微生物学教程1新.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微生物学教程,主讲人：董新姣,微生物学主要参考书籍,沈萍.微生物学.高等教育出版社,2000,黄秀梨.微生物学.高等教育出版社,2000,微生物生物学,杨文博 主译,精要速览系列影印版,微生物学(影印),林稚兰等译,全美经典,学习指导,系列,林稚兰等译,微生物学国内主要刊物,中国微生物学会,辽宁省微生物学会,辽宁省微生物研究所,wswxb.periodicals.,of Microbiology,link.springer.de,/link/service/journals/,00284,link.springer.de,/link/service/journals/,00203,link.springer.de,/link/service/journals/,00253,Letters in Applied Microbiology,Molecular Microbiology,Journal of Applied Microbiology,www.blackwell-,Cellular Microbiology,Journal of Basic Microbiology,Canadian Journal of Microbiology,www.nrc.ca/cisti/,journals/canada,mic.sgmjournals.org,第一章 绪 论,本章内容:,微生物（microorganism)及其特点,微生物学的发展及其作用,第一节 微生物及其特点,一、微生物的概念和种类,1概念：,微生物(microorganism)是一群形体微,小,、结构,简,单的,低,等生物的统称,。,微生物的概念和种类,三个要点:,小,：,观察借助光镜；测量单位,为微米或纳米；,简：,简单多细胞;单细胞;无细胞结构,低：,进化程度低，为原始的生命形式；,微生物的概念和种类,2.微生物在生物界的地位,（1）1969年Whittaker提出五界分类系统：,动物界、植物界、真菌界、原核生物界、真核原生生物界,（2）1977年Woese提出三域理论：,细菌、古生菌、真核生物,微生物的概念和种类,3微生物的种类,原核细胞型：,(procaryotae),细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌,真核细胞型：,(eucaryotae),真菌（霉菌、酵母、蕈类)、原生动物、藻类。,非细胞类：（no cell),病毒、类病毒、朊病毒。,微生物的概念和种类,二、微生物学的任务,微生物学总体任务：,微生物学是研究微生物生命活动规律及其应用的学科。,微生物学的任务包括：,研究微生物的形态及生命活动规律；,利用有益微生物；,防治有害微生物。,2.分支,按基本问题分：普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学等,按研究对象分：细菌学、真菌学、病毒学等,按应用领域分：工业、农业、医学、食品、石油、土壤、海洋、环境、宇宙等,微生物学的任务,三、微生物的特点,个体微小、结构简单,体积小、比面值大,种类最多、数量最多、分布最广,生长繁殖速度最快,代谢最强、最易发生变异,1、种类多、分布广：,动物：150万种；,植物：50万种；,微生物：10多万种,病毒：4000多种；,原核生物：5000多种,藻类：23100种；,真菌：47300种；,原生动物：24000种。,分布：土壤 水域 动植物体内 极端环境 食品。,2、,体积小，面积大：,任何一定体积的物体，如对其进行三维切割，则切割的次数越多，所产生的颗粒也越多，颗粒的体积就越小。这时如把所有颗粒的总面积相加，则其表面积越大。,例如：一个球菌，若体积为1m,3,的话，用这样的球菌堆成1cm,3,其总面积可达6cm,2,，而一粒1cm,3,大小的豌豆，其总表面积仅,6cm,2,。,微生物的面积与体积的比值称为比面值。,球菌：面积=4R,2,体积=4/3R,3,面积/体积=4R,2,/4/3R,3,=3/R（R越小，比面值越大）,3、吸收多，转化快：,产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。一头500kg重的牛每天可增加蛋白质05kg，而500kg 的酵母24小时可形成50000kg的蛋白质。,4、,生长旺盛，繁殖快：,E,Coli,每分裂,1,次的时间是,12.5,20,分钟，若以,20,分钟分裂一次计，一小时可分裂,3,次，,1,天,24,小时可分裂,72,次，后代数为4，722，366，500万亿个，约重4722吨，事实上由于客观条件的限制，细菌的对数增长只能维持数小时，不可能达到这么多。,5、适应强，易变异：,微生物适应性强是动植物无法比拟的。,某些硫细菌能在250,。,C甚至300,。,C下正常生长，而大多数细菌可在196,。,C的液N中存活。,微生物由于个体小易受环境条件影响而发生变异。,变异有好的一面，提高如青霉素产生菌效价；变异也有坏的一面，如细菌产生抗药性。,微生物学的发展史,微生物的作用,第二节微生物学的发展及 对生命科学的贡献,微生物学的发展史,微生物学的发展阶段,史前期,初创期 16761860,1676,年,Anton van Leeuwenhoek,发现了“微动体”的存在。,奠定期 18611896,Pasteur,、koch开创了微生物学研究领域；微生物学的研究也从形态描述上升到生理学水平。,发展期 18971952,开创了微生物生物化学研究的新时期；普通微生物学已形成一门学科。,成熟期 1953,DNA结构模型的建立使微生物成为分子生物学的重要研究对象和生物工程的主角。,我国劳动人民对微生物学的贡献：,1、利用微生物酿酒：我国酿酒的创始人是仪狄和杜康,世本里说“帝女令仪狄始作酒醪，变五味”。,2、利用微生物提高肥力：公元前一世纪氾胜之书提出肥田要熟粪，瓜与小豆间作。,3、防止农业病害：公元2世纪神龙本草经中就有蚕“白僵”的记载。,4、栽培食用菌：据本草纲目记载，栽培食用菌始于公元七世纪。,5、种痘防止天花：防治天花的方法始于宋真宗（公元9981022年）,1676,年,Anton van Leeuwenhoek,用自制的显微镜观察到了雨水和口腔中“微动体”的存在。这是人类第一次看到自然界中的微生物,法国微生物学家巴斯德奠定了微生物生理学基础,巴斯德的贡献：,1、彻底否定了“自然发生”学说,巴斯德 自制了一个具有长而弯曲的曲颈瓶，其中装有有机物浸提液，经灭菌后瓶内一直保持无菌状态，有机物不腐败。,2、证实发酵是由微生物引起的,巴斯德证明了酒精发酵是由酵母菌引起的。乳酸发酵，醋酸发酵，丁酸发酵是由不同微生物引起的。,3、免疫学方面的贡献,巴斯德发明用接种减毒细菌来预防鸡霍乱，牛、羊炭疽病，并首次制成了狂犬疫苗。,4、发明了巴氏消毒法（62,o,C-63,o,C/30分钟），该方法解决了当时法国的“酒病”问题。,Robert Koch，,1843年12月111910年5月27日。,是有史以來最偉大的細菌學家之一。,他在結核菌方面的成就，使他獲得1905年的醫學諾貝爾獎金。,科赫的贡献：,1、建立了微生物的一系列重要方法：,马铃薯块培养 明胶平板培养 琼脂平板培养,2、分离到多种传染病的病原菌：,炭疽病菌（1877年）,结核病菌（1882年）,链球菌 （1882年）,霍乱弧菌（1883年）,3、创立了病原微生物的柯赫法则,患病动物体内存在病原菌,从感病个体内可分离出病原菌的纯培养体,病原菌的纯培养接种健康动物会引起相同的病症,相同的病原菌可以从接种动物体内分离出,近代微生物的发展：,（1）1860年，苏格兰人李斯特首创无菌的外科手术；,（2）1883年，俄国人梅奇尼可夫发现细胞吞噬作用即白细胞吞噬入侵的细菌；,（3）1884年，丹麦人Gram首创革兰氏染色法；,（4）1888年，荷兰人贝依林克分离出纯培养的根瘤菌。1901年，贝依林克分离出自生球褐固N菌；,（5）1890年，俄国人维诺格拉德斯基发现自养细菌（硝化细菌），1895年，维诺格拉德斯基分离出厌气性的固N梭菌；,（6）1892年，俄国人伊万诺夫斯基发现烟草花叶病的病原为一种过滤性病毒。,现代微生物学的发展,现代微生物学的发展，包括两个方面：一是微生物与生物化学的结合，一是微生物 与遗传学的结合。电子显微镜的问世，把现代微生物学的发展推向了一个新的阶段。,1）,1928年，英国人格里菲斯发现了转化现象,2）1929年，英国人弗来明（Fleming）首先发现了青霉素,3）1935年，Stanley首次提纯了TMV，并获得了它的“蛋白质结晶”。,4）1941年，比德耳（Beadle）和塔图姆（Tatum）用X射线和紫外线照射，使链霉菌发生变异获得了营养缺陷型。,5)1943年，瓦克斯曼（Waksman）分离出链霉素产生菌。,6）1944年，艾弗里（avery）第一次证明遗传的物质基础是DNA。,7）1946年，Ledeberg 和 Tatum发现细菌确有结合过程。1952年，Zinder与Ledeberg发现了细菌的普遍转导。,8）1953年，华特生（Watson）与克里克（Crick）提出DNA的双螺旋分子结构模型和半保留复制假说。,9）1961年莫诺（Monod）和雅各布（Jacob）提出了操纵子学说。,10）1963年，尼伦伯格（Nirenberg）提出了遗传密码的理论。,11）1970年，Temin发现了反转录酶。,12）1973年，柯汉（Cohen）提出基因工程的理论。,13）1982-1983年 Prusiner发现了朊病毒。,14）1983-1984年 Gallo分离鉴定了艾兹病毒，Mullis建立PCR技术。,15）1995年人类完成了流感嗜血杆菌全基因组的测序工作。,16）1997年人类完成了酵母菌全基因组的测序工作。,17)2001年人类基因组图框架数据结果正式发表。,18)2002,年水稻基因组图框架数据结果正式发表。,二、微生物的作用：,（一）微生物是生态环境中重要的一员。在自然界物质循环中，微生物是有机物的主要分解者。,（二）微生物是生物学研究中重要的工具和材料。,（三）有益微生物为人类造福,1、工业上：,(1)酿酒,(2)利用微生物生产调味品,(3)利用微生物生产酶制剂,(4)用微生物生产有机酸,(5)用微生物生产核酸,(6),用微生物冶金,2、在医药卫生上：,（1）由微生物生产的抗菌素拯救了无数人的生命,（2）医用上的许多生化药品也是由微生物制得的。,（,3,）用微生物制成疫苗,3、在农业上：,(1)根瘤菌剂的应用,(2)用微生物防治害虫,4、在日常生活中：,5、微生物在能源开发中：,（四）微生物对人类的危害,1、造成人畜疾病,2、危害农作物,3,、危害农付产品，危害商品,六、未来微生物的发展,微生物学今后的发展方向，是利用基因工程的手段，构建有益的基因工程菌，从而使之具有新的遗传性状，产生人类所需要的新物质。,1,、利用基因工程菌提高抗生素的产量,利用基因工程手段将一个带有,cefEF,基因的整合型重组质粒转入头孢霉素高产菌株,C.acremonium,394-4中，所得的转化子在生产中能提高头孢霉素C的产量15%。,2,、利用基因工程菌提高氨基酸的产量,1980年，前苏联V.G.Debabov等已成功组建了苏氨酸工程菌，将质粒pTH1转入大肠杆菌C600后，通过发酵条件及菌种筛选研究，产生苏氨酸的水平已达到65g/L。,3,、利用基因工程菌进行维生素,C,的生产,传统的维生素,C,的生产采用两步发酵法。,Anderson,等和,Hardy,等克隆了,2,5-,二酮基,-D-,葡萄糖酸（,2,5-DKG,）还原酶基因构建了表达载体，分别转入草生欧文氏菌（,Erwinia herbicola,）和柠檬欧文氏菌（,Erwinia citreus,）,中表达。新基因工程菌能使葡萄糖氧化成为,2,5-DKG,，以及,2,5-DKG,还原成为,2-KLG,（,2-,酮基,-L-,古龙酸）的双重反应在同一菌种内进行，从而实现了从,D-,葡萄糖到,2-KLG,的一步发酵。,4,、利用基因工程菌生产人的干扰素,早期，人干扰素的生产是利用病毒诱导人白血球或白细胞产生的，产量低、价格昂贵，不能满足需要。现在干扰素的生产是利用人工构建的干扰素,2b,基因工程菌生产的。该菌编号为,SW-IFN,-2b/,E,.,coli DH5,，,质粒用P,L,启动子，含氨苄青霉素抗性基因。在30下发酵8小时，然后在42下诱导2-3小时，再经提取即可得到人的干扰素。,5、利用基因工程生产乙肝疫苗,基因工程乙肝疫苗是由HBsAg多肽构成的。HBsAg由S基因编码，基因构建是使用内切酶将乙肝病毒的S基因切出，前面加上甘油醛磷酸脱氢酶（GAPDH）基因作为启动子，后面加ADH-1基因作为终止子形成一个基因盒，与pBR322质粒重组，再与酵母的2DNA复制起点构成穿梭质粒，转化酵母细胞。将重组酵母细胞进行扩大培养，收集大规模培养的酵母细胞、破碎细胞，经硅胶吸附和疏水层析两步纯化，凝胶过滤，用甲醛灭活和AL(OH),3,吸附，即可制成乙肝疫苗。,