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微 生 物 学 Microbiology

微 生 物 学 Microbiology. 2010.8. Content. Introduction Microbial shape and structure Microbial Nutrition and Medium Microbial Metabolism and Fermentation Microbial Growth and Control Microbial Heredity and Variation Microbial Ecology Infection and Immunity Microbial Taxonomy.

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微 生 物 学 Microbiology

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Presentation Transcript


  1. 微 生 物 学 Microbiology 2010.8

  2. Content • Introduction • Microbial shape and structure • Microbial Nutrition and Medium • Microbial Metabolism and Fermentation • Microbial Growth and Control • Microbial Heredity and Variation • Microbial Ecology • Infection and Immunity • Microbial Taxonomy

  3. 绪 论 一、微生物与微生物学

  4. 微生物是什么? 微生物(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(<0.1mm)、构造简单的低等生物。 包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体和蓝细菌,属于真核类的真菌(酵母菌和霉菌)、原生动物和显微藻类,以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。

  5. 微生物的概念及其种类 um 级:光镜下可见(细胞) 小(个体微小) nm 级:电镜下可见(细胞器、病毒) 少数肉眼可见 单细胞 简(结构简单) 简单多细胞 非细胞 原核类:细菌,放线菌,支原体, 立克次氏体,衣原体,蓝细菌 低(进化地位低) 真核类:真菌(酵母菌,霉菌), 原生动物,显微藻类 非细胞类:病毒,类病毒,元病毒

  6. 什么是微生物学(Microbiology)? 研究微生物及其生命活动规律的学科。 包括:形态、结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其在工农业生产,环境保护,医疗卫生等方面的应用。

  7. Virus (病毒) Non-cell microbes • Bacteria (细菌) • Archaea (古细菌) • Actinomycetes(放线菌) • Mycoplasma(支原体) • Rickettsia(立克氏体) • Chlamydia(衣原体) • Cyanobacteria(篮细菌) • Algae (藻类) • Fungi (真菌:酵母、霉菌) • Protozoa (原生动物) Prokaryotes (原核生物) Eukaryotes (真核生物)

  8. 惊 人 的 数 字 • 1克新鲜植物叶子表面附生着大约100万个微生物 • 人的皮肤上平均每平方厘米含有10万个细菌,而且繁殖速度惊人,刚洗过的皮肤,在几小时之内细菌就可恢复到原来的数量,人的肠道中聚集有100万亿左右的微生物。粪便中细菌大约占粪便干重的1/3 • 一般人每个喷嚏的飞沫含有4500-150000个细菌;感冒患者一个喷嚏含有多达8500万个细菌

  9. 惊 人 的 数 字 • 生活在土壤中和地下的细菌数加起来,估计其总重量为1003410吨 • 据成都市14家银行回收货币的调查表明,平均每张纸币带有900万个细菌,其中两角纸币带有的菌数将近是十元纸币的5倍 • 大肠杆菌在1个小时内可消耗相当于它们自身重量2000倍的糖 • 被埋在琥珀中达2500万年的芽孢,当放到营养培养基上时可仍萌发生长

  10. 二、微生物学发展简史 • 史前期 朦胧阶段 • 初创期 形态描述阶段 • 奠基期 生理水平研究阶段 • 发展期 生化水平研究阶段 • 成熟期 分子生物学水平研究阶段 认识、控制和利用、改造过程。

  11. Important researches in Microbiology istory 中国 8000年前:可能已开始酿酒(裴李岗遗址) 4000年前:谷物酒已较普遍(龙山文化) 3000年前:酱等发酵食品已很普遍 6世纪: 豆类植物与其他作物轮作 1000:  用人痘预防天花 国外 5000年前:专业性啤酒酿造行业(古巴比仑)

  12. Important researches in Microbiology History 1676 van Leeuwenhoek发现微生物(细菌) 1857 Louis Pasteur 证明乳酸发酵是由微生物引起的(lactic acid fermentation) 1861 Louis Pasteur 推翻了自然发生学说( spontaneous generation theory)* 1881Robert Koch等首创用明胶固体培养基分离细菌 1884 Koch*氏法则首次发表( Koch’s postulates) * 1897 E.Buchner用“酒化酶”对葡萄糖进行酒精发酵成功 1929 Alexander Fleming 发现青霉素( penicillin) 1943 Chain 和 Florey形成青霉素工业化生产的工艺

  13. 微生物的发现 初创期(16世纪):观察到了细菌和原生动物 *

  14. 巴斯德的卓越贡献: 1.彻底否定了“自生说”学说(曲颈瓶实验)建立病原学说 自然发生说:认为微生物是由食品中的无生命物质转化而来的,无需空气中的“胚种”。“软木塞试验” 2.免疫学——预防接种 3.证实发酵是由微生物引起的 4.其他:巴斯德消毒法、家蚕软化病(推动微生物病原学说的发展)

  15. 建立外科消毒术(石炭酸)

  16. 柯赫的重要贡献: • 病原菌研究方面: 1.证实炭疽病菌是炭疽病的病原菌 2.发现了肺结核病的病原菌 3.柯赫法则 • 基本操作技术方面: 1.固体培养基分离纯化微生物的技术 2.配制培养基

  17. 柯赫法则 A. 一种病原微生物必定存在于患病动物中。 B. 这一病原微生物必能从寄主中分离到,并能得到纯培养物。 C. 分离到的纯培养物接种敏感动物,必然出现特有的疾病症状。 D. 从人工接种的致病动物体,必能再分离出与原有相同的微生物,并能培养出纯培养物。

  18. Important researches in Microbiology History 1953 James Watson和 Francis Crick 提出DNA双螺旋结构 1961Jacob和Monod 提出基因调节的操纵子模型 1969 Edelman 测定了抗体蛋白分子的一级结构 1973“工程菌”的产生和广泛应用 1975 Milstein 建立生产单克隆抗体技术 1983 Prusiner发现朊病毒(prion) 1984 Mullis 建立PCR技术(polymerase chain reaction) 1989 Bishop 和 Varmus 发现癌基因 1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成

  19. 三、微生物学的发展促进了人类的进步 一)提高人类健康水平: 1.外科消毒术的建立:使用石碳酸消毒,使巴黎爱丁堡医院外科手术死亡率由45%↘15%。 2.分离出炭疽、麻风、伤寒、肺炎、结核、鼠疫、破伤风等病原菌。 鼠疫(黑死病):的三次大流行,死亡近2亿人,比“二战”的1.1亿还多。 3.免疫防治:牛痘苗(天花)、卡介苗(结核)、乙肝等疫苗的生产和应用。

  20. 三、微生物学的发展促进了人类的进步 一)提高人类健康水平: 4.磺胺等化学疗剂的应用:巴黎产科医院产褥热死亡率由1/19↘20/100000。 5.抗生素的应用:目前已经成为各国最重要的药物产品,种类近万种。 6.“工程菌”在药物生产中的应用:生产疫苗、抗体、干扰素、胰岛素、激素等。

  21. 二)促进工业发展 • 生物工程学(Biotechnology) • 1.传统酿造:酒、醋、酱油、酱、面包。 • 2.罐头保藏:为食物的消毒灭菌和长期保藏找到了有效 • 的方法。 • 3.厌氧发酵技术:生产乙醇、丙酮、丁醇、乳酸等。 • 4.深层通风发酵技术:抗生素、有机酸、酶制剂、SCP • 、氨基酸、核酸等。 • 5.“工程菌”的获得和应用:α-干扰素的基因工程产 • 品89年投产,国内第一种基因工程药物。

  22. Products from Microorganisms

  23. 三)在农业生产中起积极作用 1.治虫、治病、治草。 2.菌肥、生长素。 3.饲料。 4.食用(药用)真菌,沼气。

  24. 三、微生物学的发展促进了人类的进步 四)环境保护: 污水处理、改善生态环境。 五)微生物与生物技术: 推动生命科学的发展 。

  25. 四、微生物的五大共性(Five Common Characteristics of Microorganisms ) 1. Small volume, large surface area 2. Fast absorption and conversion 3. Rapid duplication and growth 4. Strong adaptability and variation 5. Widespread distribution and diversified species

  26. 体积小,面积大 Figure on the left: The size of a virus in comparison to a bacterial and animal cell。 比面值:物体单位体积所占有的表面积。等于表面积/体积。 球菌的比面值是滑石粉的100倍,是豌豆的10000倍。

  27. 吸收多,转化快 细菌呼吸速率是高等动植物的几十到几百倍。 Echerische coli在1h内可分解其自重1000-10000倍的乳糖;Candidautilis (产朊假丝酵母)合成蛋白质的能力比大豆强100倍,比公牛强10万倍。 • 生长旺,繁殖快 条件合适时,Echerische coli每12.5-20min就可分裂一次,每昼夜分裂72次,一个细菌可达47.22万万万亿个,4722吨;理论上48小时达四千个地球重。由于条件限制,指数分裂速度实际只能维持数小时(108-109/ml)。

  28. 适应强,易变异 易变异 原因:1.单倍体比多倍体更易变异(多种诱导酶);    2.繁殖快,短时间内产生大量变异后代;    3.以多种变异结果存活。 适应强(可在很多动、植物无法生存的环境中生存) 原因:1.代谢调节机制灵活多变;    2.通过多种变异方式适应环境;    3.繁殖快,数量大,只需要极少适应者存活。   对极端环境的适应力很强;有益、有害变异。

  29. 分布广,种类多: • 分布广   1.人体肠道      2.万米深海   3.万米高空      4.地层下几百米 • 种类多 已知约20万种,可能还不到实际数的1/10。  1.生理代谢类型多  2.代谢产物种类多  3.种数多

  30. 巨大的营养吸收面 废物排泄面 环境信息接收面 面积大 吸收多,转化快 个体微小 生长旺,繁殖快 体积小 灵活的代谢机制 适应强,易变异 分布广,种类多 五大共性的关系

  31. 五、微生物学分类 基础微生物学 细菌学 微生物生理学 免疫学 真菌学 微生物遗传学 医学微生物学 病毒学 微生物生态学 流行病学 菌物学 分子微生物学 原生动物学 细胞微生物学 藻类学 微生物基因组学 按微生物种类分 按过程或功能分 按与疾病的关系分 微 生 物 分 类 学

  32. 应用微生物学 按生态环境分 按技术与工艺分 按应用范围分 土壤微生物学 分析微生物学 工业微生物学 海洋微生物学 微生物技术学 农业微生物学 环境微生物学 发酵微生物学 医学微生物学 水微生物学 遗传工程 药学微生物学 宇宙微生物学 兽医微生物学 食品微生物学 预防微生物学

  33. 谢谢﹗

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