绪言
兽医微生物学及免疫学课程组
精品课程
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绪 言
一、微生物和微生物学
二、微生物与人类及国民经济的关系
三、微生物学与免疫学发展史
四、微生物的五大共性
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一、微生物和微生物学
? 1.微生物:是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的
总称。包括八个种类:细菌、放线菌、支原体、衣原
体、立克次氏体、螺旋体、真菌和病毒。前六种属于
原核细胞型微生物,真菌是真核细胞型微生物,病毒
是非细胞型微生物
? 2.微生物学:研究微生物生命活动的科学称为微生物
学。微生物学研究主要内容,研究微生物的形态结构、
生理生化、遗传变异、生态、分类命名;研究微生物环境
条件和微生物在自然界中所起作用;研究控制微生物生命
活动的方法。
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葡萄球菌
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二十面体对称的代表-腺病毒 (Adenovirus)
衣壳粒总数 N=10(n-1)2+2 n为每条边的衣壳粒数
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用“工程菌”生产药物
? 干 扰 素
? 脑 菲 肽
? 胰 岛 素
? 乙 肝 疫 苗
? 抗 生 素
? 各种单克隆抗体免疫血清
1、微生物与医药卫生
二, 微生物与人类以及国民经济的关系
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2、微生物与农业和畜牧业
?微生物饲料
?兽用抗菌素
?生物农药
?生物菌肥
?微生物能源
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?微生物饲料
菌体蛋白饲料, 饲料酵母, 维生素饲料
,发酵青贮饲料
?兽用抗菌素
某些微生物能够产生具有抑制或杀死病
原菌的物质,该物质称抗菌素。
?生物农药
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。
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3、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
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4、微生物与饮食、调味品
食品添加剂 味 精
发酵面食 食用醋
食用菌 发酵饮料
食用色素 淹渍蔬菜
酱,酱油
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5、微生物与环保
微生物处理腈纶废水的塔式滤池
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6、微生物工程
何谓微生物工程?
微生物工程的优越性
微生物工程的发展
微生物工程中常用的微生物
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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
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1) 生物学上的许多重大争论问题产生结论
2) 是分子生物学的三大来源和三大支柱之一
3) 使经典遗传学发展为分子遗传学
4) 微生物与基因工程 ( 为基因载体与基因受体 )
5) 高等生物研究和利用中的微生物化趋向方兴未艾
微生物学对生物学基础理论问题研究的贡献
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三、微生物学与免疫学发展史
1、感性认识阶段(史前时期)
2、形态学发展阶段(初创时期)
3、生理学发展阶段(奠基时期)
4、分子生物学发展阶段(成熟时期)
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1、感性认识阶段(史前期)
细菌冶金 防重与治
沤粪肥田 刮骨疗毒
提倡轮作 种痘防花
麦曲治泻 制曲酿酒
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丰富多彩的酒文化
远古人类发现,吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料 — 人类最早发明的酒
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2、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
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1676年首先发现细菌
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3、生理学发展阶段(奠基期 )
本期特点、促进本期发展代表人物和重要事件
1.建立技术
2.寻病原菌
3.描述生理
4.客观对待
5.独立学科
1.人类温疫
2.马铃薯疫病
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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
彻底否定了自然发生论
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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
曲颈瓶实验
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巴斯德发现免疫现象
几星期后
42-43oC下培养
的老龄炭疽菌
获免疫力
37oC下培养
的新鲜炭疽菌
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证实炭疽病因 — 炭疽杆菌
发现结核杆菌、霍乱弧菌




发明了固体培养基并用其纯化微
生物等一系列研究方法的创立
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划线法获得单菌落 科赫定理图示
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不同时期观察到的酵母菌细胞结构
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1878年,李斯特分离乳酸链球
菌时用注射器和酒杯培养装置
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1928年,英国科学家弗雷明发现,青霉菌落周
围出现抑制萄葡球菌生长的现象
产黄青霉菌落
细菌生长
抑制区域
正常细菌
生长区域
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一系列微生物学的分支学科相继建立:
? 细菌学(巴斯德、科赫)
? 外科消毒术( Lister,1865)
? 根瘤菌等土壤微生物的研究( M·W 贝,C·H 维)
? 无酵母菌压汁酶功能的发现( E.Bucher,1897)
? 化学药剂和抗生素发现和临床应用( 1909-1935)
? 酿造技术日趋完美
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J.D.Waston,H.F.C.Crick发现 DNA双螺旋模型
4、分子生物学发展阶段(成熟期)
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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
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四,微生物的五大共性
体积小,面积大
吸收多,转化快
适应强,易变异
生长旺,繁殖快
分布广,种类多
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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
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1.体积小,面积大
? 任何体积的物体。如对其进行三维切割,则切割的
次数越多.所产生的颗粒数目也越多,颗粒的体积
就越小.这时,如把所有颗粒的总面积相加,则其
数目将极其可观、若称单位体积所占有的面积(即
,面积/体积, )为比面值,则随着物体的体积缩
小,其比面值就随之增大。例如。 1个典型的球菌,
其体积仅 1um3左右,可是。其比面值却极大。这样
一个小体积大面积的系统,就是微生物与一切大型
生物相区别的关键所在,也是赋于微生物具有五大
共性的本质所在。
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大肠杆菌 2 — 0.5um -----芝麻长 1500个杆菌 ;
头发宽 60 — 80个杆菌 ;苋菜子重 50亿个杆菌,
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2.吸收多,转化快
? 3克重的地鼠吃一倍体重的食物 /天
? 2克重的风鸟吃两倍体重的食物 /天
? 1个大肠杆菌吃 2000倍体重的糖 /小时
? 食谱:无机物, 有机物, 毒物, 氰化物,
农药, 塑料, 岩石, 玻璃 ? ?
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3.生长旺.繁殖快
? 微生物具有极高的生长和繁殖速度。
? 大肠杆菌,其细胞在合适的生长条件下,每分裂 1
次的时问是 18~ 20分钟、如按每 20分钟分裂 1次计,
则每小时可分裂 3次,每昼夜可分裂 72次,后代数
为; 4 722 366 500万亿个(重约 4 722吨),
48小时为 22× 1046个(约等于 4 000个地球重)。
? 分裂时间:乳酸菌 28分钟、根瘤菌 110分钟、光合
细菌 144分钟、硅藻 17小时、草履虫 10.4小时。
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4.适应强,易变异
? 适应强 微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”所
具有的惊人适应力,堪称生物界之最。
例如,在海洋深处的某些硫细菌可在 250℃ 甚至在 300 ℃ 的高
温条件下正常生长;大多数细菌能耐 0~ - 196 ℃ (液
氮)的任何低温,甚至在- 253 ℃ (液态氢)下仍能保持
生命;一些嗜盐菌甚至能在 32%的饱和盐水中正常生活;
许多微生物尤其是产芽胞的细菌可在干燥条件下保藏几十
年、几百年甚至上千年;氧化硫的硫杆菌是耐酸菌的典型,
它的一些菌株能生长在 pH0.5的 H2SO4中;有些耐碱的微生
物如脱氮硫杆菌的生长最高出 pH值为 10.7,有些青霉和曲
霉也能在 pH9~ 11的碱性条件下生长。
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? 易变异 微生物的个体一般都是单细胞、简单多细胞或非细
胞的,它们通常都是单倍体,加之它们具有繁殖快、数量多和
与外界环境直接接触等原因,即使其变异的频率十分低,也可
在短时间内产生大量变异的后代。微生物易变异,对人类有利
方面,可从不良菌种诱变为优良菌种,大大提高质量、数量 ;
不利方面,使优良菌种退化成劣质 菌株,或者突变一个人类不
能对付的菌株而遭灾 。
? 青霉素生产菌的产量变异,据记载,1943年时,每毫升青霉素
发酵液中该菌只分泌约 20单位的青霉素,40余年来.通过世
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
渐累积,其发酵水平每毫升已接近 10万单位,上述例子可认
为是微主物对人类的一种有益变异,但实践中常遇到有害变异,
如医疗中最常见的致病菌对抗生素所产生的抗药性变异。
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5.分布广,种类多
? 分布广
? 地球上除了火山的中心区域外,从土壤圈、水圈、大气圈直
至岩石圈,到处都有微生物家族的踪迹。
? ( 1)人体肠道中的正常菌群,在人体肠道中,经常聚居着
100~ 400种不同种类的微生物,估计它们的个体总数大于
100万亿,重量约等于粪便干重的 1/ 3。
? ( 2)万米深海底部的耐热硫细菌,它们以地壳中逸出的硫化
氢气体为能源,以二氧化碳为碳源,在厌氧条件下营自养生
活;
? ( 3)几万米高空中的微生物,70年代末,人们用地球物理
火箭从 85km的高空采集到处在同温层和大气中层的微生物。
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? 种类多
? 迄今为止,我们所知道的动物约有 150万种,植
物约有 50万种,微生物约有 10万种
? 微生物的种类多主要表现在以下三方面:
( 1)微生物的生理代谢类型多
( 2)代谢产物种类多
( 3)微生物的种数多
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6,其它特点
? 易培养 很多微生物极易生长,在许多天然物质上
都可以生长,也可以大量人工培养。不利方面,使
优良菌种退化成劣质菌株,或者突变一个人类不能
对付的菌株而遭灾。
? 易污染 微生物纯培养物和灭过菌的物品等被某些
杂菌或有害微生物混入或沾染的现象。故夏天的食
物很容易变质、变酸、变味。在发酵工业、酿造工
业(如味精生产中)最可怕的是污染。
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