第1部分显微镜下的微世界课程-引入.

显微镜下的微世界微生物专题•远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料—人类最早发明的酒丰富多彩的远古酒文化微生物发酵我国古代的酿酒作坊（四川新都县出土的汉代画像）↑公元前2300年左右，埃及人酿制啤酒的场面（某金字塔壁画）丰富多彩的酒文化(EdwardJenner,1749~1823)首创用牛痘预防天花，是免疫学的发展，开创了生物技术的先河。1676年荷兰人A.Leeuwenhoek用自磨镜片，创造了一架原始显微镜，生物工程进入微观形态学发展阶段。一、传统生物技术生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人类社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：BC6000年，古埃及人和古巴比仑人利用微生物发酵生产酒精；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；BC4000年，古埃及人开始用酵母菌发酵生产面包；BC221年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋生物技术的形成和发展1865年当时属奥地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士格里高·孟德尔（GregorJohannMendel），根据他8年植物杂交实验的结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文，1866年正式发表在该协会的会刊上。但这一伟大的发现被搁置了35年，孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有一天要来临”1885年，巴斯德（LouisPasteur)首先证实发酵是由微生物引起的，并建立了微生物纯种培养技术；20世纪20年代，工业生产中大规模采用纯种培养技术发酵生产丙酮和丁醇；同时代，AlexanderFleming爵士发现了青霉菌可以产生青霉素，50年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做出了巨大贡献，同时带动了发酵工业和酶制剂工业的发展；以上属于传统传统意义上的生物技术，也是近代生物技术的建立和全盛时期。细菌的发现•我们已经知道,单个的细菌是十分微小的,它们的奥秘是怎样被发现的?•细菌的发现者是谁?•他为什么能发现细菌?细菌的发现者是谁?•17世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热衷自己制造显微镜•经过几年的努力，他制造了能放大300倍的显微镜，是世界先进水平列文·虎克用自制的显微镜观察酵母菌、人的精液、雨水中的微生物等，发现了一个新的世界他为什么能发现细菌?他是怎样让世人知道他的发现的?•列文·虎克把自己的发现仔细记录下来•他把观察结果寄给了当时的权威科学机构——英国皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者他的成功是偶然的吗？1.他善于发现和提出问题:微小的世界是怎样的?2.制定实施实验计划:自制显微镜,坚持观察各种微小物体60年,做详细记录3.善于表达和交流:把观察结果寄给英国皇家学会•他的做法就是一个标准的科学探究过程•他还发现了毛细血管、人类的精子、多种原生动物，成功绝非偶然遗憾：微生物从哪来？微生物学之父：法国人路易斯·巴斯德•巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现著名的巴斯德鹅颈瓶实验让认为细菌是自然产生的人彻底闭嘴鹅颈瓶实验的启示：1细菌可以用高温杀灭；2经杀菌的食物不接触细菌就不会腐败鹅颈瓶实验原理的应用1、外科手术用具的消毒，挽救了许多病人的生命鹅颈瓶实验原理的应用2、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明,因此得名。牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到70～80℃维持5～30分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响味道和营养。第1节微生物的探究历程人类是如何逐渐认识微生物的？古代人早就学会酿酒、制酱和醋；我国在北宋就有了鼻苗法种痘的记载。第一阶段：猜想和感觉到微生物的存在，并有所应用，但未观察到。1674年荷兰人列文虎克用自制的显微镜，并发现了细菌。第二阶段：观察、形态描述、分类阶段。→巴斯德曲颈瓶实验，否定了自然发生学说。自然发生学说：生物是从无生命的物质自然发生的。19世纪中叶，法国微生物学家巴斯德开始对微生物进行实验研究。曲颈瓶实验：只有在活细菌存在时，牛肉汤里才能繁殖出新的细菌。62℃，30分钟→巴提出“微生物致病论”；→德国科学家科赫分离到炭疽芽孢杆菌、结核分枝杆菌、霍乱弧菌等；→巴斯德建立免疫疗法，发明了炭疽杆菌疫苗和狂犬病疫苗。→巴斯德弄清了发酵是一个微生物参与的过程，解决了葡萄酒变质的难题（巴氏消毒法）。第三阶段：巴斯德与科赫为代表，把微生物的研究推进到生理研究阶段，并建立了一系列相关的技术（如微生物纯种分离、培养、无菌操作等），微生物学作为独立学科得以建立。1941年“一个基因一个酶学说”提出，将微生物学与遗传学、生物化学紧密结合起来，促进了微生物学的纵深发展——形成了微生物遗传学和微生物生理学，且推动了分子遗传学的形成。第四阶段：微生物逐渐与生物学发展的主流汇合，成为主流前沿学科。①微生物结构简单、繁殖快，是实验的好材料。常利用微生物先找到规律再转向高等动物和人。②通过研究微生物，发现了ＤＮＡ是遗传物质、遗传密码、限制酶等，在此基础上诞生了基因工程。*表1-1：微生物学研究对生命科学发展起重大影响的事件（P7）第2节显微镜下的微生物微生物的类型自然界的微生物有哪些？不具细胞具有细胞原核生物：真细菌、古细菌真核生物病毒：一种核酸+蛋白质外壳朊病毒：只有蛋白质类病毒：只有单链的RNA分子真菌：酵母菌、霉菌、蕈（菌菇）单细胞藻类：绿藻、硅藻、褐藻、红藻等原生生物原生动物：草履虫、变形虫黏菌：介于原生动物与真菌之间目前，我们对微生物的认识中，耳闻最多的莫过于病原微生物，很多疾病都是由于病原微生物引起的，包括病毒、细菌等。一、病毒1、大小：150nm以下，电子显微镜才能观察到。2、主要成分：核酸（DNA或RNA）和蛋白质。3、结构：核酸位于中心形成核心，蛋白质包裹在核心周围4、代谢特征：寄生性。只有寄生在特定的活细胞内才能生存和繁殖；非寄生时呈结晶状态不能进行独立的代谢活动。裸露病毒包膜病毒根据寄生对象不同动物病毒植物病毒细菌病毒（即噬菌体）6、与人类关系①危害：一些传染病的病原体；如HBV、HIV（掌握致病原理）②有利：对付某些细菌感染如抑制伤口绿脓杆菌感染；利用昆虫病毒防治害虫；在基因工程中可以作为运载体。根据核酸不同DNA病毒RNA病毒逆转录病毒5、分类二、细菌真细菌：生活在常温常压等通常环境条件下。古细菌：生活在极端环境条件下。1、真细菌球菌杆菌螺菌常见3种形态放线菌蓝细菌（蓝藻）光合细菌支原体衣原体常见的三种细菌典型形态A.球菌B.杆菌C.螺菌放线菌孢子生殖；腐生，降解土壤中的有机物，能产生抗生素（1）分类（2）结构①细胞壁：使细菌具一定形态，保护细胞。②拟核：ＤＮＡ分布的区域，无核膜包围。③鞭毛：１至１０条，运动功能。④菌毛：利于菌体附着于物体表面。⑤荚膜：恶劣条件下形成厚荚膜，变成圆形休眠体（芽孢）。条件适合时芽孢萌发为细菌。芽孢并非生殖细胞。⑥质粒：环状双链DNA，有致病、抗药基因等，常用作基因工程运载体。单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。细菌的菌落特征因种而异菌落是鉴定菌种的重要依据。各种微生物在一定培养条件下形成的菌落具有一定的特征，包括菌落的大小、形状、光泽、颜色、硬度、透明程度等。（3）真细菌的知识小结所属地位单细胞原核生物一般形态特征球形、杆形、螺旋形；直径大多0.2～2um，高倍可观察到一般构成有些具有荚膜、菌毛、鞭毛；绝大多数有细胞壁（肽聚糖）；细胞膜、细胞质、拟核、质粒、核糖体适应恶劣条件形成芽孢，轻而小随气流传播，耐高温（100度不死)，存活时间长生殖方式分裂生殖（裂殖）代谢类型是否需要现成的有机物光能自养：蓝细菌、光合细菌（具光合色素）化能自养：硝酸细菌、亚硝酸细菌、S细菌、Fe细菌异养：多为腐生（分解尸体残体）；寄生（病原菌）是否需要氧气需氧型：占多数如硝酸细菌、蓝藻、肺结核分枝杆菌兼性厌氧：如大肠杆菌厌氧型：乳酸菌、破伤风杆菌、光合细菌贡献①大多数是生态系统的分解者②有些是生态系统的生产者③消化道内的正常菌群对人体有益④食品、制药等应用（乳酸杆菌生产酸奶、谷氨酸棒杆菌生产味精、地衣芽孢杆菌生产蛋白酶等）危害少数为病原菌2、古细菌：生活在极端环境条件下，并有许多适应极端环境的结构和组成。在进化上有着重要地位；在生物工程上有潜在的应用前景。产甲烷细菌：严格厌氧，产沼气极端嗜热菌：具耐高温核酸蛋白质82—110℃仍存活极端嗜盐菌：最适盐浓度3-4mol/LNaCl极端嗜酸菌：最适PH为0.7青霉素抑菌原理：抑制真细菌细胞壁的合成。利福平抑菌原理：抑制真细菌RNA的合成。古细菌细胞壁与真细菌不同，青霉素不能抑制其细胞壁合成；古细菌对利福平也不敏感。4、细菌增长（生长）曲线（群体生长规律）◇迟缓期（调整期）：个体数少，接种后有个适应过程，增长缓慢。◇对数期：空间、营养充足，增长最快。微生物形态和生理特征都是最稳定，接种时最好选择对数期的菌种。◇稳定期：空间、营养受限制，出生率≈死亡率，增长停止。◇衰亡期：若营养耗尽或代谢废弃物累积，可能引起种群数量减少直至灭亡。酵母、霉菌和蕈（蘑菇等）是一类比古细菌和真细菌大得多得微生物，即真菌。真菌属于真核生物。真菌酵母菌霉菌蕈酵母是单细胞真菌。酵母以出芽或形成孢子的方式繁殖。三、真菌1、酵母菌所属地位单细胞真核生物细胞结构具有细胞壁、液泡等代谢类型异养（腐生，利用现存的有机物）；兼性厌氧生殖方式出芽或孢子生殖应用不同的酵母用于生产啤酒、葡萄酒、面包、馒头等酵母菌的呼吸方式霉菌主要包括青霉、根霉、曲霉等。霉菌通过形成无性孢子（如分生孢子）或有性孢子（如接合孢子）进行繁殖。2、霉菌：包括青霉、根霉、曲霉等营养体的基本结构：长的、分枝的、丝状的细长细胞构成菌丝；许多菌丝集合缠绕形成团块状菌丝体。腐烂的水果上往往会长出青霉菌，比如这个橘子。青霉菌的菌丝已经深入橘子内部。这些菌丝会把食物消化掉，并吸收较小的化合物。霉菌知识点小结所属地位多细胞真核生物细胞结构具有细胞壁（真菌的细胞壁与细菌不同，类似于植物）形态结构营养体：菌丝；菌丝集合形成菌丝体孢子无性孢子：孢囊孢子、分生孢子等有性孢子：接合孢子繁殖方式无性繁殖无性孢子在适宜条件下萌发成新的菌丝体有性繁殖接合孢子减数分裂，产生的单倍体孢子各自萌发成新的菌丝体代谢类型异养（腐生）；需氧应用利用青霉生产青霉素或酶制剂；某些曲霉和根霉是发酵工业的重要菌种危害某些霉菌会引起动植物疾病，如皮肤癣；黄曲霉菌产生的黄曲霉素可诱发肝癌。蕈，俗称菌菇。以蘑菇为例，分地上和地下两部分。地上部分称为子实体，由菌盖和菌柄组成。菌盖的下部称菌褶。地下部分丝状，与菌柄相连。3、蕈：俗称菌菇（食用菌），大型多细胞真菌，具细胞壁。形态结构地上部分即子实体由菌柄、菌盖组成，是蕈的繁殖器官。菌褶上有孢子地下部分即菌丝菌丝体是食用菌的主体，相当高等植物的营养器官（与树木的根茎类似）繁殖方式主要是无性繁殖无性孢子在适宜条件下萌发成新的个体有性繁殖通过形成有性孢子来繁殖（类似于霉菌）代谢类型异养（腐生）；需氧应用食用（子实体可食）、药用（抗癌、抑菌）①菌盖：开始半球形，后伞形；白或灰白。③菌柄：圆柱形，与菌盖同色。④菌丝：与菌柄相连。②菌褶：菌盖下部叫菌褶，由放射状薄片组成；最初淡红色，后来褐色。4、真菌的特征、与人类和自然界的关系定义大部分营腐生生活，并用孢子繁殖后代的真核生物；结构特征具有细胞壁的真核生物，酵母是单细胞，霉菌、蕈是多细胞与人类、自然界的关系P16表1-3与自然界关系分解动植物残体（淀粉、纤维素、木质素等有机物的分解），参与生态系统碳循环和氮循环。作为食品食用菌，如蘑菇、香菇、木耳、银耳等食品工业制酒、面包、酱油、醋、腐乳等制药工业制青霉素、头孢霉素等；灵芝、猴头菇等用于中药酶制剂工业制蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等；用于洗涤剂等致病水稻恶苗病（赤霉菌）、人皮肤癣等腐生与寄生的区别？原生生物藻类的细胞都有细胞核，有含光合色素的细胞器，它们是真核生物。依其光合色素种类及含量的不同，呈现绿色、褐色、红色，因而分别称为绿藻（如水绵）、褐藻（如海带）、红藻（如紫