关系非常密切，有些对人类有益，是人类生活不可缺少的伙伴；有些对人类有害，对人类生存构成了威胁；有的虽然和人类没有直接的利害关系，但在生物圈的物质循环和能流中具有关键作用。山东农业大学生命科学学院分解者微生物消费者动物环境土壤、空气、水生产者植物（包括部分微生物）山东农业大学生命科学学院二、微生物学及其分科微生物学（Micobiology）：是在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态结构、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于工业发酵、医学卫生和生物工程等领域的科学。（研究微生物生命活动规律的科学）根本任务：发掘、利用和改善有益微生物；控制、消灭或改造有害微生物。山东农业大学生命科学学院周德庆教材的分类：微生物的基本生命活动规律：普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、遗传学、生态学和分子微生物学应用领域：应用微生物学、工业、农业、医学、药用、诊断、抗生素、食品微生物学研究对象：细菌学、真菌学（菌物学）、病毒学、原核生物学、自养菌生物学和厌氧菌生物学生态环境：土壤、微生态学、海洋、环境、水、宇宙学科交叉融合：化学微生物学、分析微生物学、微生物生物工程学、微生物化学分类学、微生物数值分类学、微生物地球化学、微生物信息学实验方法与技术：实验微生物学、微生物研究方法学山东农业大学生命科学学院沈萍教材的分类：山东农业大学生命科学学院三、人类对微生物世界的认识简史微生物的认识是一个漫长的发展过程。漫漫长夜终见曙光。人类认识微生物世界的四大障碍：1）个体微小；2）外貌不显；3）杂居混生；4）因果难联。山东农业大学生命科学学院（一）我国古代对微生物的利用1、酿造我国人民在距今约8000年至4500年间，已发明了制曲酿酒工艺：曲蘖酿酒起源于约8000年前，4000年前的“龙山文化时期”酿酒技术已经十分发达，商代（公元前17世纪到公元前11世纪）酿酒已成为独立的手工业。在2500年前的春秋战国时期，已知制酱和醋。在宋代，能制造优良的红曲。山东农业大学生命科学学院我国酿酒工艺:1）历史悠久：公元前17世纪，甲骨文“酒”、“醴”；公元前4世纪，《书经》“若作酒醴，尔惟曲蘖”；公元前3世纪，《吕氏春秋》“仪狄作酒禹饮而甘之”；《淮南子》（公元前2世纪）“清鞅之美，始于耒耜”；《酒诰》（3世纪，晋代）“酒之所兴，肇自上皇，或云仪狄，一曰杜康。有饭不尽，委余空桑，郁积成味，久蓄气芳。本出于此，不由奇芳。”2）工艺独特：按酿制原理大体可分为果酒类、啤酒类、曲酒类、蒸馏酒类等。山东农业大学生命科学学院3）经验丰富：在制曲和酿酒技术上有丰富的经验，《齐民要术》、《开工天物》等。4）品种多样：曲种上：散曲、小曲、饼曲、草药曲、红曲、干酵等；酒品种上：《齐民要术》中记载39种；菌种上：经过精心选择和独特培养后，已选育出以根霉、米曲霉、酵母菌、红曲霉、毛霉为主体的各种曲种。山东农业大学生命科学学院2、医疗在两千年前，我国人民已经初步认识到许多疾病具有传染性，公元前5世纪，已知道驱逐狂犬，以预防狂犬病，知道用麦曲治疗腹病；三国时代，名医华佗，创麻醉术及剖腹外科，主张割去腐肉以预防传染；宋真宗时代（公元968-1022），创造“以毒攻毒”的免疫方法，发明用种人痘预防天花。后来相继传到俄国、日本、朝鲜，并于1717年经过土耳其传到英国，继而传到欧洲及美洲各国。英国的秦纳（E.Jenner1796）受到启示，在种人痘的基础上发展用种牛痘预防天花。山东农业大学生命科学学院3、其他后魏时（公元6世纪）的贾思勰《齐民要术》就详细地记载了制曲和酿酒的技术，还记载了栽种豆科植物可以肥沃土壤。在900年前，利用自养细菌生命活动的胆水浸铜法已经正式用于生产铜。在农业方面，在2000年前，已发现豆科植物的根瘤有增产作用，并采用积肥、沤粪、压青和轮作等农业措施，来利用和控制有益的微生物的生命活动，从而提高作物产量。山东农业大学生命科学学院（二）微生物学的发展史微生物在地球上存在了30多亿年，人类在数百万年前出现之后就一直和微生物发生着千丝万缕的密切联系。微生物学的发展历史，可分为五个时期，即：史前期、初创期、奠基期、发展期、成熟期。山东农业大学生命科学学院1、史前期（感性认识阶段）时间：大约距今8000年前--1676年进展：人们不自觉地微生物频繁地打交道，并凭自己的经验在实践中开展利用有益微生物和防治有害微生物的活动。由于在思想方法上停留在“实践—实践—实践”的基础上，因此只能长期处于低水平的应用阶段。贡献：人民在自己的生产实践中都累积了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经验，例如发面，天然果酒和啤酒的酿造，牛乳和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等。山东农业大学生命科学学院2、初创期（形态学发展阶段）时间：1676年～1861年进展：人们对微生物的研究仅停留在形态学描述的水平上，而对它们的生理活动及其与人类实践活动的关系却未加研究，微生物学作为一门学科在当时还未形成。微生物学的先驱者：17th最伟大的业余科学家—列文·虎克（AntonyvanLeeuwenhoek）只上过中学的布店学徒工英国皇家学会会员巴黎科学院通讯院士山东农业大学生命科学学院列文虎克的贡献：（1）制作了419架显微镜或放大镜，50－200倍，266倍；（2）用显微镜观察了许多微生物，1676年首次观察到细菌；（3）发表论文400篇，其中375篇寄往英国皇家学会发表。列文虎克：“我知道，我是对的”“生活在整个荷兰的全部人数，还没有我每天嘴内所带有的小生物那么多”墓志铭：九十年，十个月又两天山东农业大学生命科学学院在微生物学各个历史的阶段，每一个较大的进步都伴随着更好显微镜的问世。microscope山东农业大学生命科学学院列文虎克利用业余时间制造过400多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为50~200倍，microscope山东农业大学生命科学学院1690年1720年1725年1760年请欣赏不同时期的显微镜山东农业大学生命科学学院1790年1881年1840年1890年山东农业大学生命科学学院山东农业大学生命科学学院电子显微镜山东农业大学生命科学学院3、奠基期（生理学发展阶段）时间：1861年～1897年进展：建立了一系列研究微生物的方法和技术；开创了寻找病原微生物的“黄金时代”（1870s－1920s）；开始在生理学水平上研究微生物；以“实践—理论—实践”的思想方法指导科学实验；微生物学开始形成独立学科。贡献：法国的巴斯德（Pasteur）—微生物学的奠基人，“微生物学之父”。德国的科赫（Koch）—细菌学的奠基人。山东农业大学生命科学学院巴斯德主要贡献：（1）提出了生命只能来自生命的胚种学说（种质学说），否定了自然发生学说（1861年）；（2）指出了传染病、发酵、腐败的真正原因是微生物活动的结果；（3）在人类防病治病方面的贡献，发现病原菌减毒可诱发免疫性，首次制成狂犬疫苗，证实了免疫学说。（狂犬、霍乱、炭疽）（4）建立了一系列消毒、灭菌的方法。山东农业大学生命科学学院在观察的领域，机遇只垂青于有准备的头脑——LouisPasteurPasteur的曲径瓶实验山东农业大学生命科学学院柯赫主要贡献为：（1）建立了研究微生物的一系列重要方法，如，发明了固体培养基、微生物的纯种分离、显微染色技术、显微摄影技术等；（2）利用平板分离方法寻找并分离到许多病原菌，如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌（1882）、霍乱球菌（1883）等；（3）提出了柯赫法则（1884）。1905年，科赫获得了诺贝尔医学和生理学奖，主要是为了表彰他在肺结核研究方面的贡献。1982年，我国邮电部发行了一枚纪念邮票，纪念科赫发现肺结核病原菌一百周年。山东农业大学生命科学学院科赫法则（Koch’spostulates）病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯种培养物；这种纯培养物接种到敏