第一章绪论4学时.ppt
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1、西北农林科技大学生命学院微生物学教研室 林雁冰,微生物学,1、报刊及网上与微生物学相关的科技新闻; 2、参考书: (1)微生物学教程第二版,周德庆,高等教育出版社,2002 (2)微生物学,薛泉宏,世界图书出版公司,2000 (3)“Microbiology”, Lansing M. Prescott,Donald Klein, John Harley,McGraw-Hill Higher Education,2000 (4)沈萍,彭珍荣主译.微生物学.第5版.北京:高等教育出版社,2003 3、参考杂志 “微生物学报”、 “微生物学通报”、“微生物学杂志”、 “生命的科学”,本课程的学习参考
2、资料,微生物学,第一章 绪论 第二章 原核微生物 第三章 真核微生物 第四章 病毒 第五章 微生物的营养 第六章 微生物的代谢 第七章 微生物的生长 第八章 微生物的遗传与变异 第九章 微生物生态 第十章 微生物的分类和鉴定 结束语 国际国内微生物学最新发展趋势,第一章 绪论,第一节 微生物及微生物学 第二节 微生物学的发展简史及应用,第一节 微生物及微生物学,一、微生物的概念 二、微生物的特点 三、微生物学,一、微生物的概念,微生物(microorganism,microbe) 1.定义:是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的统称。 (是对所有形体微小,单细胞或结构较为简单的多细胞,甚至无细胞
3、结构的低等生物的统称。) 2.包括内容:其类群庞杂 原核类 真核类 非细胞类,一、微生物的概念,原核类:细菌,放线菌,蓝细菌,衣原体, 支原体,立克次氏体 真核类:真菌(酵母菌和霉菌),原生动物, 藻类 非细胞类:病毒,亚病毒(类病毒,拟病毒, 朊病毒 ),二、微生物的特点,微生物和其它生物一样,具有一切生命活动的共 同的特点,例如新陈代谢、生长繁殖、遗传变异等。 同时,微生物也有与一般生物不同的特点,概括为下 面几点: 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,二、微生物的特点,1.体积小,面积大 微生物的一般大小为几十 nm至几m,
4、须在显微 镜下放大至几百到几万倍才能看清。 几m大的细菌重 110-9 110-10mg 100亿个酵母菌重 1g,针尖上的细菌,二、微生物的特点,1.体积小,面积大,微生物大小的比较示意图,表:对1cm3固体作10倍系列三维分割后的比面值变化,二、微生物的特点,乙肝病毒电镜照片,二、微生物的特点,大肠杆菌,二、微生物的特点,HIV病毒结构,流行性感冒病毒,杆菌的平均长度:2 微米; 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度; 10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克 面积/体积比:人 = 1,大肠杆菌 = 30万; 这样大的比表面积特别有利于它们和周围环 境进行物质、能量、信息的交换。微生
5、物的其它很多属性都和这一特点密切相关。,个体小:,测量单位:微米或钠米,火星陨石中发现的细菌化石(直径 10 nm),德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 发现的一种硫磺细菌(sulfur bacterium),其大小可达0.75 mm, Thiomargarita namibiensis,-“纳米比亚硫磺珍珠”,二、微生物的特点,2.吸收多,转化快 微生物在适宜的条件下,一昼夜合成的物质,相当于本身 体重的3040倍,这是其它生物所不能相比的。 例如,在适宜条件下大肠杆菌每小时可消耗其自身重量2000 倍的糖,若以成人每年消耗相当于200kg糖的粮食计算
6、,大肠杆 菌1消耗的糖,按重量比,等于1个人500年消耗的粮食。 乳酸菌的比表面积为12,000,1产100010000倍于其细胞 重量的乳酸。 1个500重的乳牛24生产的蛋白质约1左右,同样 重量的酵母24生产500,000kg蛋白质。,二、微生物的特点,3.生长旺,繁殖快 微生物繁殖的速度要比植物、动物快得多。 例如:大肠杆菌的繁殖20分钟一代,24小时达到72代,一个菌体可以繁殖为4.71021个,重量达到4722吨;48小时繁殖为2.21043个菌体,重约4000个地球。,二、微生物的特点,4.适应强,易变异 在长期的生物进化过程中,为适应多变的环境,微生物产生 了灵活的代谢调控机制
7、,可产生多种诱导酶,从而使之具有强的 抗逆性如抗热、抗寒、抗干燥、抗酸、抗 缺氧、抗压、抗辐射以 及抗毒能力。有些甚至可以在许多生物无法生活的极端环境中生 长,繁衍后代。 例如太平洋深 海沟350生活的嗜热菌;南极18生长的 嗜冷菌;在有色金属浸矿中 的氧化硫硫杆菌(Thiobacillus t hiooxidans)中,某些菌株能生长在ph0.5的硫酸中,而脱氧硫杆 菌(Thiobacillus denitrificans)和一些霉菌生长的最高为 ph1011; 还有在32%的NaCl溶液中生活的嗜盐菌等等。,抗(逆)性强:,抗热:有的细菌能在265个大气压,250 的条件下生长; 自然界中
8、细菌生长的最高温度可以达到113 ; 有些细菌的芽孢,需加热煮沸8小时才被杀死;,抗寒:有些微生物可以在-12-30的低温生长;,抗酸碱:细菌能耐受并生长的pH范围:pH 0.5 13;,耐渗透压:蜜饯、腌制品,饱和盐水(NaCl, 32%)中 都有微生物生长;,抗压力:有些细菌可在1400个大气压下生长;,分布广:,人迹可到之处,微生物的分布必然很多, 而人迹不到的地方,也有大量的微生物存在!,强酸、强碱、高热的极端环境;,数十公里的高空(最高为离地85公里,须用火箭采样);,几千米的地下;,常年封冻的冰川;,从永冻冰层分离微生物,南极Vostok湖冰芯样品中的微生物,二、微生物的特点,微生
9、物的个体微小,对外界的条件敏感,当环境条件剧烈变化时,大多数容易死亡,只有极少数的能发生好的变异。 这一特点有利于进行诱变育种。 例如,青霉素生产菌(Penicillum chrysogenum),该菌1943年每毫升青霉素发酵液仅20单位青霉素,至80年代由于各国微生物育种工作者的努力和发酵条件的改善,新的生产用菌株产青霉素的能力不断提高, 每毫升发酵液已超过5万单位, 有的接近10万单位。,二、微生物的特点,4.适应强,易变异 相反当年青霉素对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的最低抑制浓度为0.02g/ml, 因变异使耐药性菌株的耐药性比原始菌株高1万倍。,二、
10、微生物的特点,5.分布广,种类多 微生物分布是非常广,高至12000米的高空,深至 10000米的海底,高达90以上的温泉和终年积雪的高 山,还有岩石、矿井、沙漠中,都有微生物的存在。以 土壤内最多,1克土壤中就有微生物几亿至几十亿个。,二、微生物的特点,5.分布广,种类多 微生物的种类多 真菌10万多种 细菌2000多种 放线菌1000多种,二、微生物的特点,5.分布广,种类多 种类多反映在下面 微生物的生理代谢类型多; 代谢产物种类多; 微生物种数多。 人的肠道中正常菌群100400多种微生物。总数达到100万亿。 微生物的分布可以说:无时不有时时有;无外不有处处有。,种类多:,微生物的生
11、理代谢类型多; 代谢产物种类多; 微生物的种数“多”;,虽然目前已定种的微生物只有大约10万种,远较动植物为少, 但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物 总数的1%。,三、微生物学,1.定义:微生物学是研究微生物及其生命活动基本规律和应用的科学。 是在群体,细胞或分子水平上 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、医疗卫生、环境保护和生物工程等领域。,三、微生物学,据研究对象与任务形成 了许多分支学科。 研究微生物生命活动基本规律的微生物学,其主要分支有:微生物形态学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生物化学、微
12、生物遗传学、微生物生态学、微生物资源学及分子微生物学等; 研究微生物应用的应用微生物学,其分支有:工业微生物学、农业微生物学、植物病理学、医学微生物学、药用微生物学、兽医微生物学、 乳品微生物学、食品微生物学、酿造学及抗生素等;,三、微生物学,依研究对象不同,分为细菌学、真菌学、病毒学、噬菌体学、原生动物学、支原体学、自养微生物学与厌氧微生物学等; 研究微生物生态环境的分支学科有:土壤微生物学、海洋微生物学、石油微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学及水微生物学等; 微生物学与其他学科的交叉形成了一些新兴的边缘学科分支如:分析微生物学、微生物的化学分类、微生物的数值分类、微生物地球化学以及研究正
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