微生 第一章 绪论

微生物学精品课程微生物学精品课程南京师范大学生科院微生物研究所南京师范大学生科院微生物研究所Microbiology第一章第一章 绪论绪论一、什么是微生物？ 微生物通常是指那些微小、简单、肉眼难微生物通常是指那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。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。微生物主要类群微生物主要类群真核生物真核生物真菌、微型藻类、原生动物、真菌、微型藻类、原生动物、和某些寄生蠕虫和某些寄生蠕虫原核生物原核生物细菌、放线菌、蓝细菌细菌、放线菌、蓝细菌和古生菌和古生菌非细胞生物非细胞生物病毒、类病毒和朊病毒病毒、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大多数微生物肉眼难以直接观察 （microscopic） 2微生物通常以独立的增殖单位存在微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。微生物结构较不复杂。 （less complex） 4微生物生长快速。微生物生长快速。 （rapid growth rates） 5微生物几乎无所不在。微生物几乎无所不在。 （opmipresent） 6. 微生物研究使用相同的方法微生物研究使用相同的方法使用微生物的群体进行研究。使用微生物的群体进行研究。使用特殊的无菌技术。使用特殊的无菌技术。微生物类群进行鉴定、培养和研究时所使微生物类群进行鉴定、培养和研究时所使用的技术相似的。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作为一门独立学科-微生物学加以研究，主微生物学加以研究，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。根据微生物之间的相关性。三、微生物在生命世界的位置三、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同祖先细菌域古生菌域真核生物域（ba 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：上而下依次可分七级，即： 界界Kingdom， 门门Phylum， 纲纲Class， 目目Order， 科科Family， 属属Genus， 种种Species。必要时每一级都还可有若干辅助单元，故共可有十余级必要时每一级都还可有若干辅助单元，故共可有十余级。 所有细胞微生物的种名均遵守林耐制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，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但在一般使用时，定名人部分经常是省略的。的。例例1：大肠埃希氏菌（即大肠杆菌）：大肠埃希氏菌（即大肠杆菌）Escherichia coli（Migula）Castellani et Chalmers例例2：黄曲霉菌：黄曲霉菌Aspergillus flavus 例例3：粟酒裂殖酵母：粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe当微生物名称是一个亚种（当微生物名称是一个亚种（subspecies，简称，简称“subsp”，排正体字）或变种（，排正体字）或变种（variety，简称，简称“var”，排正体字）时，学名就应按，排正体字）时，学名就应按“三名法三名法”构构成，即：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。的属名，种加词不能省略。 如如 Escherichia coli， E. coli （大肠杆菌），（大肠杆菌），但是这种省略也要遵循一定的原则。但是这种省略也要遵循一定的原则。五、微生物学研究范围五、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。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。 1867 1869 Lister创立了消毒外科，并首次成功的进行创立了消毒外科，并首次成功的进行 了石炭酸消毒实验了石炭酸消毒实验 Miescher 发现核酸发现核酸18761877 Koch证明了炭疽病由炭疽杆菌引起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 制备了炭疽菌苗制备了炭疽菌苗1882 Koch发现结核杆菌发现结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis) 1883 Koch首次发表首次发表Koch氏法则。氏法则。Metchnikoff阐述了阐述了 吞噬作用。建立高压蒸汽灭菌和革兰氏染色法吞噬作用。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，开创了免疫学研究狂犬病疫苗成功，开创了免疫学1928 Griffith发现细菌转化发现细菌转化1929 Fleming发现青霉素发现青霉素1935 Stanley首次提纯了烟草花叶病毒，并获得了它首次提纯了烟草花叶病毒，并获得了它 的的“蛋白质结晶蛋白质结晶”1943 Luria和和Delbck用波动实验证明细菌噬菌体的抗用波动实验证明细菌噬菌体的抗 性是基因自发突变所致；性是基因自发突变所致； Chain和和Flory形成青霉素工业化生产的工艺形成青霉素工业化生产的工艺1944 Avery等证实转化过程中等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；是遗传信息的载体； Waksman发现链霉素发现链霉素19461947 Lederberg和和Tatum发现细菌的接合现象、发现细菌的接合现象、 基因连锁现象基因连锁现象1949 Enders、Robbins和和Weller在非神经的组织培养在非神经的组织培养中，培养脊髓灰质炎中，培养脊髓灰质炎 病毒成功病毒成功1973 Ames建立细菌测定法检测致癌物；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等首次将重组质粒转入大肠杆菌中获得成功1974 Khler和和Milstein建立生产单克隆抗体的技术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提出古生菌是有不同于细菌和真核生物 的特殊类群；的特殊类群；Sanger首次对首次对X174噬菌体噬菌体DNA进行了全进行了全序列分析序列分析19821983 Cech和和Altman发现具有催化活性的发现具有催化活性的RNA（ribozyme）；）；McClintock发现的转座因子获得公发现的转座因子获得公认；认； Prusiner发现朊病毒（发现朊病毒（prion）1962年，年，DNA结构的测定结构的测定 1965年，细胞中基因活性的调节研究年，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，免疫学研究年，单克隆抗体技术的发展，免疫学研究 1997年，朊病毒的研究年，朊病毒的研究 1999年，蛋白质在细胞中的移动和定位机理研究年，蛋白质在细胞中的移动和定位机理研究 1、感性认识阶段（史前期）（约、感性认识阶段（史前期）（约800年前年前1676）七、微生物的发现与微生物学发展七、微生物的发现与微生物学发展 2 2、形态学描述阶段、形态学描述阶段 初创期（初创期（16761861）法国科学家巴斯德法国科学家巴斯德（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 3、生理水平研究阶段、生理水平研究阶段 奠基期奠基期（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 4、生化水平研究阶段、生化水平研究阶段, ,发展期发展期（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 5 5、分子生物学水平研究阶段、分子生物学水平研究阶段, ,成熟期成熟期（1953至今） 微生物具备生命现象的特性和共性，将是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，世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生命起如生命起源与进化，物质运动的基本规律源与进化，物质运动的基本规律等，和实际应用等，和实际应用问题，如问题，如新的微生物资源的开发利用，能源、粮新的微生物资源的开发利用，能源、粮食食等的最理想的材料。等的最理想的材料。 2121世纪微生物学展望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，20002.周德庆.微生物教程,第2版北京：高等教育出版社，20023.黄秀梨. 微生物学 第2版.北京：高等教育出版社，20014.诸葛健.李华钟.微生物学第一版北京：科学出版社，20045. Prescott LM.等著. 微生物学第5版 沈萍等译，北京：科学出版社，20006. Prescott LM, Harley JP, and Klein DA. Microbiology (5th ed.), Higher education press and McGraw-Hill Companies, Inc.20027. Michael TM, John MM, Jack P. Brock biology of micoorganisms，International edition, Pearson Education, Inc.20038. 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. 200510. 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