1、譚鐘揚(yáng)譚鐘揚(yáng)湖南大學(xué)湖南大學(xué) 生物學(xué)院生物學(xué)院一：微生物在生物界中的地位一：微生物在生物界中的地位1、什么是微生物？（、什么是微生物？（microorganism）定義定義：形體微?。ǎ盒误w微?。?.1mm)，結(jié)構(gòu)簡單，在適宜環(huán)境下能，結(jié)構(gòu)簡單，在適宜環(huán)境下能及發(fā)生遺傳變異，用肉眼難以看到，必須借助光學(xué)顯及發(fā)生遺傳變異，用肉眼難以看到，必須借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能看清的低等微小生物的微鏡或電子顯微鏡才能看清的低等微小生物的統(tǒng)稱統(tǒng)稱微生物學(xué)微生物學(xué)研究微小生物的科學(xué)研究微小生物的科學(xué)生物界名稱生物界名稱主要結(jié)構(gòu)特征主要結(jié)構(gòu)特征微生物類群名稱微生物類群名稱原核生物界原核生物界原生生物界原生生

2、物界真菌界真菌界植物界植物界動物界動物界病毒界病毒界原核生物，細(xì)胞中無核膜與核仁的原核生物，細(xì)胞中無核膜與核仁的分化，大小為分化，大小為微米級微米級小型真核生物，細(xì)胞中具核膜和核小型真核生物，細(xì)胞中具核膜和核仁的分化仁的分化單細(xì)胞或多細(xì)胞，小型真核生物單細(xì)胞或多細(xì)胞，小型真核生物大型非運(yùn)動真核生物大型非運(yùn)動真核生物大型能運(yùn)動真核生物大型能運(yùn)動真核生物無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，大小為無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，大小為納米級納米級細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、放線菌、支原體放線菌、支原體單細(xì)胞藻類、原單細(xì)胞藻類、原生動物等生動物等酵母菌、霉菌等酵母菌、霉菌等病毒、類病毒等病毒、類病毒等微生物在生物微生物在生物六六界系統(tǒng)中地位界系

3、統(tǒng)中地位煙草花葉病毒煙草花葉病毒二：微生物學(xué)的發(fā)展簡史二：微生物學(xué)的發(fā)展簡史1 1：古代對微生物的認(rèn)識和利用：古代對微生物的認(rèn)識和利用 我國我國8000年前就開始出現(xiàn)了年前就開始出現(xiàn)了曲蘗釀酒曲蘗釀酒；4000年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒果酒； 2500年前發(fā)明釀年前發(fā)明釀醬、醋醬、醋，用曲治消化道疾??；，用曲治消化道疾??；公元六世紀(jì)公元六世紀(jì)(北魏時期北魏時期)賈思勰的巨著賈思勰的巨著“齊民要術(shù)齊民要術(shù)”；公元公元2世紀(jì)，張仲景：世紀(jì)，張仲景：禁食禁食病死獸類的肉和不清潔食物；病死獸類的肉和不清潔食物；公元前公元前112年年-212年間，華佗：年間，華佗：

4、“割腐肉以防傳染割腐肉以防傳染”；公元九世紀(jì)痘漿法、公元九世紀(jì)痘漿法、痘衣法預(yù)防天花痘衣法預(yù)防天花；1346年，克里米亞半島上的法卡城之戰(zhàn)年，克里米亞半島上的法卡城之戰(zhàn)(靼坦人靼坦人-羅馬羅馬人人)；16世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不：疾病是由肉眼看不見的生物見的生物(living creatures)引起的；引起的；2 2：微生物學(xué)的初創(chuàng)時期：微生物學(xué)的初創(chuàng)時期1664年，年，（Robert Hooke）曾用原始的顯微鏡對生長）曾用原始的顯微鏡對生長在皮革表面及薔薇枯葉上的霉菌進(jìn)行觀察；在皮革表面及薔薇枯葉上的霉菌進(jìn)行觀察；1676年，微生物學(xué)的先

5、驅(qū)荷蘭人年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人（Antony van leeuwenhoek）首次觀首次觀察到了細(xì)菌察到了細(xì)菌。他沒有上過大學(xué)，是一個只會。他沒有上過大學(xué)，是一個只會荷蘭語的小商人，但卻在荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英年被選為英國皇家學(xué)會的會員。列文虎克利用業(yè)余時間國皇家學(xué)會的會員。列文虎克利用業(yè)余時間制造過制造過400多架單式顯微鏡和放大鏡，放大多架單式顯微鏡和放大鏡，放大率一般為率一般為50300倍，發(fā)表過約倍，發(fā)表過約400篇論文，篇論文，其中絕大部分（其中絕大部分（375篇）寄往英國皇家學(xué)會篇）寄往英國皇家學(xué)會發(fā)表。發(fā)表。3 3：微生物學(xué)發(fā)展的奠基者：微生物學(xué)發(fā)展的奠基者(

6、1) 發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的起的；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療了治療“酒病酒病”和和“蠶病蠶病”.（2 2）徹底否定了徹底否定了“自然發(fā)生自然發(fā)生”學(xué)學(xué)說說: :著名的著名的曲頸瓶試驗曲頸瓶試驗無可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)無可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。(3) (3) 免疫學(xué)免疫學(xué)預(yù)防接種預(yù)防接種 首次制成狂犬疫首次制成狂犬疫苗苗(4)(4)其他貢獻(xiàn)其他貢獻(xiàn)巴斯德消毒法巴斯德消毒法：6065作短時間加熱處理，作短時間加熱處理，殺死有害微生物殺死有害微生

7、物（1 1）巴斯德）巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）巴斯德，巴斯德，1822年年12月月27日生于法國汝拉省的多爾，日生于法國汝拉省的多爾，1847年，巴斯德畢年，巴斯德畢業(yè)于巴黎師范學(xué)院，畢業(yè)后，他從事化學(xué)研究，研究酒石酸鹽的晶體。業(yè)于巴黎師范學(xué)院，畢業(yè)后，他從事化學(xué)研究，研究酒石酸鹽的晶體。1854年年9月，法國教育部委任巴斯德為里爾工學(xué)院院長兼化學(xué)系主任。月，法國教育部委任巴斯德為里爾工學(xué)院院長兼化學(xué)系主任。在那里巴斯德首先弄清了在那里巴斯德首先弄清了發(fā)酵的奧秘；發(fā)酵的奧秘；1865年，巴斯德創(chuàng)立年，巴斯德創(chuàng)立巴斯德消毒法巴斯德消毒法，對啤酒進(jìn)行消毒，接著發(fā)現(xiàn)，

8、對啤酒進(jìn)行消毒，接著發(fā)現(xiàn)“蠶蠶病病”的秘密，并幫助的秘密，并幫助消滅了消滅了“蠶病蠶病”1877年，巴斯德研究了雞霍亂，年，巴斯德研究了雞霍亂，發(fā)現(xiàn)將病原菌減毒可誘發(fā)發(fā)現(xiàn)將病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預(yù)防雞霍亂病，免疫性，以預(yù)防雞霍亂病，其后又研究了牛、羊炭疽病其后又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并和狂犬病，并首次制成狂犬疫苗。首次制成狂犬疫苗。（2 2）科赫）科赫 （Robert Koch），德國人，（），德國人，（ 18431910）（1）微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)a） 細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立土豆切面土豆切面 營養(yǎng)明膠營養(yǎng)明膠 營養(yǎng)瓊脂（平皿

9、）營養(yǎng)瓊脂（平皿）b） 設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗室內(nèi)對各種設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)c） 流動蒸汽滅菌流動蒸汽滅菌d） 染色觀察和顯微攝影染色觀察和顯微攝影(2）對病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)：）對病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)：a） 具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；b） 發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；（1905年獲諾貝爾獎）年獲諾貝爾獎）c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則1、在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；在每一相同病例中都出現(xiàn)

10、這種微生物；2、從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；、從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生；復(fù)發(fā)生；4、從試驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來、從試驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。（3）其他）其他湯非凡，湯非凡，1897年年7月月 23日生于日生于中國中國湖南省，湖南省，病毒學(xué)家、生物制品學(xué)家。沙眼病原病毒學(xué)家、生物制品學(xué)家。沙眼病原沙眼衣原體沙眼衣原體（Chlamydiatrachomatis）的發(fā)現(xiàn)人。）的發(fā)現(xiàn)人。高尚蔭，高尚蔭

11、，（1909-1989 ）微生物學(xué)家，病毒學(xué)家，教育家。微生物學(xué)家，病毒學(xué)家，教育家。中國病毒學(xué)的奠基人之一。創(chuàng)辦了我國最早的病毒學(xué)研究中國病毒學(xué)的奠基人之一。創(chuàng)辦了我國最早的病毒學(xué)研究機(jī)構(gòu)和我國第一個微生物專業(yè)、第一個病毒學(xué)專業(yè)。機(jī)構(gòu)和我國第一個微生物專業(yè)、第一個病毒學(xué)專業(yè)。4 4、微生物學(xué)的發(fā)展時期、微生物學(xué)的發(fā)展時期18971897年德國人年德國人E.BuchnerE.Buchner用無細(xì)胞酵母壓榨汁中的用無細(xì)胞酵母壓榨汁中的“酒化酶酒化酶”（zymasezymase）對葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵成功，從而開創(chuàng)了對葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵成功，從而開創(chuàng)了微生物生化研究微生物生化研究的新時代，此的新時代

12、，此后，微生物生理、代謝研究就蓬勃開展了起來。后，微生物生理、代謝研究就蓬勃開展了起來。在發(fā)展期中微生物學(xué)研究有以下幾個特點(diǎn)：在發(fā)展期中微生物學(xué)研究有以下幾個特點(diǎn)：（1 1） 進(jìn)入了微生物進(jìn)入了微生物生化水平生化水平的研究。的研究。（2 2） 應(yīng)用微生物學(xué)的分支學(xué)科更為擴(kuò)大，出現(xiàn)了應(yīng)用微生物學(xué)的分支學(xué)科更為擴(kuò)大，出現(xiàn)了抗生素抗生素等新學(xué)科。等新學(xué)科。（3 3） 開始出現(xiàn)微生物學(xué)史上的第二個開始出現(xiàn)微生物學(xué)史上的第二個“淘金熱淘金熱”尋找各種有益微尋找各種有益微生物代謝產(chǎn)物的熱潮。生物代謝產(chǎn)物的熱潮。（4 4） 一門以研究微生物基本生物學(xué)規(guī)律的綜合學(xué)科一門以研究微生物基本生物學(xué)規(guī)律的綜合學(xué)科普通

13、微生物學(xué)普通微生物學(xué)開始形成，代表人物的美國加里福利亞大學(xué)伯克利分校的開始形成，代表人物的美國加里福利亞大學(xué)伯克利分校的M.DoudoroffM.Doudoroff。（5 5） 各相關(guān)學(xué)科和技術(shù)方法相互滲透，相互促進(jìn)，加速了微生物學(xué)的各相關(guān)學(xué)科和技術(shù)方法相互滲透，相互促進(jìn)，加速了微生物學(xué)的發(fā)展。發(fā)展。微生物的主要學(xué)支分科微生物的主要學(xué)支分科5 5、現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展、現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展從從1953年年4月月25日日J(rèn).D.Watson和和H.F.C.Crick在英國在英國Nature雜志上發(fā)表關(guān)于雜志上發(fā)表關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型起，微生結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型起，微生物學(xué)得到了飛速發(fā)展。物學(xué)得到了

14、飛速發(fā)展。微生物學(xué)發(fā)展過程中的重大事件微生物學(xué)發(fā)展過程中的重大事件1890 Von Behring制備制備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng)抗毒素治療白喉和破傷風(fēng)；1892 Ivanovsky 提供提供煙草花葉病毒煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù)；是由病毒引起的證據(jù)；1928 Griffith發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化；發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化；對其機(jī)理的研究導(dǎo)致對其機(jī)理的研究導(dǎo)致DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的確證；的確證；外源遺傳物質(zhì)導(dǎo)入各種細(xì)胞的外源遺傳物質(zhì)導(dǎo)入各種細(xì)胞的基因重組技術(shù)基因重組技術(shù) 的建立的建立；1929 Fleming 發(fā)現(xiàn)青霉素；發(fā)現(xiàn)青霉素；1953 Watson和和Crick提出提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)；

15、19701972 Arber、Smith和和Nathans發(fā)現(xiàn)并提發(fā)現(xiàn)并提純了純了DNA限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶1977 Woese提出古生菌是不同于細(xì)菌和真核生提出古生菌是不同于細(xì)菌和真核生物的特殊類群物的特殊類群Sanger首次對首次對174噬菌體噬菌體DNA進(jìn)行了全序列分進(jìn)行了全序列分析；析；19821983 Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion)；19831984 Mullis建立建立PCR技術(shù)；技術(shù)；1995第一個獨(dú)立生活的細(xì)菌第一個獨(dú)立生活的細(xì)菌(流感嗜血桿菌流感嗜血桿菌)全基團(tuán)全基團(tuán)組序列測定完成；組序列測定完成；1996 第一個自養(yǎng)生活的第一個自養(yǎng)生活的古生菌古生菌

16、基因組測定完成；基因組測定完成； 1997 第一個真核生物第一個真核生物(啤酒酵母啤酒酵母)基因組測序完成基因組測序完成；5、21世紀(jì)微生物學(xué)展望世紀(jì)微生物學(xué)展望1）微生物基因組學(xué)研究將全面展開微生物基因組學(xué)研究將全面展開利用基因組測序研究，從本質(zhì)上認(rèn)識微生物自身，并利用和改造微生物，利用基因組測序研究，從本質(zhì)上認(rèn)識微生物自身，并利用和改造微生物，帶動分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展帶動分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展。2）微生物生命科學(xué)現(xiàn)象的特性和共性將更加受到重視微生物生命科學(xué)現(xiàn)象的特性和共性將更加受到重視微生物的五大共性：微生物的五大共性：（1）體積小，面積大；）體積小，面積大；E.co

17、li（大腸桿菌）平均長度（大腸桿菌）平均長度2m，寬，寬0.5m，比面值為，比面值為30萬，有利與外界交流萬，有利與外界交流（2）吸收多，轉(zhuǎn)化快；）吸收多，轉(zhuǎn)化快；E.coli 每小時消耗其細(xì)胞重量每小時消耗其細(xì)胞重量2000倍的倍的糖為微生物的迅速生長繁殖和為人們生產(chǎn)大量發(fā)酵產(chǎn)品提供了充分的物糖為微生物的迅速生長繁殖和為人們生產(chǎn)大量發(fā)酵產(chǎn)品提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)質(zhì)基礎(chǔ)（3）生長旺，繁殖快；）生長旺，繁殖快；大腸桿菌大腸桿菌 Escherichia.coli在在37的牛奶的牛奶中中13分鐘可分裂分鐘可分裂1代。以代。以20分鐘分鐘1代計，則有細(xì)菌代計，則有細(xì)菌24小時分裂小時分裂72次，次，48

18、小時后達(dá)小時后達(dá)2.21043個，重個，重2.21025噸，相當(dāng)于噸，相當(dāng)于4000個地球重。個地球重。（4）適應(yīng)性強(qiáng)，易變異；適應(yīng)性強(qiáng)，易變異；微生物對環(huán)境條件尤其是惡劣的極端環(huán)境微生物對環(huán)境條件尤其是惡劣的極端環(huán)境具有驚人的適應(yīng)力：如抗熱、抗寒、抗干燥、抗酸、抗堿、抗高鹽、抗具有驚人的適應(yīng)力：如抗熱、抗寒、抗干燥、抗酸、抗堿、抗高鹽、抗缺缺O(jiān)2、抗高壓、抗輻射、抗有毒物質(zhì)毒害等均有極強(qiáng)能力。、抗高壓、抗輻射、抗有毒物質(zhì)毒害等均有極強(qiáng)能力。（5）分布廣、種類多；）分布廣、種類多；分布廣分布廣：地球上除火山中心區(qū)域外，在土：地球上除火山中心區(qū)域外，在土壤圈、水圈、大氣圈以至巖石圈到處都有微生物的蹤跡，壤圈、水圈、大氣圈以至巖石圈到處都有微生物的蹤跡，種類多種類多：目前：目前已知動物已知動物150萬種，植物萬種，植物50萬種，微生物萬種，微生物10萬多種。但估計只占總數(shù)萬多種。但估計只占總數(shù)的的1/10。3、與其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展、與其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)更廣泛的交