应用微生物学,昆明学院生命科学与技术系微生物教研室 杨晓虹,Applied Microbiology,绪论做有生活情趣的人 做多才多艺的人 做专业人士,生物分类系统,病毒界病毒,原核生物界,蓝细菌 细菌门,真核原生生物界,微细藻类 原生动物,真菌界,粘菌门粘菌真菌门(酵母菌霉菌),植物界 动物界,概述常见五大类微生物 细菌狭义细菌是指一类细胞细短、结构 简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖 和水生性较强的原核生物。,细菌的形态与大小 油镜与电镜下 细菌个体的基本形态: 球状、杆状和螺旋状.,(a)单球菌 (b)双球菌 (c)四联球菌 (d)八叠球菌 (e)葡萄球菌 (f)链球菌各种不同形状的球菌,各种不同形状的杆菌 (a)球杆菌 (b)单杆菌 (c)双杆菌 (d)链杆菌,各种不同形状的螺旋菌 (a) 螺菌 (b)螺旋体 (c)弧菌,球菌,杆菌,螺旋型菌,特殊形态的细菌,放线菌（actinomyces）是一类有分枝状的菌丝体 (mycelium) 和以孢子进行繁殖的丝状细菌。,放线菌,放线菌的形态与结构,- 链霉菌属（Streptomyces）的放线菌,1、链霉菌菌体形态与结构示意图,支原体、立克次氏体、衣原体,霉菌 丝状真菌（filamentous fungi）绝大多数真菌的营养体是菌丝体，因此，丝状真菌是真菌的最主要成员。霉菌是丝状真菌的一个通俗名称，这是因为这类真菌通常会在生长基质表面呈现为发霉的特征。它们往往在潮湿的气候下大量生长繁殖，长出肉眼可见的丝状、绒状或蛛网状的菌丝体（霉状物），有较强的陆生性，在自然条件下，常引起食物、工农业产品的霉变和植物的真菌病害。在地球上，几乎到处都有丝状真菌的踪迹，种类多、数量大。,根霉,曲霉,青霉分生孢子,曲霉无性孢子-分生孢子,厚垣孢子,低等霉菌: 卵孢子(鞭毛菌亚门)、接合(接合菌亚门) 高等霉菌: 子囊(子囊菌亚门)、担孢子(担子菌亚门),接合孢子,2）有性孢子,霉菌菌落(mould),菌落 (colony),构巢曲霉A. nidulans 的孢子颜色突变体菌落形态,酵母菌,裂殖酵母（Schizosaccharomyces）,酵母菌菌落,色单调：乳白或矿烛色易挑取，边缘整齐或粗糙酒香味,蕈菌,是指那些能形成大型肉质子实体的真菌, 包括大多数担子菌类和极少数的子囊菌类。,担子菌示意图,伞菌子实体结构,蘑菇生活史,病毒病毒是形体微小，结构简单，仅含有1种核酸DNA或RNA，具有超级寄生性，且必须在电子显微镜下才能观察到的一类非细胞形态的微生物。,病毒的基本结构,无囊膜病毒模式结构,有囊膜病毒模式结构,衣壳,衣壳粒,核酸,衣壳,刺突,病毒形态与主要结构类型,病毒的形态,复合对称结构具有复合对称衣壳结构的典型是有尾噬菌体，以大肠杆菌T4噬菌体为例。T4噬菌体的头部为二十面体对称结构，直径为5nm。噬菌体(phage)的尾部较为复杂，由尾鞘、尾管、颈部、基板、尾钉和尾丝组成。头部与尾部由颈部连接起来（图4-10）。,微生物的基本特征： （1）个体小，表面积大 （2）吸收多，转化快 （3）生长旺盛，繁殖迅速 （4）适应性强，易于变异 （5）分布广，种类多,微生物微生物通常是指那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。 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。,微生物主要类群真核生物-真菌(霉菌、酵母菌）、微型藻类、 原生动物和某些寄生蠕虫原核生物-细菌、放线菌、蓝细菌 和古生菌非细胞生物-病毒、类病毒和朊病毒,微生物的特点,1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（independent units） 3微生物结构较不复杂。（less complex） 4微生物生长快速。（rapid growth rates） 5微生物几乎无所不在。（opmipresent）,6. 微生物研究使用相同的方法,使用微生物的群体进行研究。 使用特殊的无菌技术。 微生物类群进行鉴定、培养和研究时所使 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作为一门独立学科-微生物学加以研究，主要是根据研究微生物的方法和技术，而不是根据微生物之间的相关性。,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。,四、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在工业生产中有很多应用-微生物作为可利用资源的优越性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,六、常见微生物的应用 （1）常见经济真菌的分类地位及其用途,（2）常见经济细菌种类、用途及产物,毒杀昆虫,（3）常见的经济放线菌,七、全球、中国、云南微生物种类概况 全世界生物在500万5，000万种之间，已被描述定名的约140万种。中国的生物种数估计占全世界总数的10，即有50万500万种。其中已描述的物种数不超过实际可能存在种数的。 目前已知的微生物种数，不会超过实际存在种数的。迄今世界已记载的微生物约10多万种。以真菌数量最大，约5000多属10万种；细菌次之，约200多属，3000多种；放线菌60多属，1600多种。 云南已发现的有313属和一个群。 云南省仅占全国土地的，国内外已记录的微生物种类，大多数在云南均能找到，云南拥有如此巨大的生物资源种类，在全世界是十分罕见的。,微生物学发展史上的重大事件,1546 Fracastoro提出不可见到的生物引起疾病 1676 Leeuwenhoek 发现了“animalcules” 1765-1776 Spallanzani 反驳自然发生说 1786 Muller 提出了第一个细菌分类 1798 Jenner 介绍了牛痘疫苗 18381839 Schwann & Schleiden 提出了细胞理论 1857 Pasteur证明了乳酸发酵是由微生物引起的 1861 Pasteur用曲颈瓶实验证明微生物非自然发生，推翻 了争论以久的“自生说” 1864 Pasteur建立了巴氏消毒法,1867 1869 Lister创立了消毒外科，并首次成功的进行 了石炭酸消毒实验 Miescher 发现核酸 18761877 Koch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，巴斯德制备了炭疽菌苗 1882 Koch发现结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis) 1883 Koch首次发表Koch氏法则。Metchnikoff阐述了 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,1887 Richard Petri发明了双层培养皿 1889 Winogradsky发现硫循环和硝化细菌。Beijerinck 首次分离根瘤菌 1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风 1891 Sternberg与巴斯德同时发现了肺炎链球菌 1895 Ivanowsky提供烟草花叶病是由病毒引起的证据； Bordet发现互补 现象 1896 Bchner用无细胞存在的酵母菌抽提液对葡萄糖进 行酒精发酵成功 1899 Ross证实疟疾病原菌由蚊子传播 19091910 Ricketts发现立克次氏体；Ehrlich首次合成治 梅毒的化学治疗剂,1928 Griffith发现细菌转化 1929 Fleming发现青霉素 1935 Stanley首次提纯了烟草花叶病毒，并获得了它 的“蛋白质结晶” 1943 Luria和Delbck用波动实验证明细菌噬菌体的抗 性是基因自发突变所致； Chain和Flory形成青霉素工业化生产的工艺 1944 Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体； Waksman发现链霉素 19461947 Lederberg和Tatum发现细菌的接合现象、 基因连锁现象 1949 Enders、Robbins和Weller在非神经的组织培养 中，培养脊髓灰质炎 病毒成功,1952 Hershey和Chase发现噬菌体将DNA注入宿主细胞； Lederberg发明了影印培养法；Zinder和 Lederberg发现普遍性转导Watson和Crick提出DNA双螺旋结构 1956 Umbarger发现反馈阻遏现象 1961 Jocob和Monod提出基因调节的操纵子模型 19611966 Holley、Khorana、Nirenberg等阐明遗传 密码 1969 Edelman测定了抗原蛋白质分子的一级结构 19701972 Arber、Nathans和Smith发现并提纯了限制性内切酶； Temin和Baltimore发现转录酶,1973 Ames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 1974 Khler和Milstein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 的特殊类群；Sanger首次对X174噬菌体DNA进行了全序列分析 19821983 Cech和Altman发现具有催化活性的RNA（ribozyme）；McClintock发现的转座因子获得公认； Prusiner发现朊病毒（prion）,19831984 Gallo和Montagnier分离和鉴定人免疫 缺陷病毒； Mullis建立PCR技术 1988 Deisenhofer等发现并研究细菌的光合色素 1995 第一个独立生活的生物（流感嗜血杆菌）全基因 序列测定完成 1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成 1997 第一个真核生物（啤酒酵母）基因组测序完成 2000 霍乱弧菌基因组测序完成,与微生物学有关的诺贝尔生理或医学奖 Nobel Prize in Physiology or Medicine,19011999之间有39项。 总人数：77人 美国 46人，英国人 11人，法国人 7人，德国人 6人，瑞士人 4人，澳大利亚人 2人，意大利人 1人1945年，青霉素的发现与发展 1952年，链霉素的发现与发展 1953年，碳水化合物在细胞中的代谢 1958年，微生物遗传的生物化学研究 1959年，DNA 和 RNA的发现与合成机理,1962年，DNA结构的测定 1965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 1984年，单克隆抗体技术的发展，免疫学研究 1997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,1、感性认识阶段（史前期）（约800年前1676）,五、微生物的发现与微生物学发展,2、形态学描述阶段 初创期（16761861）,法国科学家巴斯德 （Louis Pasteur，1822-1895）,