微生物的特点

nullnull生命科学学院微生物学系 Tel：8242908 E.Mail： zhoubo2798@126.com目 录目 录 Ⅲ遗传学Ⅱ生理学Ⅴ分类学Ⅳ生态学Ⅰ形态学第一章 原核微生物 第二章 真核微生物 第三章 病毒第十章 微生物的分类和鉴定第四章 微生物的营养 第五章 微生物的代谢 第六章 微生物的生长及其控制第八章 微生物的生态 第九章 传染与免疫第七章 微生物的遗传变异和育种结束语 21世纪的微生物学绪 论null五、微生物的特征 　　个体微小的特性使微生物获得了高等生物无法具备的五大特征，即 1、体积小，面积大； 2、吸收多，转化快； 3、生长旺，繁殖快； 4、适应强，易变异； 5、分布广，种类多。null1、体积小，面积大 　　微生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。示微生物大小的单位是微米（1米＝106微米）或纳米（1米＝109纳米）。 　　把一定体积的物体分割得越小，它们的总表面积就越大，可以把物体的表面积和体积之比称为比表面积。这样一个小体积大面积系统是微生物与一切大型生物在许多关键生理特征上的区别所在。null用细菌中的杆菌为例可以形象地说明微生物个体的细小。杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。 null测量单位：微米或纳米火星陨石中发现的细菌化石（直径 20 nm）最近在《科学》上的一篇文章报道了对一快活性陨石上可能存在的生命遗迹的 研究，这块陨石在45亿年前在火星上形成，13亿年以前由于宇宙碰撞而离开火 星，13000年前作为陨石降落到地球上。对它的分析表明其上可能有生命存在过 ，更重要的是在该陨石上发现了类似细菌化石的东西，其直径仅为20~40 nm.null德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm， Thiomargarita namibiensis，---------“纳米比亚硫磺珍珠”nullnullnull2、吸收多，转化快 　　由于微生物的比表面积大得惊人，所以与外界环境的接触面特别大，这非常有利于微生物通过体表吸收营养和排泄废物，而且，微生物的食谱又非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。　　 我们可以利用微生物这个特性，发挥“微生物工厂”的作用，使大量基质在短时间内转化为大量有用的化工、医药产品或食品，为人类造福，使有害物质化为无害，将不能利用的物质变为植物的肥料。null胃口大：消耗自身重量2000倍食物的时间：大肠杆菌：1小时 人 ：500年（按400斤/年计算）电视剧“康熙王朝”主歌：好想再活500年null3、生长旺，繁殖快 　　微生物以惊人的速度“生儿育女”。例如大肠杆菌在合适的生长条件下，12.5-20分钟便可繁殖一代，每小时可分裂3次，由1个变成8个。下面的表格列出了几种微生物的代时（分裂1次所需的时间）和每日增殖率。null繁殖快：24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨 48小时后：2.2 × 10 43个后代，重量达到2.2 × 10 25 吨相当于4000个地球的重量！大肠杆菌一个细胞重约10 –12 克，平均20分钟繁殖一代一头500 kg的食用公牛，24小时生产 0.5 kg蛋白质, 而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜） 和氨水为原料，24小时可以生产 50000 kg优质蛋白质。null微生物的代时和每日增殖率null 由于种种条件的限制，这种繁殖是不可能实现的。细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可能无限制地繁殖。因而在培养液中繁殖细菌，它们的数量一般仅能达到每毫升1－10亿个，最多达到100亿。 高密度培养 10,000亿null4、适应强，易变异 微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”具有惊人的适应力，这是高等生物所无法比拟的。例如，多数细菌能耐0℃到－196℃的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250℃-300℃的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年甚至上千年。耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射、抗静水压等特性在微生物中也极为常见。 利：青霉素 20u/ml 105u/ml 弊：感冒病毒、AIDS等　nullnull5、分布广，种类多 多：⑴物种多样性 ⑵生理类型多样性； ⑶代谢产物多样性； ⑷遗传基因多样性 ⑸生态类型多样性 广：⑴体表、体内； ⑵高空、深海； ⑶极端环境null分布广：人迹可到之处，微生物的分布必然很多， 而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！ 强酸、强碱、高热的极端环境； 数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）； 几千米的地下； 常年封冻的冰川；生物物质雨般落下 科学家称外太空有生命 (2001-08-02 )null抗（逆）性强：抗热：有的细菌能在265个大气压，250 ℃的条件下生长； 自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ℃ ； 有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死；抗寒：有些微生物可以在―12℃ ~ ―30℃的低温生长；抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH 0.5 ~ 13；耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)中 都有微生物生长；抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长；科学家发现一种食铁微生物可在121度高温下繁殖 在最新一期《科学》杂志（Science, Vol. 301, Issue 5635, 976-978, August 15,2003）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种能够在121度 高温下生存 繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些 在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。 　　来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员Kazem Kashefi和Derek Lovley发 现这种微生物并将之成为“121株”，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太 平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达400摄氏度。两位研 究人员将121株放在121摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温 度，菌落大小很快就增大到原来的两倍。这比以前的微生物最高生存温度高 出8摄氏度。 　　Lovley表示，研究这种食铁的121株微生物可以为我们揭示35亿年前第一种 生命形式演化所处的环境。　　null科学家建议寻找地下50公里生命 北京晚报:2002-3-8 　　把大肠杆菌放在地下50公里的超强压力下，它会不会活下来？美国卡内基学会地球物理研究所夏尔马博士领导的小组在最近出版的美国《科学》杂志上介绍，在他们的实验中，大肠杆菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能进行新陈代谢。 　　在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石钻压槽。放入金刚石钻压槽中的大肠杆菌和另外一种常见细菌，受到了强力的挤压，其承受的压力最高值相当于海平面气压的1.6万倍。 　　美生物学家提出：“当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候，生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。null休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年 Nature 407, 897 - 900 (2000) nullnull 微生物种类繁多。迄今为止，我们所知道的微生物约有15万种，有人估计目前已知的种只占地球上实际存在的微生物总数的20%，微生物很可能是地球上物种最多的一类。微生物资源是极其丰富的，但在人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1%。 null六、微生物学及其分科 微生物学（Microbiology）是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的生命活动基本规律，并将其利用到工业发酵、生物工程、和环境保护等实践领域的科学。 null（1）按研究微生物的基本生命活动规律为目的分：总学科为普通微生物学，分科为微生物分类学、微生物生理学、微生物遗传学和分子微生物学等。 （2）按微生物应用领域分：总学科为应用微生物学，分科为工业微生物学、农业微生物学、食品微生物学、医学微生物学等。 （3）按研究对象的微生物分：细菌学、真菌学、病毒学、原核生物学等null（4）按微生物所处的生态环境分：土壤微生物、微生态学、海洋微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学和水微生物学等。 （5）按学科间的交叉、融合分：化学微生物学、分析微生物学、微生物生物工程学、微生物化学分类学等 （6）按实验方法、技术分：实验微生物学、微生物研究方法等。 nullnull微生物学在生命科学发展中的重要地位1．微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象， 对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破 基因和酶关系的阐明及“一个基因一个酶”的假说； 遗传的物质基础的阐明； 基因概念的发展； 遗传密码的破译； 基因表达调控机制的研究； 生物大分子合成的中心法则；null2．对生命科学研究技术的贡献细胞的人工培养；突变体筛选；DNA重组技术和遗传工程；3．微生物与“人类基因组计划”作为模式生物；基因与基因组的功能研究的重要工具;思考题：思考题：什么是微生物？它包括哪些类群？ 什么是微生物学？它的主要内容和任务是什么？如何研究微生物学？ 为什么说巴斯德是微生物学的奠基人？科赫学派的重要贡献有哪些？ 微生物的特点有哪些？试举例说明微生物的特点在现代生物学中的应用。nullnullnull微 生 物 学 相 关 网 站