Why should we study microbiology? Two major reasons microbiology deals with many important practical problems in medicine, agriculture, and industry. Biochemical and genetic study As a basic biological science As an applied biological science Provides research tools Cncnc-micro     微生物学的研究对象和任务 微生物在生物界中的地位 人类对微生物世界的认识史 微生物学的发展促进了人类的进步 微生物的五大共性 绪论  微生物学的研究对象和任务 微 生 物 原核类：细菌 ,放线菌 ,蓝藻等 真核类：酵母菌 ,霉菌 非细胞类：病毒 ,类病毒 ,拟病毒 ,朊病毒 原生生物类：原生动物 Cncnc-micro 什么是微生物 ? 非分类学上名词，来自法语 “Microbe”一词。形体微小、单细胞或个体结构简单 的多细胞、甚或无细胞结构的低等生物的通称等 . Microbial world Organisms (living) Infectious agents (non-living) Prokaryotes (unicellular) eukaryotes viruses viroids prions Eubacteria Archaea Algae (unicellular or multicellular Fungi (unicellular or multicellular Protozoa (unicellular) Other multicellula organisms ? 两界学说 : 植物界和动物界 ? 五界学说 :动物界 ;植物界 ;原生生物界 ;真菌界和原核生 物界 .五界系统是以细胞结构分化的等级以及和光 合、吸收、摄食这三种主要营养方式有关的组织 类型为基础的。 ? 三原界学说 : 古细菌原界 (产甲烷菌 ;极端嗜盐 ,热和酸菌 ) 真细菌原界 (原核生物 ); 真核生物原界 (真菌 ;原生动物 ;植物和动物 ) 2. 微生物在生物界中得的地位 五界系统 ? R. H. Whitakker, Science, 163: 150-160, 1969 原核生物界 Monera：细菌、放线菌等 原生生物界 Protista：藻类、原生动物、粘菌等 真菌界 Fungi：酵母、霉菌 动物界 Animalia： 植物界 Plantae： ? 六界学说 (加上病毒界 ):动物界 ;植物界 ;原生生 物界 ;真菌界原核生物界和病毒界 . 三原界学说 : Woese用寡核苷酸序列编目分析法对 60多株细菌的 16SrRNA序列进行比较后，发现：产甲烷细菌完全没有 作为细菌特征的那些序列，于是提出了生命的第三种形 式 --古细菌 (archaebacteria) 古细菌原界 : 产甲烷菌 ;极端嗜盐 ,热和酸菌 真细菌原界 (Eubacteria): 原核生物 ; 真核生物原界 (Eukaryotes) :真菌 ;原生动物 ;植物和动物 ? 内共生学说 : 真核细胞的 线粒体 ,叶绿体核和鞭毛的共生 起源和真核生物 人类对微生物世界的认识过程 Cncnc-micro 感性认识阶段（史前时期） 形态学发展阶段（初创时期） 生理学发展阶段（奠基时期） 分子生物学发展阶段（成熟时期） 感性认识阶段（史前期） 细菌冶金 沤粪肥田 提倡轮作 麦曲治泻 防重与治 刮骨疗毒 种痘防花 制曲酿酒 Cncnc-micro 形态学发展阶段 初创期 1664年，英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜 Anthnoy van Leeuwenhoek 1684年寄给 皇家协会信 的部分内容 Anthnoy van Leeuwenhoek与他的显微镜 生理学发展阶段（奠基期 ） 本期特点 代表人物和重要事件 促进本期因素 Cncnc-micro 1建立技术 2寻病源菌 3描述 —生理 4客观对待 5独立学科 1人类温疫 2马铃蓍晚疫病 彻底否定了自然发生说 证实发酵由微生物引起 巴斯德的功绩 免疫学 —预防接种 发明巴氏消毒法 无菌营养液 出现微生物 无菌营养液 无生命出现 加热 无菌营养液 无生命出现 巴斯 德的 雁颈瓶实验 Pasteur实验 1、首先验证了空气中确实含有显微 镜可观察到的 “有机体 ”。 2.最终否定自生说。 Pasteur 1877研究了鸡霍乱、炭疽病 和恐水病，发现纯化病原体可以诱 发免疫性和预防疾病。 科赫的功绩 证实了疾病的病原菌学说 科赫法则 发明培养基并用其纯化微生 物等一系列研究方法的创立 建立微生物学研究基本技术 1 用固体培养基分离和纯化细菌：化线法，混合 倒平板法 2 设计培养细菌的培养基 3 设计培养染色技术 证实了疾病的病原菌学说 证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌 —结核杆菌 提出科赫准则 柯赫准则 1、 某一种微生物，当被怀疑是病原体时， 它一定伴随着病害而存在。 2、必须能自原寄主分离出这种微生物，并 培养成为纯培养。 3、用已纯化的纯培养微生物，人工接种寄 主，必须能诱发与原来病害相同病害。 4、必须自人工接种发病的寄主内，能重新 分离出同一病原微生物并培养成纯培养。 不同时期观察到的酵母菌细胞结构 1878年，李斯特分离乳酸链球 菌时用注射器和酒杯培养装置 J.D.Waston, H.F.C.Crick 发现DNA双螺旋模型 分子生物学发展阶段（成熟期） 成熟期特点 ? 微生物学成为十分热门的前沿基础学科 ? 微生物成为生物学研究中的最主要对象 ? 生物工程中，发酵工程是最成熟的应用 技术 Cncnc-micro 微生物学的发展促进了人类的进步 Cncnc-micro 微生物与医药卫生 微生物与农牧业 微生物与工业 微生物与食品 微生物与环保 微生物与生物工程（21世纪的微生物学） 用 “工程菌 ”生产药物 ? 干扰素 ? 脑菲肽 ? 胰岛素 ? 乙肝疫苗 ? 众抗生素 ? 各种单克隆抗体免疫血清 Cncnc-micro 微生物与医药卫生 微生物与农业和畜牧业 Cncnc-micro 微生物饲料 农用抗菌素 生物农药 生物菌肥 微生物能源 微生物饲料 菌体蛋白饲料 饲料酵母 维生素饲料 发酵饲料 青贮饲料 Cncnc-micro 农用抗菌素 某些微生物能够产生具有抑制 或杀死植物病原菌的物质 ,该物质称 农用抗菌素。 Cncnc-micro 生物农药 Cncnc-micro 细菌农药 真菌农药 病毒农药 生物菌肥 主要是根瘤菌 肥即含固氮菌活菌的 肥料。 Cncnc-micro 微生物与工业 ? 酶工业 ? 氨基酸工业 ? 有机酸工业 ? 新材料开发 ? 生物化 工 ? 食品工 程 Cncnc-micro 微生物与饮食、调味品 酱，酱油，豆豉 食用醋 发酵饮料 味精 发酵面食 食用色素 食品添加剂 淹渍蔬菜 Cncnc-micro 微生物与环保 微生物处理腈纶废水的塔式滤池 生物工程 商品生产 改造物种 常规菌 (或常规细胞株 ) ①遗传工程 ② 细胞工程 “工程菌 ”（或 “工程细胞 株 ”） ③ 微生物工程 ④ 酶工程 ⑤ 生物反应器工程 经济效益 大量产品 社会效益 生态效益 20世纪的微生物学 1 多学科交叉促进微生物学全面发展 ： 遗传学 ，生物化学 纵深发展：微生物遗传学，微生物生理学 横向发展：工业微生物学，土壤微生物学， 医学微生物学，微生物生态学，环境微生物学 Microbiology Bacteriology Protozoology Parasitology Microbial Morphology Mycology Virology Phycology or Algology Microbial physiology Microbial taxonomy Microbial genetics Molecular biology Microbial ecology 1.生物学上的许多重大争论问题产生结论 一个基因一个酶；遗传物质的基础 2.使经典遗传学发展为分子遗传学 基因的概念及精细分析，基因表达调控的机制 3.微生物与基因工程（ 作为基因载体与基因 受体） 4.高等生物研究和利用 中的微生物化趋向方 兴未艾 Cncnc-micro 2. 微生物学对生物学基础理论问题研究的贡献 3. 微生物与人类基因组计划 细菌和酵母菌为模式生物 微生物的五大共性 体积小，面积大 吸收多，转化快 生长旺，繁殖快 适应强，易变异 Cncnc-micro 分布广，种类多 微生物的 “生物界之最 ” 个体最小 形态最简 ‘胃口 ’最大 食谱最广 繁殖最快 数量最多 变异最易 抗性最强 休眠最长 种类最多 分布最广 起源最早 发现最晚 界级最宽 Cncnc-micro Think and answer following questions: 1. How did Pasteur's famous experiment defeat the theory of spontaneous generation? 2. How can Koch's postulates prove cause and effect in a disease? 3. Who was the first person to use solid culture media in microbiology? What advantages do solid media offer for the culture of microorganisms? 4. What is the enrichment culture technique and why was it a useful new method in microbiology? 5. When and how Alexander Fleming discovered antibiotics? This is the end of this lesson . THANKS