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  • 資源類別:教案
  • 資源分類:生物農醫
  • 適用專業:微生物學
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資料簡介

《微生物學》教案
第一章 緒論
第二章 原核生物的形態、構造和功能
第三章 真核微生物的形態、構造和功能
第四章 病毒與亞病毒
第五章 微生物的營養和培養基
第六章 微生物的新陳代謝
第七章 微生物的生長
第八章 微生物的遺傳
第九章 微生物的生態
第十章 傳染與免疫
第十一章 食品微生物的利用


第一章 緒 論
[教學目標]通過本章的教學,使學生掌握什么是微生物?微生物的基本特征;微生物學和微生物學發展的歷史。
[教學的重點和難點]微生物的概念和微生物的基本特征,微生物學發展過程中起重要作用的人和事。
[教學方法和手段]主要以講授為主,實驗教學為輔。
[教學內容]
§1 微生物概述
一、微生物的概念
1、什么是微生物?
微生物(microbe,microorganism)非分類學上名詞,來自法語"Microbe"一詞。通常是描述一切不借助顯微鏡用肉眼看不見的微小生物。這類微生物包括病毒、細菌、古菌、真菌、原生動物和某些藻類。
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。因此,微生物通常包括病毒、亞病毒(類病毒、擬病毒、朊病毒)、具原核細胞結構的真細菌、古生菌以及具真核細胞結構的真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、原生動物和單細胞藻類,它們的大小和特征見表1.1所示。但是有些例外,如許多真菌的子實體、蘑菇等常肉眼可見;相同的,某些藻類能生長幾米長。一般來說微生物可以認為是相當簡單的生物,大多數的細菌、原生動物、某些藻類和真菌是單細胞的微生物,即使為多細胞的微生物,也沒有許多的細胞類型。病毒甚至沒有細胞,只有蛋白質外殼包圍著的遺傳物質,且不能獨立存活。
表1.1 微生物形態、大小和細胞類型
微生物 大小近似值 細胞的特性
病毒 0.01~0.25m 非細胞的
細菌 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
2、 生物中哪些是微生物?
二、生物分界(微生物在生物界的位置)
1、兩界系統(亞里斯多德)
動物界 Animalia:不具細胞壁,可運動,不行光合作用。
植物界 Plantae:具有細胞壁,不運動,可行光合作用。
三界系統:動物界、植物界和原生生物界 Protista:(E. H. Haeckel, 1866年提出)
2、五界系統
R. H. Whitakker, Science, 163: 150~160, 1969
原核生物界 Monera:細菌、放線菌等
原生生物界 Protista:藻類、原生動物、粘菌等
真菌界 Fungi:酵母、霉菌
動物界 Animalia:
植物界 Plantae:
五界系統是以細胞結構分化的等級以及和光合、吸收、攝食這三種主要營養方式有關的組織類型為基礎的。
六界:前五界加上病毒界。
3、三界(域)系統
Woese用寡核苷酸序列編目分析法對60多株細菌的16SrRNA序列進行比較后,驚奇地發現:產甲烷細菌完全沒有作為細菌特征的那些序列,于是提出了生命的第三種形式--古細菌(archaebacteria)。隨后他又對包括某些真核生物在內的大量菌株進行了16Sr RNA(18SrRNA)序列的分析比較,又發現極端嗜鹽菌和極端嗜酸嗜熱菌也和產甲烷細菌一樣,具有既不同其他細菌也不同于其核生物的序列特征,而它們之間則具有許多共同的序列特征。于是提出將生物分成為三界(Kingdom)(后來改稱三個域):古細菌、真細菌( Eubacteria)和真核生物(Eukaryotes)。1990年,他為了避免把古細菌也看作是細菌的一類 ,他又把三界(域)改稱為:Bacteria(細菌)、Archaea(古生菌)和Eukarya(真核生物)。并構建了三界(域)生物的系統樹。
三、 微生物的特點
生命基本特征:
生命通過它的耐久性、適應性、它的生長及修復的能力和它的繁殖而延續下去,這是生命的基本的和普遍的特征。
新陳代謝,包括外部的和內部的,是一切生命的另一基本特征。
控制與調節,是生命的又一基本特征。
1、體積小、比表面積大
大小以um計,但比表面積(表面積/體積)大,必然有一個巨大的營養吸收,代謝廢物排泄和環境信息接受面。
這一特點也是微生物與一切大型生物相區別的關鍵所在。
特點1舉例
乳酸桿菌:120,000
雞蛋:1.5
人(200磅):0.3
2、吸收多、轉化快
這一特性為高速生長繁殖和產生大量代謝物提供了充分的物質基礎。
特點2舉例
重量相同下:乳酸菌:1小時可分解其體 重1000至10000倍乳糖。
人:2.5×105 小時消耗自身體重1000倍乳糖。
3、生長旺、繁殖快
極高生長繁殖速度,如E. coli 20~30分鐘分裂一次,若不停分裂,48小時后分列為2.2×1043 個細菌,但隨著細菌數量的增加,營養物質的消耗,代謝廢物的積累,限制生長速度。
這一特性可在短時間內把大量基質轉化為有用產品,縮短科研周期。
也有不利一面,如疾病、糧食霉變。
4、適應強、易變異
極其靈活適應性,對極端環境具有驚人的適應力。
遺傳物質易變異。
5、分布廣、種類多
分布區域廣,分布環境廣。
生理代謝類型多,代謝產物種類多,種數多。
所以微生物是很好的研究對象,具有廣泛的用途。
四、微生物學的重要性
微生物與人類生活所有方面緊密聯系,下面僅列出幾個:
1、自然界的物質循環和環境保護
微生物在碳循環、氮循環和磷循環(地球化學循環)中承擔主要作用,構成生物體的所有基本成分。它們可與植物相連系存在共生的關系,維持土壤肥力和環境中有毒化合物的清潔劑(生物除污)。某些微生物是破壞植物的病原菌,它們毀滅重要的作物,但是,也可有另外的作用,即它們是針對這些疾病的生物防治劑。
2、 醫藥
某些微生物可引起眾所周知的疾病如:天花(天花病毒)、霍亂(霍亂弧菌)和瘧疾(瘧原蟲屬,原生動物)。但是,微生物也能向我們提供抗生素)和其他的醫學上的重要藥物,通過此種方式控制它們。
3、 食品
微生物在生產食品的許多加工業中已被應用了幾千年,從釀造、酒的釀制、干酪和面包制作到釀造醬油;害處方面,微生物引起食品酸敗和常由于攜帶在食品上的微生物而引起疾病。
4、 生物工程
傳統的微生物已被用于合成許多重要的化合物,如丙酮、醋酸。最近,遺傳工程技術的進步已經引導可在微生物中克隆藥用的重要多肽,然后,可以大規模的生產。
5、 科學研究
微生物由于比其更復雜的動物和植物更容易操作,已被廣泛用作模式生物去研究生物化學和遺傳學的過程。幾百萬個同樣的、單細胞的拷貝,能以大量、非常快速而且低值獲得均質的實驗材料。另外的益處是大多數人對用這些微生物進行實驗沒有種族上的異議。
§2 微生物學的研究內容與成就
一、微生物學的基本內容
微生物學是研究微生物生命活動規律的學科。它的基本內容是:①微生物細胞的結構和功能,研究細胞的構建及其能量、物質、信息的運轉;②微生物的進化和多樣性,研究微生物的種類,它們之間的相似性和區別,以及微生物的起源;③生態學規律,研究不同微生物之間以及它們同環境之間的相互作用;④微生物同人類的關系。
二、微生物學的發展簡史
科學的歷史就是科學本身。"-- 歌德;
中國古代:酒文化,"儀狄作酒,禹飲而甘之。"《書經》"若作酒醴,爾惟曲蘗(nie)"《齊民要術》提倡輪作制。 宋真宗時代(公元998-1022,天花防御。
1、微生物的發現—形態學時期
Antony Van Leeuwenhock,(1632~1723):第一個報告自己觀察的人。他觀察了幾乎每一個想看到的東西,雨水、污水、血液、體液、酒、醋、牙垢等,發現了微生物,稱為"微動體"。
2、微生物學的奠基—生理學時期
微生物學的一套基本技術在19世紀后期均已完善,包括顯微術、滅菌方法、加壓滅菌器(Chamberland,1884)、純培養技術、革蘭氏染色法(Gram,1884)、培養皿(Petri,1887)和瓊脂作凝固劑等。
代表人物:
Louis Pasteur,(1822~1895):他的一生給人類生活帶來了史無前例的影響。
(1)證實了微生物活動和否定了微生物自然發生學說。
(2)免疫學—預防種痘
(3)發酵的研究
(4)其他貢獻
否定自生說。
關于自然發生的爭論:
自然發生說(無生源說):認為微小動物是從無生命的物質自然發生的。
生源說:認為微小動物是從微小動物的"種子"或"胚"形成的,"種子"或"胚"存在于空氣中。
已進行的實驗:1665年,Fracesco Redi 腐肉生蛆實驗,否定了動物自生說。
Spallanzani實驗,充分加熱的有機汁液中長出微生物原因是由于空氣將微生物帶進了汁液,因而采取完全密封隔絕的封閉法。
18世紀末發現O2 ,意識到O2 是動物生活必需一種氣體。
Pasteur實驗
①首先驗證了空氣中確實含有顯微鏡可觀察到的"有機體"。
②加熱過的空氣通入汁液(煮沸過)并不導致微生物生長。
③在一封閉容器內,對完全滅菌的汁液加上一些收集到的微生物,無例外地引起微生物生長。
④設計鵝頸瓶進行實驗,最終否定自生說。
免疫學貢獻
Edward Jenner,1796發明種痘,不了解機制。
Pasteur 1877研究了雞霍亂、炭疽病和恐水病,發現鈍化病原體可以誘發免疫性和預防疾病。
發酵研究
相信一切發酵作用都和微生物的存在及繁殖有關。不同的發酵是由不同的微生物引起的。
發明巴斯德消毒法。
觀察丁酸發酵時,發現厭氧生命,提出好氧、厭氧術語。
Robert Koch (1843-1910):
(1)建立微生物學研究基本技術
①分離和純化細菌:劃線法,混合倒平板法。瓊脂、培養皿(Petri)
②設計了培養細菌用的肉汁胨培養液和營養瓊脂培養基。
③設計了細菌染色技術
(2)證實疾病的病原菌學說,提出了柯赫準則。
①某一種微生物,當被懷疑是病原體時,它一定伴隨著病害而存在;
②必須能自原寄主分離出這種微生物,并培養成為純培養;
③用已純化的純培養微生物,人工接種寄主,必須能誘發與原來病害相同病害;
④必須自人工接種發病的寄主內,能重新分離出同一病原微生物并培養成純培養。
其他人:

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