環(huán)境微生物學(xué)一第1頁/共23頁第一章微生物概述1、什么是微生物？微生物是指所有形體微小，單細(xì)胞或結(jié)構(gòu)簡單的多細(xì)胞，或沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一群最低等生物。第2頁/共23頁我們生活在“微生物的海洋”中土壤：細(xì)菌數(shù)億/g第3頁/共23頁人口腔中的微生物第4頁/共23頁2、微生物種類整個微生物家族的成員包括三大類：☆非細(xì)胞類微生物☆原核細(xì)胞類微生物☆真核細(xì)胞類微生物

2.1非細(xì)胞類微生物

病毒、類病毒、擬病毒等HIV病毒第5頁/共23頁2.2原核細(xì)胞類微生物細(xì)菌、放線菌、立克次氏體、衣原體等大腸桿菌0157:H7放線菌第6頁/共23頁2.3真核細(xì)胞類微生物

酵母菌和霉菌，單細(xì)胞藻類、原生動物等酵母菌霉菌分生孢子第7頁/共23頁3、微生物的特點3.1種類多3.2分布廣3.3體積小3.4繁殖快3.5代謝強3.6易變異3.1種類多微生物的種數(shù)類型低限傾向種數(shù)高限病毒與立克次氏體1,2171,2171,217支原體424242細(xì)菌與放線菌>1,0001,5001,500藍細(xì)菌1,2271,5001,500藻類15,05123,10023,100真菌37,17547,30068,939原生動物24,06824,06830,000總數(shù)79,78098,727127,298微生物的生理代謝類型多、代謝產(chǎn)物種類多。人類已經(jīng)開發(fā)利用的微生物則僅占已發(fā)現(xiàn)微生物種的約1%。第8頁/共23頁3.2分布廣在空氣、水、土壤和動植物體表體內(nèi),到處都充滿了大量的各種微生物。土壤：細(xì)菌數(shù)億/g人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：

☆皮膚表面——平均10萬個細(xì)菌/平方厘米；

☆口腔——細(xì)菌種類超過500種；

☆腸道——微生物總量達100萬億；

☆每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為——1000億個；萬米深海、85公里高空、地層下128米和427米沉積巖中都發(fā)現(xiàn)有微生物存在。第9頁/共23頁3.3體積小病毒——﹤0.2m桿狀細(xì)菌——0.5×2.0m支原體立克次氏體衣原體｝0.2～0.5m放線菌——菌絲直徑0.5×2.0m霉菌——菌絲直徑2～10m酵母——1—5×5—30m第10頁/共23頁3.4繁殖快★

一般細(xì)菌的世代時間為幾十分鐘至一百多分鐘?！钤谧钸m宜的培養(yǎng)條件下,大腸桿菌每13～20分鐘就可分裂出新的一代?！钤谝后w培養(yǎng)基中，細(xì)菌細(xì)胞的濃度一般為108-109個/ml?！镂⑸锓敝乘俣瓤斓奶匦?在發(fā)酵工業(yè)上有著重要的

實踐意義。☆實現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的短周期、高效率生產(chǎn)。例如生產(chǎn)鮮酵母時，幾乎12小時就可以收獲一次，每年可以收獲數(shù)百次。第11頁/共23頁

微生物的代時及每日增殖率微生物名稱代時每日分裂次數(shù)溫度每日增殖率

乳酸菌38分38252.7×1011

大腸桿菌18分80371.2×1024

根瘤菌110分13258.2×103

枯草桿菌31分46307.0×1013

光合細(xì)菌144分10301.0×103

釀酒酵母120分12304.1×103

小球藻7小時3.42510.6

念珠藻*

23小時1.04252.1

硅藻17小時1.4202.64

草履蟲10.4小時2.3264.92第12頁/共23頁3.5代謝強★一接種環(huán)的谷氨酸生產(chǎn)菌，經(jīng)兩天的擴大培養(yǎng)和發(fā)酵就能將8噸糖和2噸尿素轉(zhuǎn)化為3噸菌體和4噸谷氨酸?！镆粋€能夠利用乳糖的細(xì)菌每小時能消耗（分解）的乳糖量等于其自身細(xì)胞重量的2千倍以上?！?公斤的酵母菌在一天之內(nèi)可使幾噸糖全部轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳?！锎x能力強的主要原因是由于個體小，比表面積大，因此它們能夠在細(xì)胞與環(huán)境之間迅速交換營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物第13頁/共23頁3.6易變異★突變頻率一般為10-5～10-10★微生物易變異原因：☆個體多為單細(xì)胞或結(jié)構(gòu)簡單的多細(xì)胞，甚至非細(xì)胞結(jié)構(gòu)易受到外界物理或化學(xué)因素影響。☆細(xì)胞增殖速度快，細(xì)胞數(shù)量多，因而盡管其自發(fā)突變率很低，也會造成在短時間內(nèi)產(chǎn)生較多的變異后代。生產(chǎn)青霉素的產(chǎn)黃青霉菌,開始篩選獲得時，每毫升發(fā)酵液僅含約20單位的青霉素,但經(jīng)過多次誘變選育后，每毫升已超過5萬單位了。實例病原微生物對抗生素的耐藥性變異，40年代初至今，成人患者的青霉素注射劑量,已由每天10萬單位提高到100萬單位甚至上千萬單位。第14頁/共23頁4、微生物學(xué)發(fā)展簡史4.1史前期釀酒、醬、醋以及烘制面包等我國古代的釀酒作坊（漢代畫像）古埃及人釀制啤酒的場面第15頁/共23頁４.2初創(chuàng)期（微生物學(xué)的啟蒙時期——形態(tài)學(xué)期）1664年，英人虎克用于觀察霉菌的單筒復(fù)式顯微鏡荷蘭列文虎克（AntonvanLeeuwenhoek）與他的顯微鏡觀察結(jié)果第16頁/共23頁4.3微生物學(xué)的奠基及發(fā)展★微生物學(xué)直到十九世紀(jì)才得到發(fā)展原因：顯微鏡技術(shù)研究微生物的基本技術(shù)沒有建立。★十九世紀(jì)兩個焦點問題的爭論促使了微生物研究技術(shù)的誕生。☆問題之一：微生物能不能自發(fā)產(chǎn)生；☆問題之二：傳染病的性質(zhì)是什么?！顝氐追穸俗匀话l(fā)生說☆證實發(fā)酵由微生物引起微生物學(xué)之父巴斯德的功績☆免疫學(xué)—預(yù)防接種☆發(fā)明巴氏消毒法著名的曲頸瓶試驗第17頁/共23頁科赫的功績☆證實炭疽病因—

炭疽桿菌,發(fā)現(xiàn)結(jié)核病原菌—結(jié)核桿菌（1905年獲諾貝爾獎）☆科赫法則☆發(fā)明固體培養(yǎng)基,提出了純培養(yǎng)的概念和方法☆創(chuàng)造了細(xì)菌染色的方法.第18頁/共23頁劃線法獲得單菌落科赫法則單菌落第19頁/共23頁霉菌菌落周圍出現(xiàn)抑制萄葡球菌生長的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌落細(xì)菌生長抑制區(qū)域正常細(xì)菌生長區(qū)域Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素第20頁/共23頁4.4現(xiàn)代微生物學(xué)階段特點：1、微生物學(xué)與生物化學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科的聯(lián)系非常緊密，由此誕生了新學(xué)科—分子生物學(xué)；2、微生物學(xué)與工程緊密聯(lián)系，為微生物學(xué)的實際運用打下前景.1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)第21頁/共23頁5、微生物學(xué)及其分支學(xué)科從分類的角度從生態(tài)環(huán)境的角度從應(yīng)用領(lǐng)域的角度從生物基本問題的角度病毒學(xué)細(xì)菌學(xué)藻類學(xué)真菌學(xué)原生動物學(xué)水生微生物學(xué)土壤微生物學(xué)海洋微生物學(xué)石油微生物學(xué)