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教学参考书,周德庆 著：微生物学教程 武汉大学、复旦大学编：微生物学.（第二版） 无锡轻工业学院编： 微生物学. （第二版）,五、绪 论,绪 论,一、什么是微生物 二、微生物学及其分科 三、微生物学发展简史 四、微生物的特点及其应用 五、微生物的分类及其命名,定义：微生物是所有形体微小、单细胞或结构较为简单的多细胞生物、甚至没有细胞结构的生物的通称。 种类：微生物类群十分庞杂，包括： 无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等， 属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等， 属于真核生物的酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等。,一、什么是微生物,二、微生物学及其分科,微生物学是在分子、细胞或群体水平上研究微生物的形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传异、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。,微生物学分科： 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、噬菌体学等。 按应用领域分：工业、农业、医学、食品、石油、土壤、海洋、环境、发酵微生物学等等。,三、微生物学发展简史,（一） 微生物学的开端 （二）微生物学的蓬勃发展阶段 （三）现代微生物学阶段,列文虎克 (Antony van Leeuwenhoek）,（一） 微生物学的开端列文虎克,（1719世纪）,巴斯德 (Louis Pasteur),曲颈瓶实验,巴斯德,1、否定了生命“自然发生”学说； 2、解决了当时工、农、医方面提 的许多难题，推动了生产的发展： 3、奠定了微生物学的理论基础， 4、创造了一些微生物学实验方法，,柯赫(Koch),1、发现了许多病原菌，如炭疽杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌等； 2、发明了固体培养基，提出了纯培养的概念和方法； 3、创造了细菌染色的方法.,柯赫,（二）微生物学的蓬勃发展阶段,（20世纪初到20世纪40年代）,特点；微生物学对实践的联系的各个方面，都发展非常快。,（三）现代微生物学阶段,特点： 1、微生物学同相邻的兄弟学科（生物化学、遗传学）的联系非常紧密，由此诞生了新学科分子生物学； 2、微生物学与工程紧密联系，为微生物学的实际运用打下前景.,（20世纪50年代以后）,四、微生物的特点及其应用,1、体积小、面积大 2、吸收多、转化快 3、生长旺、繁殖快 4、适应强、易变异 5、分布广、种类多,病毒0.2 m 杆状细菌0.5×2.0 m,支原体 立克次氏体 衣原体,0.20.5 m,放线菌菌丝直径 霉菌菌丝直径 210m 酵母15×530 m,1. 体积小、面积大,1. 体积小、面积大,比面=面积/体积,乳酸杆菌 120,000 豌豆 6.0 鸡蛋 1.5 体重200磅的人 0.3,2 吸收多，转化快,3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食； 1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食； 大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖。；,发酵乳糖的细菌在1小时内就可以分解相当于其自身重量1,00010,000倍的乳糖，产生乳酸； 1公斤酵母菌体，在一天内可发酵几千公斤的糖，生成酒精；,3 生长旺，繁殖快,例如：Escherichia coli (大肠杆菌)在最适的生长条件下，每12.520分钟细胞就能分裂一次。,在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般为108109个/ml。,利用微生物的这一特性就可以: 实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜酵母时，几乎12小时就可以收获一次，每年可以收获数百次。,谷氨酸短杆菌：摇瓶种子50吨发酵罐：52小时内细胞数目可增加亿倍。,表13 若干微生物的代时及每日增殖率 微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率 乳酸菌 38分 38 25 2.7×1011 大肠杆菌 18分 80 37 1.2×1024 根瘤菌 110分 13 25 8.2×103 枯草杆菌 31分 46 30 7.0×1013 光合细菌 144分 10 30 1.0×103 酿酒酵母 120分 12 30 4.1×103 小球藻 7小时 3.4 25 10.6 念珠藻 * 23小时 1.04 25 2.1 硅藻 17小时 1.4 20 2.64 草履虫 10.4小时 2.3 26 4.92 * 为念珠蓝菌属 (Nostoc) 的旧称，与细菌同属原核生物。,表13 若干微生物的代时及每日增殖率,4.种类多、分布广,分布广：如: 万米深海、85公里高空、 地层下128米和427米 沉积岩中都发现有微生物存在。,类型 低限 倾向种数 高限 病毒与立克次氏体 1,217 1,217 1,217 支原体 42 42 42 细菌与放线菌 1,000 1,500 1,500 蓝细菌 1,227 1,500 1,500 藻类 15,051 23,100 23,100 真菌 37,175 47,300 68,939 原生动物 24,068 24,068 30,000 总数 79,780 98,727 127,298,微生物的种数，据1972年：,更重要的是在于微生物的生理代谢类型多、代谢产物种类多。,5.易变异、适应强,任何有其它生物生存的环境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。,突变频率一般为10-510-10，但因繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。,青霉素产量变异、耐药性变异举例,例如，青霉素生产菌 Penicillium chrysogenum(产黄青霉)的产量1943年为每毫升发酵液中含20单位青霉素，40多年来，经过世界各国微生物遗传育种工作者的不懈努力使该菌产量变异逐渐积累，加上发酵条件的改进，目前世界上先进国家的发酵水平每毫升已超过5万单位，甚至接近10万单位。微生物的数量性状变异和育种使产量提高的幅度之大，是动植物育种工作中绝对不可能达到的。正因为如此，几乎所有微生物发酵工厂都十分重视菌种选育工作。,五、微生物的分类与命名,以啤酒酵母为例，它在分类学上的地位是： 界(Kindom)：真菌界 门(Phyllum)：真菌门 纲(Class)：子囊菌纲 目(Order)：内孢霉目 科(Family)：内孢霉科 属(Genus)：酵母属 种(Species)：啤酒酵母,（一）、微生物的分类单位,界、门、纲、目、科、属、种 种是最基本的分类单位 每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、亚科.,1. 种（species）：是一个基本分类单位；是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近，与同属内其他种有明显差别的菌株的总称。,菌株（strain）: 表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体及其一切后代（起源于共同祖先并保持祖先特性的一组纯种后代菌群）。因此，一种微生物的不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。菌株强调的是遗传型纯的谱系。,例如：大肠埃希氏杆菌的两个菌株： Escherichia coli B 和Escherichia coli K12 菌株的表示法： 如果说种是分类学上的基本单位，那末菌株实际上是应用的基本单位，因为同一菌种的不同菌株在产酶上种类或代谢物产量上会有很大的不同和差别！,微生物的分类单位-2, 亚种(subspecies）或变种(variety)： 为种内的再分类。 当某一个种内的不同菌株存在少数明显而稳定的变异特征或遗传形状，而又不足以区分成新种时，可以将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元亚种。 变种是亚种的同义词，因“变种”一词易引起词义上的混淆，从1976年后，不在使用变种一词。通常把实验室中所获得的变异型菌株，称之为亚种。 如：E.coli k12（野生型）是不需要特殊aa的，而实验室变异后，可从k12获得某aa的缺陷型，此即称为E.coli k12的亚种。, 型(form): 常指亚种以下的细分。当同种或同亚种内不同菌株之间的性状差异不足以分为新的亚种时，可以细分为不同的型。 例如：按抗原特征的差异分为不同的血清型；,微生物的分类单位-3,学名是微生物的科学名称，它是按照有关微生物分类国际委员会拟定的法则命名的。学名由拉丁词、或拉丁化的外来词组成。学名的命名有双名法和三名法两种。 双名法： 学名=属名+种名+（首次定名人）+现定名人+定名年份,属名：拉丁文的名词或用作名词的形容词，单数，首字母大写，表示微生物的主要特征，由微生物构造，形状或由科学家命名。 种名：拉丁文形容词，字首小写，为微生物次要特征， 如微生物色素、形状、来源或科学家姓名等。,（二）微生物的命名,必要，用斜体表示,可省略，用正体字,微生物的名字有俗名和学名两种。如： 红色面包霉粗糙脉孢霉 绿脓杆菌铜绿假单胞菌,例：大肠埃希氏杆菌 Escherichia coli （Migula）Castellani et Chalmers 1919 金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884,当泛指某一属微生物，而不特指该属中某一种（或未定种名）时，可在属名后加sp.或ssp.（分别代表species 缩写的单数和复数形式） 例如：Saccharomyces sp. 表示酵母菌属中的一个种。,命名2,菌株名称在种名后面自行加上数字、地名或符号等，如： Bacillus subtilis AS1.389 AS=Academia Sinica Bacillus subtilis BF7658 BF=北纺 Clostridium acetobutylicum ATCC824 丙酮丁醇梭菌 ATCCAmerican Type Culture Collection美国模式菌种保藏中心 当文章中前面已出现过某学名时，后面的可将其属名缩写成13个字母。 如：Escherichia coli 可缩写成 E.coli Staphylococcus aureus可缩写成 S. aureus 三名法：用于对亚种的命名，这时在属和种名后加写一个subsp.，然后再附上亚种名称（斜排体）。 如： Bacillus thuringiensis subsp. galleria 苏云金芽孢杆菌腊螟亚种,命名3,