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1、卫卫 生生 微微 生生 物物 学学公共卫生学院公共卫生学院主讲 杨晓炜第一章第一章 序论序论教学安排教学安排微生物与我们微生物与我们卫生微生物学的历史沿革卫生微生物学的历史沿革微生物类群及特点微生物类群及特点如何学习微生物学如何学习微生物学一、一、教学安排教学安排理论知识方面：共理论知识方面：共20学时学时 要求：要求：1.微生物生态，环境中微生物的主要类群微生物生态，环境中微生物的主要类群 2.卫生微生物研究和检测的方法，卫生微生物研究和检测的方法，3.消毒与灭菌、生物危害与生物损伤防护消毒与灭菌、生物危害与生物损伤防护 4.水微生物，土壤微生物，空气微生物，食品微生物，水微生物，土壤微生物
2、，空气微生物，食品微生物，药品微生物，化妆品微生物，特殊环境中微生物和药品微生物，化妆品微生物，特殊环境中微生物和 医疗和卫生用品微生物等医疗和卫生用品微生物等实验、技能方面：实验、技能方面：12学时学时 要求：要求：1.熟练掌握显微镜使用和保护方法熟练掌握显微镜使用和保护方法 2.无菌操作技术、培养基制备、消毒、灭菌技术无菌操作技术、培养基制备、消毒、灭菌技术 3.细菌纯培养分离方法、菌种保存方法细菌纯培养分离方法、菌种保存方法 4.简单的细菌鉴定简单的细菌鉴定 一、一、教学安排教学安排二、微生物与我们二、微生物与我们什么是微生物？什么是微生物？自然界中存在的肉眼看不见的微小生物总称。自然界
3、中存在的肉眼看不见的微小生物总称。真核细胞型微生物真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜和细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。核仁，细胞器完整。如真菌、原生动物、藻类。原核细胞型微生物原核细胞型微生物细胞核的分化较低，仅有原始细胞核的分化较低，仅有原始核质，无核膜、核仁，细胞器不完善。核质，无核膜、核仁，细胞器不完善。DNA和和RNA同时存在。这类微生物众多，有同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。非细胞型微生物非细胞型微生物是体积最小的一类微生物。无典是体积最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖。型的细胞结构，只能在活细胞内
4、生长繁殖。病毒、类病毒、朊病毒。微生物的种类与分布微生物的种类与分布微生物的分布微生物的分布广泛100m300m1400m2100m3150m4050m6000m二、微生物与我们二、微生物与我们t 每张纸币带细菌：每张纸币带细菌：900万个；万个；t 人体体表及体内存在大量的微生物：人体体表及体内存在大量的微生物：皮肤表面：平均皮肤表面：平均10万个细菌万个细菌/平方厘米；平方厘米；肠道：微生物总量达肠道：微生物总量达100100万亿，万亿，粪便干重的粪便干重的1/31/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：是细菌，每克粪便的细菌总数为：10001000亿个；亿个；t 细菌数亿细菌数亿/g土壤，土壤
5、中的细菌总重量估计为：土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨；吨；尽量避免一家人合用一管牙膏。微生物与人类的关系绝大多数有益正常菌群normalflora人和动物机体内正常情况下存在的微生物群少数微生物对人和动、植物是有害病原微生物pathogenicmicrobes能致病的微生物灾难灾难 tragedytragedy鼠疫鼠疫:公元公元6 6世纪世纪 鼠，跳蚤 人死亡率 30%-100%埃博拉病毒埃博拉病毒:19761976年年 疑啮齿类动物死亡 率50-90%艾滋病毒艾滋病毒:19801980年年 疑非洲绿猴 死亡率 61%疯牛病疯牛病:19851985年年 牛 人 消化
6、道 死 亡率100%禽流感禽流感:19971997年年 鸡、鸭、鸽子等 33.3%-100鼠疫（黑死病）席卷中世纪的欧洲鼠疫（黑死病）席卷中世纪的欧洲鼠疫俗称“黑死病”公元14世纪，鼠疫第二次大流行，历时70多年，波及欧、亚、北非等各大洲，当时以英国、意大利发病最重，死亡人数几乎占总人口的1/2，欧洲则共计近1/4的人口丧生。疯牛病学名牛脑海绵状病，简称BSE。1985年4月，医学家们在英国首先发现。朊粒（朊病毒）SARS（SARS）於2002年在中國廣東順德首發，並擴散至東南亞乃至全球，直至2003年中期疫情才被逐漸消滅的一次全球性傳染病疫潮。SARS 31SARS 31个国家个国家 猪链球
7、菌猪链球菌益处：益处：1.农业方面：以菌造肥、以菌催长、以菌防病、以菌治病农业方面：以菌造肥、以菌催长、以菌防病、以菌治病 2.工业方面：食品、制革、纺织、石油、化工工业方面：食品、制革、纺织、石油、化工 3.医药方面：抗生素、维生素、辅酶等医药方面：抗生素、维生素、辅酶等 4.物质循环物质循环 5.基因工程基因工程 二、微生物与我们二、微生物与我们微生物微生物食品食品抗生素抗生素基因工程基因工程菌肥菌肥抗药性抗药性疾病、瘟疫疾病、瘟疫二、微生物与我们二、微生物与我们一、微生物学的经验时期1、11世纪初，我国北宋末年刘真人提出肺痨病是由小虫引起。2、明朝隆庆年间(15671572)中国已采用人
8、痘接种来预防天花，该方法先后传授到朝鲜、日本、俄国和欧洲。二、实验微生物学时期二、实验微生物学时期1676年，微生物学的先驱年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次）首次观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的会员。业余时间制造过会员。业余时间制造过400多架单式显微镜和放大镜，多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为放大率一般为50200倍。倍。微生物学列文虎克的显微镜 现代光学显微镜(Edward J
9、enner,17491823)首创用牛痘预防天花，为首创用牛痘预防天花，为预防医学开辟了广阔途径。预防医学开辟了广阔途径。（细莫威斯（细莫威斯 18271912)首创用石炭酸喷洒手首创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具以防术室和煮沸手术用具以防术后感染，为防腐、消毒，术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。以及无菌操作奠定了基础。巴斯德巴斯德路易斯路易斯 (1822-1895)(1822-1895)法国微生物学法国微生物学家、化学家，家、化学家，近代微生物学近代微生物学的奠基人。的奠基人。巴斯德的贡献巴斯德的贡献(1)发现并证实发酵是由微生物引起发现并证实发酵是由微生物引起的；(2)彻底
10、否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说学说；化学家出生的化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病酒病”和和“蚕蚕病病”著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败是它们引起有机质的腐败。(3)免疫学免疫学预防接种预防接种首次制成狂犬疫苗首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献其他贡献巴斯德消毒法巴斯德消毒法：60-6560-65作短时间作短时间加热处理，杀死有害微生物加热处理，杀死有害微生物微生物学曲曲颈颈瓶瓶实实验验柯赫柯赫(1843 1910)Contribution:微生物学基
11、微生物学基本操作技术本操作技术方面的贡献方面的贡献对病原细菌对病原细菌的研究作出的研究作出了突出的贡了突出的贡献献（1 1）微生物学基本操作技术方面的贡献）微生物学基本操作技术方面的贡献a）细菌纯培养方法细菌纯培养方法的建立土豆切面土豆切面 营营养明胶养明胶 营养琼脂（平皿）营养琼脂（平皿）b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养微生物的培养c）流动蒸汽灭菌流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影（2 2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献）对病原细菌的研究作出了突出的贡献a）具体证实了炭疽杆菌炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌肺结核病的病原菌；（19051905年获
12、年获诺贝尔奖）诺贝尔奖）c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫法则柯赫法则v柯赫氏法则(Koch postulates）从动植物的患者体内分离出病原物 进行纯培养 回接到同样类型的动植物体，引起 同样的病症 再分离得到与第二步一致的菌系抗生素的发现AlexanderFleming(1881-1955)SirAlexanderFlemingErnstBorisChainSirHowardWalterFlorey1973年以来发现的主要的病原微生物病原微生物病原微生物疾病疾病轮状病毒轮状病毒 婴儿腹泻婴儿腹泻嗜肺军团菌嗜肺军团菌军团菌病军团菌病汉坦病毒汉坦病毒 肾综合征出血热
13、肾综合征出血热空肠弯曲菌空肠弯曲菌 肠炎肠炎人类嗜人类嗜T T细胞病毒细胞病毒型型 人类人类T T细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤白血病白血病金黄色葡萄球菌产毒株金黄色葡萄球菌产毒株 中毒性休克综合征中毒性休克综合征大肠埃希菌大肠埃希菌OO157157H H77 出血性肠炎等出血性肠炎等人类嗜人类嗜T T细胞病毒细胞病毒型型 毛细胞白血病毛细胞白血病伯氏疏螺旋体伯氏疏螺旋体 莱姆病莱姆病人免疫缺陷病病毒人免疫缺陷病病毒(HIV)(HIV)艾滋病艾滋病肺炎衣原体肺炎衣原体 肺炎衣原体病肺炎衣原体病病原微生物病原微生物疾病疾病幽门螺杆菌幽门螺杆菌(H.pylori)(H.pylori)幽门螺杆菌病幽门螺杆菌病
14、日本斑点热立克次体日本斑点热立克次体东方斑点热东方斑点热阮粒阮粒(prion)(prion)疯牛病、克疯牛病、克-雅病雅病人疱疹病毒人疱疹病毒-6-6型型(HHV-6)(HHV-6)幼儿急诊幼儿急诊戊型肝炎病毒戊型肝炎病毒(HEV)(HEV)戊型肝炎戊型肝炎丙型肝炎病毒丙型肝炎病毒(HCV)(HCV)丙型肝炎丙型肝炎人类埃立克体人类埃立克体人类埃立克体病人类埃立克体病GuanaritoGuanarito病毒病毒委内瑞拉出血热委内瑞拉出血热OO139139霍乱弧菌霍乱弧菌霍乱霍乱巴尔通氏体巴尔通氏体猫抓病：杆菌性血管瘤猫抓病：杆菌性血管瘤SinnomberSinnomber病毒病毒成人呼吸窘迫综
15、合征成人呼吸窘迫综合征SabiaSabia病毒病毒(Sabiavirus)(Sabiavirus)巴西出血热巴西出血热小病毒小病毒B19(Parvovirus)B19(Parvovirus)慢性溶血性贫血慢性溶血性贫血GBV-C/G(GBV-C/HGV)GBV-C/G(GBV-C/HGV)庚型肝炎病毒庚型肝炎病毒埃博拉病毒埃博拉病毒(Ebolavirus)(Ebolavirus)埃博拉出血热埃博拉出血热新型冠状病毒新型冠状病毒 传热性非典型性肺炎传热性非典型性肺炎人类免疫缺陷病毒HIV引起AIDS，1981年首报告，1983年分离到病毒性传播、输血传播、垂直传播肝炎病毒进展1947年，甲型肝炎
16、和血清型肝炎的概念1970年，Dane颗粒（HBV）1973年，HAV颗粒（HAV）1978年，NANBV1989年，HCV、HEV1990-1994年，nonA-E1995年，HGV1997年，TTV朊粒(prion)比病毒更小库鲁病，克雅病疯牛病，羊瘙痒病1997年，Prusiner获诺贝尔奖羊瘙痒病PrPC与PrPSC分子的三维结构我国发展简史学者黄祯祥首创体外细胞培养病毒的技术。汤飞凡教授在世界上首次分离出沙眼衣原体。微生物学发展过程中的重大事件1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；1928 Gri
17、ffith发现细菌转化；1929 Fleming 发现青霉素；1944 Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；1953 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；19701972 Arber、Smith和Nathans发现并提纯了 DNA限制性内切酶现代微生物学时期现代微生物学时期多学科交叉促进微生物学全面发展多学科交叉促进微生物学全面发展1941年年Beadle和和Tatum粗糙脉胞菌生化突变株微生粗糙脉胞菌生化突变株微生物遗传学和微生物生理学物遗传学和微生物生理学其他分支学科发展细菌学、真菌学、病毒学、分类其他分支学科发展细菌学、真菌学、病毒学、分类学、工业微生物学、土壤微
18、生物学、医学微生物学学、工业微生物学、土壤微生物学、医学微生物学60年代微生物生态学、环境微生物学交叉学科发展年代微生物生态学、环境微生物学交叉学科发展50年代与分子生物学等汇合，迅速发展年代与分子生物学等汇合，迅速发展80年代基因工程微生物发酵工业年代基因工程微生物发酵工业三、微生物的发现和微生物学建立与发展三、微生物的发现和微生物学建立与发展我国微生物学发展我国微生物学发展*古代酿酒、制酱等卓越贡献；古代酿酒、制酱等卓越贡献；*20年代初系统介绍微生物学知识，从事研究；年代初系统介绍微生物学知识，从事研究；*19101921伍连德建立卫生防疫机构；伍连德建立卫生防疫机构；*2030年代对医
19、学微生物学进行实验研究；年代对医学微生物学进行实验研究；*30年代在高校设立酿造科目和农产制造系；年代在高校设立酿造科目和农产制造系；*新中国成立，重点大学设置微生物专业；现代发酵工业、新中国成立，重点大学设置微生物专业；现代发酵工业、抗生素、生物农药形成一定规模抗生素、生物农药形成一定规模*改革开放，应用和基础理论取得重要成果，改革开放，应用和基础理论取得重要成果，两步法生产两步法生产Vc世界先进水平，抗生素总产量世界首位世界先进水平，抗生素总产量世界首位三、微生物的发现和微生物学建立与发展三、微生物的发现和微生物学建立与发展四、四、21世纪微生物学展望世纪微生物学展望微生物基因组学研究全面
20、展开微生物基因组学研究全面展开20世纪刚兴起，为世纪刚兴起，为HGP打下一定基础，打下一定基础，21世纪将为世纪将为后基因组研究发挥更多作用。现在完成测序的主要后基因组研究发挥更多作用。现在完成测序的主要为模式微生物、特殊微生物及医用微生物。随着测为模式微生物、特殊微生物及医用微生物。随着测序完善，将作为常规研究方法，从本质认识和利用序完善，将作为常规研究方法，从本质认识和利用改造微生物。改造微生物。微生物生命现象的特性和共性更加受到微生物生命现象的特性和共性更加受到重视重视1.极端环境生存，有特殊代谢途径，如：生物固氮、极端环境生存，有特殊代谢途径，如：生物固氮、厌氧、化能自养等厌氧、化能自
21、养等 2.具有基本生物特性：生长、繁殖、代谢具有基本生物特性：生长、繁殖、代谢 3.个体小、结构简、易繁殖、易培养、变异快、易个体小、结构简、易繁殖、易培养、变异快、易于操作于操作 四、四、21世纪微生物学展望世纪微生物学展望与其他学科实现更广泛的交叉，获得新发展与其他学科实现更广泛的交叉，获得新发展20世纪与生化、遗传交叉形成分子生物学，世纪与生化、遗传交叉形成分子生物学，21世纪进一步向世纪进一步向地质、海洋、大气、太空渗透，发展新的学科，如：微生物地质、海洋、大气、太空渗透，发展新的学科，如：微生物地球化学、海洋微生物学、大气微生物学、太空微生物学等。地球化学、海洋微生物学、大气微生物学
22、、太空微生物学等。与能源、信息、材料、计算机结合开辟新的研究和应用领域。与能源、信息、材料、计算机结合开辟新的研究和应用领域。微生物学的研究技术方法将吸收其他学科的先进技术，向自微生物学的研究技术方法将吸收其他学科的先进技术，向自动化、定向化和定量化发展动化、定向化和定量化发展微生物产业呈现全新局面微生物产业呈现全新局面 发现到现在的发现到现在的300年，在人类生活和生产实践得到广泛应年，在人类生活和生产实践得到广泛应用，尤其是微生物代谢物和菌体本身为生产对象的生物产业。用，尤其是微生物代谢物和菌体本身为生产对象的生物产业。所用的是自然界中筛选或选育的菌种。所用的是自然界中筛选或选育的菌种。2
23、1世纪，将更广泛的世纪，将更广泛的挖掘新资源，利用基因工程生产大量的基因药物。此外，还挖掘新资源，利用基因工程生产大量的基因药物。此外，还将利用微生物生产各种新产品，如：降解性塑料、将利用微生物生产各种新产品，如：降解性塑料、DNA芯片、芯片、生物能源等。生物能源等。四、四、21世纪微生物学展望世纪微生物学展望 微生物具备生命现象的特性和共性，将是微生物具备生命现象的特性和共性，将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题，世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生如生命起源与进化命起源与进化，物质运动的基本规律物质运动的基本规律等，和实等，和实际应用问题，如际应用问题，如新的微生物资源的开发利用新的
24、微生物资源的开发利用，能源能源、粮食粮食等的最理想的材料。等的最理想的材料。五、微生物类群及特点五、微生物类群及特点 细胞型：细胞型：原核：原核：细菌、古生菌、放线菌、蓝细菌、支细菌、古生菌、放线菌、蓝细菌、支 原体、原体、立克次氏体立克次氏体 真核：真核：真菌、显微藻类、原生动物真菌、显微藻类、原生动物 非细胞型：病毒、类病毒和朊病毒非细胞型：病毒、类病毒和朊病毒细菌细菌个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚抗性强、休眠长、起
25、源早、发现晚细菌结构细菌结构细菌形态细菌形态古生菌古生菌 介于原核生物和真核生物之间，介于原核生物和真核生物之间，与细菌个体形态类似，但多生活极端环境中，与细菌个体形态类似，但多生活极端环境中，极类似地球演化早期状态。极类似地球演化早期状态。Methanogens：甲烷菌，极度厌氧，利用二氧甲烷菌，极度厌氧，利用二氧化碳及氢气产生甲烷。化碳及氢气产生甲烷。Halophiles：嗜盐菌，生长在如死海的高盐区。嗜盐菌，生长在如死海的高盐区。Thermacidophiles：嗜酸热菌，火山口及温泉嗜酸热菌，火山口及温泉处处放线菌放线菌单细胞，菌丝直径与细菌相似，单细胞，菌丝直径与细菌相似，1微米。微
26、米。菌丝分基内菌丝、气生菌丝和孢子丝。如菌丝分基内菌丝、气生菌丝和孢子丝。如:链霉菌属链霉菌属 放线菌菌丝放线菌菌丝链链霉霉菌菌形形态态模模式式图图霉菌霉菌基本单位菌丝。直径基本单位菌丝。直径310m,菌丝交织成菌丝体菌丝交织成菌丝体霉霉菌菌菌菌丝丝上上：无无隔隔膜膜菌菌丝丝下下：有有隔隔膜膜菌菌丝丝*无隔膜菌丝：无隔膜菌丝：单细胞，多细胞核。如：低等真菌单细胞，多细胞核。如：低等真菌（即鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌）。（即鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌）。*有隔膜菌丝有隔膜菌丝：多细胞，每细胞有：多细胞，每细胞有1或多个或多个CN。隔。隔膜上有孔，细胞质和营养物质互通。如：高等真菌膜上有孔
27、，细胞质和营养物质互通。如：高等真菌（即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌）。（即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌）。酵母菌酵母菌单细胞，单细胞，15510m，芽殖或裂殖，芽殖或裂殖酵酵母母菌菌出出芽芽繁繁殖殖六、如何学习微生物学六、如何学习微生物学兴趣兴趣重要性重要性微生物学是其他学科，如：遗传、生物信息等的基础微生物学是其他学科，如：遗传、生物信息等的基础 对以后的工作也是十分重要的，比如：进入科研、生物技术对以后的工作也是十分重要的，比如：进入科研、生物技术公司，相当多的制药行业依赖该学科公司，相当多的制药行业依赖该学科该课程的特点是：该课程的特点是：易懂但易混；内容多、零散而难记。课后及时复习，并做好预习课后及时复习，并做好预习及时了解该学科及相关学科发展的最前及时了解该学科及相关学科发展的最前沿沿本章思考题：本章思考题：1.1.举例说明人类与微生物的关系，为什么说微生物既是举例说明人类与微生物的关系，为什么说微生物既是 人类的敌人，更是我们的朋友？人类的敌人，更是我们的朋友？2.2.为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?