1、微生物学 Microbiology主讲 樊 游,江南大学生物工程学院,第一章 绪论,微生物学的研究对象与任务 微生物学的发展简史 微生物的分类与命名 21世纪的工业微生物学,第一节 微生物学研究的对象和任务,一、微生物及其特点1、什么是微生物？微生物（Microorganism）是对所有形体微小的单细胞，或细胞结构较为简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。,2、微生物的类群不具细胞结构：病毒、类病毒、朊病毒单细胞原核生物：细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝细菌等；真菌：酵母菌、霉菌、担子菌等；单细胞原生生物：藻类、原生动物等3、与发酵工业有关的微生物类群 噬菌体、细菌、放线菌
2、、酵母菌、霉菌、担子菌（蕈菌）、藻类,4、微生物的特点 个体小，比表面积大 吸收多，转化快 生长旺，繁殖快 适应强，变异快 分布广，种类多,二、微生物学及其研究内容,微生物学 研究微生物及其生命活动规律的科学。研究内容 形态构造，生理代谢，遗传变异，生态分布，分类进化微生物学与生物工程,Biotechnology The use of microorganisms,such as bacteria or yeasts,or biological substances,such as enzymes,to perform specific industrial or manufacturing
3、processes.Applications include the production of certain drugs,synthetic hormones,and bulk foodstuffs as well as the bioconversion of organic waste and the use of genetically altered bacteria in the cleanup of oil spills.,三、微生物与发酵工业,发酵过程 利用微生物作为动力，生产某种特定产物的生物化学过程。发酵产品 酿造食品，酒精饮料，有机酸，核苷酸，氨基酸类物质，酶制剂，抗生
4、素，有机溶剂其它化工产品，营养和生长必需物质，生物制药,天然发酵 白酒、啤酒、葡萄酒、酱油 纯种发酵 酒精、丙酮丁醇 通风发酵 抗生素、有机酸、酶制剂 代谢调控发酵氨基酸、核苷酸 基因重组菌种发酵胰岛素、干扰素,第二节 微生物学的发展,一.古代劳动人民对微生物的利用和控制 酿造业 商书记载：“若作酒醴，尔维曲蘖”医学 种痘防天花 农业 瓜与豆类轮作,二.微生物学发展简史,1、形态学期 Robert Hooke 设计了显微镜 Anton van Leeuwenhoek 用自制的显微镜，清楚的看见了细菌和原生动物,2、生理学期,Louis Pasteur（18221895）法国生物学家及化学家：理
5、论上彻底否定“自然发生说”医学上发现了引起疾病的病原体，创立了免疫学原理和预防接种方法工业上揭示了酒醋的发酵本质、找到啤酒酸败的原因，发明了解决的方法；农业上揭示了蚕的微粒子病的本质，挽救了法国的养蚕业；,Louis Pasteur,Louis Pasteur批驳“自然发生说”的实验,Robert Koch(18431910）德国细菌学家证实病原菌和疾病的关系，提出了柯赫原则建立了分离纯化微生物的 实验技术建立了微生物的染色技术,Robert Koch,Kochs PostulateFind the suspected organism in all cases of the disease
6、and demonstrate its absence in healthy individuals;Isolate the organism in pure culture;Reproduce the same disease in suitable experimental animals;Re-isolate the same organism from the artificially infected animals.,3、分子生物学期,1928年 Griffith 的细菌转化实验，1952年Hershey-Chase的噬菌体感染实验，1956年Frankel-Conrat烟草花叶病
7、毒的重建实验，证明了核酸是遗传的物质基础；1953年 Watson、Crick 提出DNA双螺旋结构 1961-66年 Holley 等阐明遗传密码 1973年 Boyer 和Cohen首次报到细菌基因经体外人工重组后转入细菌内能复制表达-遗传工程问世 1975年 Milstein 等建立生产单克隆抗体技术 1988年 Mullis，建立PCR技术 1999年 基因研究所 百余种微生物基因组序列,第三节 微生物的分类和命名,一.微生物在自然界中的地位1、微生物的进化过程 厌氧好氧 有丝分裂 减数分裂 细胞分化形成组织，器官等,2、微生物在生物界中的地位,原核生物界：细菌、放线菌、蓝细菌、古细菌
8、 原生生物界：藻类、原生动物 真菌界：酵母菌、霉菌、mushroom 植物界 动物界 病毒界,二、微生物的分类单位和命名,微生物分类学(microbial taxonomy)：是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条理清楚的各种分类单位（单元）或分类群(taxon)的科学。其具体任务分类（classification）鉴定（identification）命名（nomenclature）,1、微生物的分类单位,主要分类单位 次要分类单位 界 Kingdom 门 Phylum 亚门 纲 Class 亚纲 目 Order 亚目 科 Family 亚科 属 Genus 亚属 种 Species,基本单位
9、“种”的定义,种：(伯捷氏手册)凡是与典型培养菌（type culture）密切相同的其它培养菌统一起来区分为细菌的一个种。type strain,type species,亚种（subspecies）/变种(variety)：某一明显而稳定的特征与模式种不同的种称为模式种的亚种/变种。菌株：(Strain)菌株表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。因此，一种微生物的每一不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。,2.微生物的命名,种的命名原则双名法学名=属名+种名+(首次定名人)+现名定名人(+定名年份)用斜体排字 均用正体排字，可省略 每一种微生物的学名由两个
10、拉丁字、希拉字或拉丁化了的其它文字组成；第一个字是属名，用名词，字首字母大写；第二个字是种名，用形容词，字首字母不大写；属名规定了微生物的主要特征，如形态特征、生理特征等；种名补充说明微生物的次要特征，如颜色、形状、用途等；,举例Escherichia coli(Migula)Castellani et Chalmers 1919 大肠埃希氏菌/大肠杆菌Saccharomyces serevisiae var.ellipsoideus 酿酒酵母椭圆变种,变种的命名原则“三名法”学名=属名+种名+（subsp./var.）+亚种/变种名 排成斜体 排成正体，但可省略 排成斜体,三、微生物的分类依据 形态特征个体特征，群体特征 生理生化特征 生态特征 血清学反应 细胞壁成分 红外吸收光谱 GC比：(G+C）mol%值 核酸分子杂交 16S/18S rDNA 其它,四.微生物的分类方法 1、经典分类法 2、遗传分类法 3、数值分类法numerical taxonomy,第四节 21世纪的工业微生物学,一、微生物多样性的研究二、微生物基因组学,