微生物學(xué)緒言第1頁/共41頁微生物學(xué)第2頁/共41頁課程開始前我們在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中空氣水體食品……微生物無處不在Microorganismsareubiquitous第3頁/共41頁第4頁/共41頁一些數(shù)字每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細(xì)菌，重感冒患者為8500萬；全世界海洋中微生物的總重量約280億噸細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細(xì)菌總重量估計為：10034×1012

噸人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達(dá)100萬億個左右（人體細(xì)胞數(shù)量50萬億）新鮮葉子表面微生物數(shù)量達(dá)100多萬個/g第5頁/共41頁微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！時時刻刻與微生物“共舞”

是禍？是

福？第6頁/共41頁

微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；微生物是人類的朋友第7頁/共41頁

體內(nèi)的正常菌群是人及動物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質(zhì)、組成生理屏障

微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)；

有機酸、酶、各種藥物、疫苗、奶酪、啤酒、醬油等

基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)；第8頁/共41頁少數(shù)微生物也是人類的敵人鼠疫艾滋病第9頁/共41頁埃博拉病毒第10頁/共41頁本章主要內(nèi)容一、微生物概述二、微生物多樣性三、微生物的重要性四、微生物學(xué)的研究內(nèi)容與成就五、環(huán)境微生物學(xué)六、微生物學(xué)的學(xué)習(xí)方法七、顯微鏡下的微生物第11頁/共41頁1.1微生物概述1.1.1什么是微生物1.1.2生物中哪些是微生物1.1.3微生物的特點第12頁/共41頁1.1.1什么是微生物微生物(microbe，microorganism)，是對所有形體微小、單細(xì)胞或個體結(jié)構(gòu)較為簡單的多細(xì)胞，甚至無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的總稱?；蚝唵蔚卣f是對人們?nèi)庋劭床灰姷募?xì)小的生物的總稱。微生物是指大量的、極其多樣的、不借助顯微鏡看不見的微小生物類群的總稱。第13頁/共41頁1.1.1什么是微生物微生物通常包括病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒、朊病毒）、具原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)菌、古菌以及具真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、原生動物和單細(xì)胞藻類，它們的大小和特征見表1.1所示。第14頁/共41頁表1.1微生物形態(tài)、大小和細(xì)胞類型微生物大小近似值細(xì)胞的特性病毒0.01~0.25m非細(xì)胞的細(xì)菌0.1~10m原核生物真菌2m~1m真核生物原生動物2~1000m真核生物藻類1米~幾米真核生物第15頁/共41頁1.1.2生物中哪些是微生物生物細(xì)胞生物非細(xì)胞生物：病毒、亞病毒原核生物：三菌、三體真核生物：真菌、單細(xì)胞藻類、原生動物第16頁/共41頁1.1.2生物中哪些是微生物第17頁/共41頁1.1.3微生物的特點體積小，比表面積大吸收多，轉(zhuǎn)化快（代謝能力強）生長旺，繁殖快適應(yīng)強，易變異分布廣，種類多第18頁/共41頁第19頁/共41頁第20頁/共41頁體積小，面積大，比表面積大比表面積SurfacetoVolumeRatio

營養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝廢物排泄、環(huán)境信息交換第21頁/共41頁對比表面分割后的變化邊長立方體數(shù)總表面積比面值類似對象1.0cm16cm26豌豆1.0mm103

60cm2

60細(xì)小藥丸0.1mm106

600cm2

600滑石粉粒0.01mm109

6000cm2

6000變形蟲1.0um10126m2

60000球菌0.1um1015

60m2

600000大膠粒0.01um1018

600m2

6000000大分子1.0nm1021

6000m2

60000000分子第22頁/共41頁吸收多轉(zhuǎn)化快大腸桿菌每小時可分解其自重1000-10,000倍的乳糖Candidautilis

（產(chǎn)朊假絲酵母）比大豆強100倍的蛋白質(zhì)合成能力微生物的高呼吸速率第23頁/共41頁生長旺繁殖快E.coli：12.5—20min/次分裂

以20min/次計算，請計算每天可產(chǎn)生多少子細(xì)胞？液體培養(yǎng)物細(xì)菌濃度一般僅為108-109CFU/mL

為什么？對于發(fā)酵工業(yè)的實踐意義生產(chǎn)效率高發(fā)酵周期短第24頁/共41頁適應(yīng)強易變異靈活的適應(yīng)性或代謝調(diào)節(jié)機制

蛋白質(zhì)分子的數(shù)量

E.coli分子中能容納20萬-30萬個蛋白質(zhì)分子，2000-3000種執(zhí)行不同生理功能的蛋白質(zhì)極端環(huán)境的適應(yīng)能力極端環(huán)境

高溫、高酸、高鹽、高輻射、高壓、低溫、高堿、高毒低的變異頻率第25頁/共41頁分布廣種類多無孔不入，隨遇而安微生物的種類多樣性

生物多樣性的保護微生物資源學(xué)第26頁/共41頁1.2微生物多樣性一、微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)多樣性二、微生物的代謝多樣性三、微生物的遺傳與變異多樣性四、微生物的抗性多樣性五、微生物的種類多樣性六、微生物的生態(tài)分布多樣性第27頁/共41頁1.2.0生物的共性絕大部分微生物的遺傳信息都是由DNA鏈上的基因所攜帶，除少數(shù)特例外，其復(fù)制、表達(dá)與調(diào)控都遵循中心法則。微生物的初級代謝途徑如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂肪酸等大分子物質(zhì)的合成途徑基本相同。微生物的能量代謝都以ATP作為能量載體第28頁/共41頁1.2.1微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)多樣性個體微小形態(tài)上顯微結(jié)構(gòu)上第29頁/共41頁1.2.2微生物的代謝多樣性微生物能利用的基質(zhì)十分廣泛。微生物的代謝方式多樣代謝速率是任何其他生物所不能比擬的。代謝產(chǎn)物更是多種多樣，氨基酸、蛋白質(zhì)、單糖、多糖、核苷酸、核酸、脂肪、脂肪酸、抗生素、維生素、毒素、色素、生物堿、CO2、H2、H2S、NO2、SO42-等等都可以是微生物的代謝產(chǎn)物。第30頁/共41頁1.2.3微生物的遺傳與變異多樣性在微生物中攜帶遺傳信息的物質(zhì)及其方式具有多樣性。微生物的繁殖方式相對于動植物的繁殖也具有多樣性。微生物易變異，并具有多樣性，其表現(xiàn)可涉及到所有性狀，如形態(tài)構(gòu)造、代謝途徑、抗性、抗原性的形成與消失、代謝產(chǎn)物的種類和數(shù)量。第31頁/共41頁1.2.4微生物的抗性多樣性微生物具有極強的抗熱性、抗寒性、抗鹽性、抗干燥性、抗酸性、抗堿性、抗壓性、抗缺氧、抗輻射和抗毒物等能力，顯示出其抗性的多樣性。第32頁/共41頁1.2.5微生物的種類多樣性現(xiàn)已確定的微生物種數(shù)在10萬種左右，但仍正以每年發(fā)現(xiàn)幾百至上千個新種的趨勢在增加。自然界中存在大量的微生物，我們生活在一個充滿著微生物的環(huán)境中。微生物橫跨了生物六界系統(tǒng)中無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物病毒界和細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物中的原核生物界、原生生物界、菌物界。古菌、細(xì)菌和真核生物三域。第33頁/共41頁1.2.6微生物的生態(tài)分布多樣性無處不在。即使是同一地點、同一環(huán)境，在不同的季節(jié)，如夏季和冬季，微生物的數(shù)量、種類、活性、生物鏈成員的組成等也會有明顯的不同，這些都顯示了微生物生態(tài)分布的多樣性。第34頁/共41頁1.3微生物的重要性環(huán)境能源醫(yī)藥食品農(nóng)業(yè)第35頁/共41頁

Idealizedbiorefineryconcept.

(ImagecourtesyofOakRidgeNationalLaboratory,OakRidge,TN,USA.)第36頁/共41頁1.3微生物的重要性-環(huán)境保護環(huán)境、維護生態(tài)平衡以提高土壤、水域和大氣的環(huán)境質(zhì)量，創(chuàng)造一個適宜人類生存繁衍，并能生產(chǎn)安全食品的良好環(huán)境，是人類生存所面臨的重大任務(wù)。第37頁/共41頁1.3微生物的重要性-環(huán)境微生物是有機廢水污物和合成有毒化合物的強有力的分解者和轉(zhuǎn)化者，起著環(huán)境“清道夫”的作用(有機廢水和污染物的處理、污染土壤的微生物修復(fù))。某些微生物也以其本身作為病原或其代謝毒物污染各類環(huán)境或食品，危害著人類健康。第38頁/共41頁Aerobic-AnaerobicBioreactorBioreactorProgramGas

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