微生物學(xué),課程安排,講授：32學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)：20學(xué)時(shí) 自學(xué)：4學(xué)時(shí) 成績(jī)構(gòu)成 理論考試（機(jī)考）：45 % 平時(shí)成績(jī)：考勤（5%）+課程論文（20%） 實(shí)驗(yàn)成績(jī)：30 %,21,課程開始前,我們?cè)谝粋€(gè)被大量微生物包圍著的環(huán)境中 空氣 水體 食品 微生物無(wú)處不在 Microorganisms are ubiquitous,31,41,一些數(shù)字,每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌，重感冒患者為8500萬(wàn)； 全世界海洋中微生物的總重量約280億噸 細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為：1.0034 × 1016 噸 人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達(dá)100萬(wàn)億個(gè)左右（人體細(xì)胞數(shù)量50萬(wàn)億） 新鮮葉子表面微生物數(shù)量達(dá)100多萬(wàn)個(gè)/g,51,微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！,時(shí)時(shí)刻刻與微生物“共舞”是 禍？是 福？,61,微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；,微生物是人類的朋友,71,體內(nèi)的正常菌群是人及動(dòng)物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、組成生理屏障,微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)；有機(jī)酸、酶、各種藥物、疫苗、奶酪、啤酒、醬油等,基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)。,81,少數(shù)微生物也是人類的敵人,鼠疫,艾 滋 病,91,埃博拉病毒,101,本章主要內(nèi)容,一、微生物概述 二、微生物多樣性 三、微生物的重要性 四、微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與成就 五、顯微鏡下的微生物,111,1.1 微生物概述,1.1.1 什么是微生物 1.1.2 生物中哪些是微生物 1.1.3 微生物的特點(diǎn),121,1.1.1 什么是微生物,微生物(microbe，microorganism) ，是對(duì)所有形體微小、單細(xì)胞或個(gè)體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的多細(xì)胞，甚至無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的總稱。 或簡(jiǎn)單地說(shuō)是對(duì)人們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的細(xì)小的生物的總稱。 微生物是指大量的、極其多樣的、不借助顯微鏡看不見(jiàn)的微小生物類群的總稱。,131,1.1.1 什么是微生物,微生物通常包括病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒、朊病毒）、具原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)菌、古菌以及具真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、原生動(dòng)物和單細(xì)胞藻類，它們的大小和特征見(jiàn)表1.1所示。,141,表1.1 微生物形態(tài)、大小和細(xì)胞類型,151,1.1.2 生物中哪些是微生物,161,1.1.2 生物中哪些是微生物,171,1.1.3 微生物的特點(diǎn),體積小，比表面積大 吸收多，轉(zhuǎn)化快（代謝能力強(qiáng)） 生長(zhǎng)旺，繁殖快 適應(yīng)強(qiáng)，易變異 分布廣，種類多,181,191,201,體積小，比表面積大,比表面積(Surface to Volume Ratio) 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝廢物排泄、環(huán)境信息交換,211,對(duì)比表面分割后的變化,221,吸收多,轉(zhuǎn)化快,大腸桿菌每小時(shí)可分解其自重1000-10,000倍的乳糖 Candida utilis （產(chǎn)朊假絲酵母）比大豆強(qiáng)100倍的蛋白質(zhì)合成能力 微生物的高呼吸速率,231,生長(zhǎng)旺,繁殖快,E.coli：12.520 min/次分裂 以20min/次計(jì)算，請(qǐng)計(jì)算每天可產(chǎn)生多少子細(xì)胞？ 液體培養(yǎng)物細(xì)菌濃度一般僅為108-109CFU/mL 為什么？ 對(duì)于發(fā)酵工業(yè)的實(shí)踐意義 生產(chǎn)效率高 發(fā)酵周期短,241,適應(yīng)強(qiáng),易變異,靈活的適應(yīng)性或代謝調(diào)節(jié)機(jī)制 蛋白質(zhì)分子的數(shù)量 E. coli 分子中能容納20萬(wàn)-30萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)分子，2000-3000種執(zhí)行不同生理功能的蛋白質(zhì) 極端環(huán)境的適應(yīng)能力 極端環(huán)境 ? 低變異頻率,251,分布廣, 種類多,無(wú)孔不入，隨遇而安 微生物的種類多樣性 生物多樣性的保護(hù)-微生物資源學(xué),261,1.2 微生物多樣性,一、微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)多樣性 二、微生物的代謝多樣性 三、微生物的遺傳與變異多樣性 四、微生物的抗性多樣性 五、微生物的種類多樣性 六、微生物的生態(tài)分布多樣性,271,1.2.0 微生物的共性,絕大部分微生物的遺傳信息都是由DNA鏈上的基因所攜帶，除少數(shù)特例外，其復(fù)制、表達(dá)與調(diào)控都遵循中心法則。 微生物的初級(jí)代謝途徑如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂肪酸等大分子物質(zhì)的合成途徑基本相同。 微生物的能量代謝都以ATP作為能量載體,281,1.3 微生物的重要性,農(nóng)業(yè) 環(huán)境 能源 醫(yī)藥 食品,291,1.3 微生物的重要性-農(nóng)業(yè),土壤的形成及其肥力的提高有賴于微生物的作用。 農(nóng)產(chǎn)品的加工、貯藏-利用有益的微生物或是抑制有害微生物。 綠色農(nóng)業(yè)或有機(jī)農(nóng)業(yè)、綠色食品都離不開微生物的作用。防病、防蟲害、供肥。,301,1.4 微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與成就,1.4.1 微生物學(xué)的基本內(nèi)容 1.4.2 微生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 主線 重大事件,311,1.4.1微生物學(xué)的基本內(nèi)容,微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，研究細(xì)胞的構(gòu)建及其 能量、物質(zhì)、信息的運(yùn)轉(zhuǎn)； 微生物的進(jìn)化和多樣性，研究微生物的種類，它們之間的相似性和區(qū)別，以及微生物的起源； 生態(tài)學(xué)規(guī)律，研究不同微生物之間以及它們同環(huán)境之間的相互作用； 微生物同人類的關(guān)系。,321,1.4.1微生物學(xué)的基本內(nèi)容,331,認(rèn)識(shí)微生物的四大障礙,個(gè)體過(guò)于微小 群體外貌不顯 種間雜居混生 形態(tài)與作用后果難以認(rèn)識(shí),341,微生物學(xué)的發(fā)展主線,351,史前期（約8000年前-1676年）,進(jìn)展 古中國(guó)的制曲、釀酒技術(shù) 天工開物、齊民要術(shù)、東坡酒經(jīng) 特點(diǎn) 視而不見(jiàn) 臭而不聞 觸而不覺(jué) 食而不察 得其益而不感其好 受其害而不知其惡,361,初創(chuàng)期（1676-1861）,進(jìn)展 形態(tài)描述，Antony van Leeuwenhoek，1632-1723，十七世紀(jì)最偉大的業(yè)余科學(xué)家 只上過(guò)中學(xué)的布店學(xué)徒工 英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員Member of Royal Society 巴黎科學(xué)院通訊院士,371,Antony van Leeuwenhoek,381,奠基期（1861-1897）,進(jìn)展 生理水平的研究，微生物生理學(xué)的研究 微生物學(xué)奠基人：巴斯德 細(xì)菌學(xué)奠基人：科赫,391,巴斯德對(duì)人類的貢獻(xiàn) （18221895）,奠定微生物學(xué)理論，開創(chuàng)新的微生物學(xué)科 否定“自然發(fā)生說(shuō)”（曲頸瓶實(shí)驗(yàn)） Preventative vaccinationImmunology Fermentation caused by Microorganisms，解決了當(dāng)時(shí)生產(chǎn)中提出的許多難題。 創(chuàng)造一些微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法 巴氏消毒法：6065, 30min,401,Louis Pasteur, one of the greatest scientists of the nineteenth century,The Spontaneous Generation Experiment,科赫的主要貢獻(xiàn)細(xì)菌學(xué)家,病原學(xué)的研究 炭疽病菌 肺結(jié)核病病原菌 病原菌的尋找與分離：1870s1920s 科赫法則 微生物學(xué)基本操作技術(shù) 固體培養(yǎng)基的使用 培養(yǎng)基的配制 細(xì)菌的染色方法,431,Robert Koch,1、 在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物； 2 、要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來(lái)； 3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會(huì)重復(fù)發(fā)生； 4 、從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來(lái)。,證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則 著名的柯赫原則,451,發(fā)展期（1897-1953）,開創(chuàng)了微生物生化的研究 沒(méi)有酵母的酒精發(fā)酵 Discovery of cell-free fermentation 德國(guó)E. Buchner,461,Fleming-Sir-Alexander,成熟期（1953- ）,進(jìn)展 分子生物學(xué)水平的研究,James D. Watson (left) and Francis Crick propose a double- helical structure for DNA,481,微生物學(xué)的發(fā)展前沿,微生物基因組學(xué)(功能基因組學(xué)) 微生物生態(tài)學(xué) 環(huán)境微生物學(xué) 細(xì)胞微生物學(xué) 微生物生命現(xiàn)象的特性和共性 微生物學(xué)與其他學(xué)科的交叉 微生物產(chǎn)業(yè)的全新發(fā)展,491,微生物學(xué)發(fā)展史的結(jié)論,微生物學(xué)發(fā)展的歷史 認(rèn)識(shí)微生物的歷史 開發(fā)利用有益微生物的歷史 控制和消滅有害微生物的歷史。 微生物是一把雙刃劍,501,1.4.2 微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件,511,1.4.2 微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件,521,1.4.2 微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件,531,1.4.2 微生物學(xué)發(fā)展中的重大事件,541,1.5農(nóng)業(yè)微生物學(xué)-定義,定義 簡(jiǎn)言之，農(nóng)業(yè)微生物學(xué)就是研究農(nóng)業(yè)中的微生物學(xué)。 農(nóng)業(yè)微生物學(xué)研究對(duì)象 與整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈條掛鉤的微生物,551,1.5農(nóng)業(yè)微生物學(xué)-任務(wù),認(rèn)識(shí)掌握： 微生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的活動(dòng)情況與作用規(guī)律； 微生物對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的有利或有害影響；,561,1.5農(nóng)業(yè)微生物學(xué)-內(nèi)容,微生物的形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功能，微生物的營(yíng)養(yǎng)、呼吸、物質(zhì)代謝、生長(zhǎng)、繁殖、遺傳與變異等的基礎(chǔ)知識(shí)； 與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的微生物及其生態(tài)；,571,1.5農(nóng)業(yè)微生物學(xué)-內(nèi)容,自然環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)與轉(zhuǎn)化； 微生物學(xué)新技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。,581,1.7 顯微鏡下的微生物,Single Rod (Bacillus),Streptobacillus Arrangement (Note bacilli in chains),591,1.7 顯微鏡下的微生物,Scanning Electron Micrograph of Streptococcus pneumoniae,Electron Micrograph of Neisseria gonorrhoeae, a Diplococcus,601,1.7 顯微鏡下的微生物,（ Penicillium sp ）青霉菌,611,參考書目,教材 袁紅莉. 農(nóng)業(yè)微生物學(xué)及實(shí)驗(yàn)教程 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2009. 參考書： 周德慶著微生物學(xué)教程 北京：高等教育出版社，2002. 沈萍主編微生物學(xué)北京：高等教育出版社，2000. 尼克林著，林稚蘭譯微生物學(xué)科學(xué)出版社，2000. Madigan, Martinko, Parker. Brock Biology of Microorganisms(9th Edition) Prentice Hall，2000.,621,參考書目,馬迪根等著，楊文博等譯微生物生物學(xué)北京：科學(xué)出版社，2001. 陳華癸、樊慶笙主編微生物學(xué)（修定第四版）北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989. 陳文新主編土壤和環(huán)境微生物學(xué)北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1989. 武漢大學(xué). 復(fù)旦大學(xué)生物系微生物教研室編微生物學(xué)（第二版）北京：高等教育出版社，1987.,631,期刊,微生物學(xué)報(bào) 微生物學(xué)通報(bào) 菌物系統(tǒng) 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào) Systematic and Applied Microbiology International Journal of Systematic Bacteriology,641,思考題,微生物與所學(xué)專業(yè)間的關(guān)系.,651,