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1、微生物学精品课程,南京师范大学生科院微生物研究所,Microbiology,第一章 绪论,一、什么是微生物？ 微生物通常是指那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。 英文“微生物”一词“microorganism”，就是在“生物（organism）”词之前加上前缀“非常小（micro）”所构成。 微生物并不是一个分类学上的术语，它们主要是根据生物体的大小而被人为地划归在一起的。,微生物主要类群 真核生物真菌、微型藻类、原生动物、 和某些寄生蠕虫 原核生物细菌、放线菌、蓝细菌 和古生菌 非细胞生物病毒、类病毒和朊病毒,二、微生物的特点,1大多数微生物肉眼难以直接观察 （microscopic） 2微
2、生物通常以独立的增殖单位存在 （independent units） 3微生物结构较不复杂。 （less complex） 4微生物生长快速。 （rapid growth rates） 5微生物几乎无所不在。 （opmipresent）,6. 微生物研究使用相同的方法,使用微生物的群体进行研究。 使用特殊的无菌技术。 微生物类群进行鉴定、培养和研究时所使 用的技术相似的。 实际上将互不相关的微生物类群放在一起作为一门独立学科-微生物学加以研究，主要是根据研究微生物的方法和技术，而不是根据微生物之间的相关性。,三、微生物在生命世界的位置,（,a,原核生物界,原生生物界,植物界,真菌界,动物界,共
3、同祖先,细菌域,古生菌域,真核生物域,（,b,a,生物五界分类系统图示,原核生物界,原生生物界,植物界,真菌界,动物界,共同祖先,细菌域,古生菌域,真核生物域,（,b,原核生物界,原生生物界,真菌界,原核生物界,原生生物界,植物界,真菌界,动物界,共同祖先,细菌域,古生菌域,共同祖先,细菌域,古生菌域,真核生物域,生物三域分类系统图示,四、微生物的分类,微生物的系统分类单元遵循林耐建立的系统分类单元，自上而下依次可分七级，即： 界Kingdom， 门Phylum， 纲Class， 目Order， 科Family， 属Genus， 种Species。 必要时每一级都还可有若干辅助单元，故共可有十
4、余级。,所有细胞微生物的种名均遵守林耐制定的拉丁双名法，即一个种的学名用拉丁词或拉丁化的词组成，应排成斜体字。根据双名法的规则，学名通常由一个属名加一个种的加词构成。出现在分类学文献中的学名，在此两者之后往往还加上定名人，但在一般使用时，定名人部分经常是省略的。,例1：大肠埃希氏菌（即大肠杆菌） Escherichia coli（Migula）Castellani et Chalmers 例2：黄曲霉菌 Aspergillus flavus 例3：粟酒裂殖酵母 Schizosaccharomyces pombe,当微生物名称是一个亚种（subspecies，简称“subsp”，排正体字）或变种
5、（variety，简称“var”，排正体字）时，学名就应按“三名法”构成，即：,例1：苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种 Bacillus thuringiensis subspgalleria 例2：酿酒酵母椭圆变种 Saccharomyces cerevisiae varellipsoideus,当一个微生物种名在一篇文章或著作中反复出现时，常常可以对学名进行省略。属及以上分类单位的名称不能省略，只有种名可省略。当它在有关文章或资料中首次出现时，不能省略，必须写全，以后均可省略。省略时，只能简略种名中的属名，种加词不能省略。 如 Escherichia coli， E. coli （大肠杆菌），但是这
6、种省略也要遵循一定的原则。,五、微生物学研究范围,微生物学就是研究微生物的科学，其研究范围包括微生物的多样性、微生物的生命活动规律及其对人类社会经济活动的影响。,六、微生物学的重要性与社会需求 微生物与人类和动物健康及疾病密切相关 微生物在工业生产中有很多应用 微生物对农业生产有着很大的影响 微生物学促进了生物学的发展,微生物作为模式生物具有如下优点： （1）微生物具有相对不复杂的结构； （2）微生物培养成本低、群体数量大， 易于获得统计学上可信度高的结果； （3）微生物生长速度快，倍增时间短， 极大缩短了世代培养研究所需周期。,微生物学发展史上的重大事件,1546 Fracastoro提出不
7、可见到的生物引起疾病 1676 Leeuwenhoek 发现了“animalcules” 1765-1776 Spallanzani 反驳自然发生说 1786 Muller 提出了第一个细菌分类 1798 Jenner 介绍了牛痘疫苗 18381839 Schwann & Schleiden 提出了细胞理论 1857 Pasteur证明了乳酸发酵是由微生物引起的 1861 Pasteur用曲颈瓶实验证明微生物非自然发生，推翻 了争论以久的“自生说” 1864 Pasteur建立了巴氏消毒法,1867 1869 Lister创立了消毒外科，并首次成功的进行 了石炭酸消毒实验 Miescher 发
8、现核酸 18761877 Koch证明了炭疽病由炭疽杆菌引起 1881 Koch等首创用明胶固体培养基分离细菌，巴斯德 制备了炭疽菌苗 1882 Koch发现结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis) 1883 Koch首次发表Koch氏法则。Metchnikoff阐述了 吞噬作用。建立高压蒸汽灭菌和革兰氏染色法 1884 Pasteur研究狂犬病疫苗成功，开创了免疫学,1887 Richard Petri发明了双层培养皿 1889 Winogradsky发现硫循环和硝化细菌。Beijerinck 首次分离根瘤菌 1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风
9、 1891 Sternberg与巴斯德同时发现了肺炎链球菌 1895 Ivanowsky提供烟草花叶病是由病毒引起的证据； Bordet发现互补 现象 1896 Bchner用无细胞存在的酵母菌抽提液对葡萄糖进 行酒精发酵成功 1899 Ross证实疟疾病原菌由蚊子传播 19091910 Ricketts发现立克次氏体；Ehrlich首次合成治 梅毒的化学治疗剂,1928 Griffith发现细菌转化 1929 Fleming发现青霉素 1935 Stanley首次提纯了烟草花叶病毒，并获得了它 的“蛋白质结晶” 1943 Luria和Delbck用波动实验证明细菌噬菌体的抗 性是基因自发突变
10、所致； Chain和Flory形成青霉素工业化生产的工艺 1944 Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体； Waksman发现链霉素 19461947 Lederberg和Tatum发现细菌的接合现象、 基因连锁现象 1949 Enders、Robbins和Weller在非神经的组织培养 中，培养脊髓灰质炎 病毒成功,1952 Hershey和Chase发现噬菌体将DNA注入宿主细胞； Lederberg发明了影印培养法； Zinder和 Lederberg发现普遍性转导 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构 1956 Umbarger发现反馈阻遏现象 1961 Jocob
11、和Monod提出基因调节的操纵子模型 19611966 Holley、Khorana、Nirenberg等阐明遗传 密码 1969 Edelman测定了抗原蛋白质分子的一级结构 19701972 Arber、Nathans和Smith发现并提纯了 限制性内切酶； Temin和Baltimore发现转录酶,1973 Ames建立细菌测定法检测致癌物； Cohen 等首次将重组质粒转入大肠杆菌中获得成功 1974 Khler和Milstein建立生产单克隆抗体的技术 1977 Woese提出古生菌是有不同于细菌和真核生物 的特殊类群；Sanger首次对X174噬菌体DNA进行了全序列分析 1982
12、1983 Cech和Altman发现具有催化活性的RNA（ribozyme）；McClintock发现的转座因子获得公认； Prusiner发现朊病毒（prion）,19831984 Gallo和Montagnier分离和鉴定人免疫 缺陷病毒； Mullis建立PCR技术 1988 Deisenhofer等发现并研究细菌的光合色素 1995 第一个独立生活的生物（流感嗜血杆菌）全基因 序列测定完成 1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成 1997 第一个真核生物（啤酒酵母）基因组测序完成 2000 霍乱弧菌基因组测序完成,与微生物学有关的诺贝尔生理或医学奖 Nobel Prize in
13、 Physiology or Medicine,19011999之间有39项。 总人数：77人 美国 46人，英国人 11人，法国人 7人，德国人 6人，瑞士人 4人，澳大利亚人 2人，意大利人 1人 1945年，青霉素的发现与发展 1952年，链霉素的发现与发展 1953年，碳水化合物在细胞中的代谢 1958年，微生物遗传的生物化学研究 1959年，DNA 和 RNA的发现与合成机理,1962年，DNA结构的测定 1965年，细胞中基因活性的调节研究 1969年，细胞病毒感染的机理研究 1984年，单克隆抗体技术的发展，免疫学研究 1997年，朊病毒的研究 1999年，蛋白质在细胞中的移动和
14、定位机理研究,1、感性认识阶段（史前期）（约800年前1676）,七、微生物的发现与微生物学发展,2、形态学描述阶段 初创期（16761861）,法国科学家巴斯德 （Louis Pasteur，1822-1895）,彻底否定了自然发生说 证实发酵由微生物引起 发明了狂犬病毒减毒疫 苗制备方法 发明巴氏消毒法,3、生理水平研究阶段 奠基期 （18611897）,发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立 证实炭疽病因 炭疽杆菌 发现结核病原菌结核杆菌 科赫法则,德国微生物学家柯赫 （Robert Koch， 1843-1910）,划线法获得单菌落,科赫定理图示,单菌落,4、生化水平研究阶段
15、,发展期（18971953）,德国科学家布赫纳（1897年）： 酵母菌无细胞压榨汁将葡萄糖发酵成酒精 英国科学家弗莱明（1929年）： 发现了世界上第一个抗生素-青霉素,J.D.Waston, H.F.C.Crick 发现DNA双螺旋模（1953年）,5、分子生物学水平研究阶段,成熟期（1953至今）,微生物具备生命现象的特性和共性，将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生命起源与进化，物质运动的基本规律等，和实际应用问题，如新的微生物资源的开发利用，能源、粮食等的最理想的材料。,21世纪微生物学展望,参考文献:,1.沈萍. 微生物学,北京：高等教育出版社，2000 2.周德庆.微生物教
16、程,第2版北京：高等教育出版社，2002 3.黄秀梨. 微生物学 第2版.北京：高等教育出版社，2001 4.诸葛健.李华钟.微生物学第一版北京：科学出版社，2004 5. Prescott LM.等著. 微生物学第5版 沈萍等译，北京：科学出版社，2000 6. Prescott LM, Harley JP, and Klein DA. Microbiology (5th ed.), Higher education press and McGraw-Hill Companies, Inc.2002 7. Michael TM, John MM, Jack P. Brock biology
17、of micoorganisms，International edition, Pearson Education, Inc.2003 8. Gregory N.Stephanopoulos, Aristos A.Aristidou, Jens Nielsenz 著, 代谢工程原理与方法.赵学明 白冬梅，等译.化学工业出版社，2003 9. Talaro K. P. Foundations in microbiology (Fifth Edition), Higher education press and McGraw-Hill Companies, Inc. 2005 10. RM特怀曼著高级分子生物学要义陈淳等译，北京：科学出版社，2000,