1、微生物學2018年9月11日緒論一、什么是微生物？二、微生物學研究內(nèi)容及其分支學科三、微生物學發(fā)展史四、微生物五大共性五、微生物（學）的貢獻六、21世紀微生物發(fā)展展望2本單元的學習目標1、理解本課程的教學策略、課程學習目標、要求、了解并使用學習資源等；2、記憶微生物學史關(guān)鍵期的主要工作；微生物學在生命科學發(fā)展中的突出作用；微生物五大特征；3、認識重要微生物的拉丁學名，并說出其生物學意義。3生物界的組成4生物界宏生物動物、植物微生物真核微生物、原核微生物非細胞型病毒一、什么是微生物 微生物是一切微小生物的總稱。非分類學概念 是一些個體微小、構(gòu)造簡單的低等（？）生物。5微生物定義表解6 微小 微生

2、物 簡單 低等？微米級 (m 10-6 m ) 光鏡下能見( 細胞 )納米級 (nm 10-9 m ) 電鏡下可見( 病毒 )單細胞 ( 各個細胞獨立生存)多細胞 (一類細胞聯(lián)合生存)非細胞 (細胞內(nèi)生存與胞外非生命態(tài))原核類：“二域”- 細菌，古生菌真核類：真菌、原生動物與顯微藻類非細胞類：病毒、亞病毒MoneraProtista PlantaeFungiAnimalia五界學說（以前的分類體系） （原核生物界）：細菌，古生菌（原生生物界）：原生動物，單細胞藻類 7Previous view:細菌和其它微生物是進化過程的“活化石”。“Primitive” microbes as “evolu

3、tionary dead-ends”Todays dominant view:所有生物都通過進化過程，而且現(xiàn)在還進行進化。Tree of Life (Domain System)Prokaryotes （原核生物）Eukaryotes（真核生物)MacroorganismsBacteriaArchaeaEukarya細菌域古生菌域真核生物域1016S rRNA/18S rRNA微生物分類地位舉足輕重第十章：內(nèi)共生假說三域?qū)W說二、微生物學研究內(nèi)容及其分支學科研究微生物及其生命活動規(guī)律。一定條件下的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異以及微生物的進化、分類、生態(tài)等生命活動規(guī)律研究微生物與其他生物、與外界環(huán)

4、境之間的相互關(guān)系在工、農(nóng)、醫(yī)、環(huán)保、食品等各個領(lǐng)域中的應(yīng)用微生物學既有獨特的理論體系，又有很強實踐性的學科。11微生物學內(nèi)容形態(tài)構(gòu)造 (1-3 章） 生理代謝 (4-5 章） 生長控制 （6 章）遺傳變異和育種 （7 章） 生態(tài) （8 章） 免疫 （9 章） 分類 （10 章）12微生物學 學科特點歷史較短 誕生至今只有150年的歷史縱橫交錯縱：闡述整個生物學規(guī)律橫：涵蓋各大類微生物聯(lián)系實踐聯(lián)系各學科研究實踐聯(lián)系醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等13微生物學分支學科較多學習方法：多思、多問學習微生物的目的和意義認識微生物（大多數(shù)微生物對人是無害的，甚至還有巨大價值。）趨利避害-通過對微生物活動方式的認識

5、，人為地采取一些措施來增加微生物的益處，減少危害。14得其益而（不）感其恩，受其害而（不）知其惡三、微生物學發(fā)展史分期簡介及時間- 史前: 約8000年前1676- 初創(chuàng)：16761861- 奠基: 18611897- 發(fā)展：18971953- 成熟(?): 1953至今151 . 史前期特點漫長 - 個體未見（特指細菌細胞） - 應(yīng)用憑經(jīng)驗，即通過不斷的實踐。 - 應(yīng)用方面：16 食品加工：豐富多彩的酒文化 防治疾?。罕敲绶N痘 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：熟糞肥田、瓜豆輪作 17食品加工：豐富多彩的酒文化 遠古人類發(fā)現(xiàn)，吃剩的米粥數(shù)日后變成了醇香可口的飲料。 人類最早發(fā)明的酒有8000多年的歷史，使用酵母菌（

6、酒藥）。 這是人類最古老的家養(yǎng)微生物之一。18 防治疾?。罕敲绶N痘唐代張健 接種疫苗 天花病毒 天花病人 長期難以認識微生物的原因個體微小，視而不見。外貌不顯，作用輕視。雜居混生，功過難斷。因果難聯(lián)，常受蒙騙。19長期處于“微盲期”1664年英國人Robert Hooke（羅伯特 胡克）用顯微鏡觀察植物細胞（壁）, 1665年觀察到霉菌(子實體)。第一個描述微生物的人。觀察微生物個體形態(tài)描述。202. 初創(chuàng)期（形態(tài)學時期1676-1861）Robert Hooke所看到的藍霉顯微圖片荷蘭人Antony van Leeuwenhoek（列文 虎克）制造分辨率大的 單式顯微鏡。 1674 1695

7、年觀察微生物個體形態(tài)描述。212. 初創(chuàng)期（形態(tài)學時期1676-1861）Leeuwenhoek所看到的微生物及手稿Leeuwen hoek 列文虎克221676年，荷蘭人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次觀察到了細菌。他沒有上過大學，是一個只會荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國皇家學會的會員。 Leeuwen hoek 列文虎克觀察到細菌。 -微生物學先驅(qū)者 主要的貢獻： - 能工巧匠：一生中制作419架單式顯微鏡。 - 敏銳的觀察家 - 多產(chǎn)的業(yè)余科學家：一生發(fā)表400余篇論文，375篇在英國皇家學會發(fā)表。 23在微生物學發(fā)展的初創(chuàng)階段，伴隨顯微技術(shù)的不斷

8、發(fā)展和提高但在接下來的近150年中對這些微小生物本質(zhì)的了解進展很慢， 直到19世紀出現(xiàn)改良顯微鏡，并得到廣泛使用。法國人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）德國人柯赫（Robert Koch）（ 18431910）3. 奠基期（生理學時期1861 1897 ）微生物學的奠基人物（1） 發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的化學家出生的巴斯德涉足微生物學是為了治療“酒病”和“蠶病”1. 巴斯德 微生物學之父26（2）徹底否定“自然發(fā)生”學說（3） 免疫學預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗（4）其他貢獻巴斯德消毒法：6065 進行短時間的加熱處理，殺死有害微生物?！白匀话l(fā)生學說”古希臘學者亞里

9、士多德堅信，低等生物是在雨、空氣和太陽的共同作用下，從粘液和泥土中產(chǎn)生的。他還編制了名錄，如晨露同粘液或糞土相結(jié)合，會產(chǎn)生繭火蟲、蠕蟲、蜂類等；正在腐爛的尸體和人的排泄物可形成絳蟲，可粘液則能產(chǎn)生蟹類、魚類、蛙類等；老鼠是從潮濕的土壤中產(chǎn)生的。 1668年，意大利生物學家、醫(yī)生雷迪，用實驗向“自然發(fā)生學說”發(fā)起進攻：用實驗驗證腐肉不能生蛆。1749，約翰屠北威爾尼德漢(John Turbrville Needham)發(fā)現(xiàn)肉汁中長出微生物；1776，拉扎羅斯帕蘭讓尼(Lazzaro Spallanzani)用密封加熱實驗否定微生物自然發(fā)生；反對者則提出密封的經(jīng)過像斯帕蘭讓尼那樣嚴酷的處理，空氣中

10、的生命力都被煮死了。消毒并封口后的器皿中缺少氧氣，生命自然發(fā)生的條件被破壞了。【法國廚師阿貝爾從拉扎羅斯帕蘭讓尼的實驗中受到啟發(fā)，發(fā)明了罐頭?！亢唵蔚奈⑸锬芊瘛白匀话l(fā)生”？30巴斯德的曲頸瓶實驗試驗31著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引起有機質(zhì)的腐敗。徹底否定“自然發(fā)生”學說。建立“胚種學說”。李斯特：外科手術(shù)器械消毒奠基人約瑟夫李斯特 Joseph Lister （1827-1912）英國醫(yī)生以巴斯德在釀酒中的研究為基礎(chǔ)， 提出微生物是外科手術(shù)感染的主要原因（1867）發(fā)明用石炭酸(苯酚)消毒手術(shù)器械、衣物和 手術(shù)環(huán)境，可大大降低感染的機會32（1）微生物學基本

11、操作技術(shù)方面的貢獻a）細菌純培養(yǎng)方法的建立（純種分離技術(shù)）土豆切面 營養(yǎng)明膠 營養(yǎng)瓊脂（平皿）2.羅伯特 科赫，德國人（細菌學的奠基人）33b）設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)（懸浮培養(yǎng)法）c）流動蒸汽滅菌d）染色觀察（細菌細胞染色技術(shù)）和顯微攝影b）發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌（ 1882， 1905年獲諾貝爾獎）c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則 著名的科赫原則34（2）對病原細菌的研究作出了突出的貢獻a）具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌（1876）1. 在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物； （相關(guān)性）2. 要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基 中培養(yǎng)出來； （

12、可分離培養(yǎng)）3. 用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的 寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生； （可人工感染）4. 從試驗發(fā)病的寄主中能夠再度分離培養(yǎng)出 這種微生物來。（可再分離）科赫法則35 奠基期特點： 時間短 18611897 學科奠基，發(fā)展迅猛 貢獻大 研究的獨特技術(shù)和方法創(chuàng)立，包括： 顯微鏡技術(shù)， 無菌技術(shù)， 分離純化技術(shù)等。 理論聯(lián)系實踐 開創(chuàng)了尋找病原菌的“黃金時期”。 各應(yīng)用性分支學科誕生。 36發(fā)現(xiàn)病原細菌 炭疽病炭疽芽孢桿菌科赫 化膿葡萄球菌科赫 淋病淋病奈瑟氏球菌Neisser 傷寒熱傷寒沙門氏菌Eberth 化膿鏈球菌Ogston 結(jié)核病結(jié)核分枝桿菌科赫 霍亂霍亂弧菌科赫 白喉白

13、喉棒桿菌Klebs 破傷風破傷風梭菌Nicolaier 腹瀉大腸桿菌Escherich 肺炎肺炎球菌Fraenkel 腦膜炎腦膜炎奈瑟氏球菌Weicheselbaum 食物中毒腸炎沙門氏菌Gaertner 產(chǎn)氣壞疽產(chǎn)氣莢膜梭菌Welch 鼠疫鼠疫耶爾森氏菌Kitasato, Yersin 肉毒肉毒梭菌van Ermengem 痢疾痢疾志賀氏菌Shiga 副傷寒副傷寒沙門氏菌Schottmuller 梅毒梅毒螺旋體Schaudinn, Hoffman1906 白日咳白日咳博德特氏菌Bordet, Gengou374.發(fā)展期（生化水平研究1897年-1953年）代表者：畢希納（E.Bchner）

14、德國 葡萄糖 （1907年獲得諾貝爾化學獎）特點 -開創(chuàng)微生物生化研究新時代 -由微生物時代轉(zhuǎn)向維生素、酶、抗生素時代 -分支新學科（抗生素學、普通微生物學等）誕生各相關(guān)學科和技術(shù)相互滲透和促進，加速微生物學的發(fā)展。38無細胞酵母菌汁即酒化酶 Zymase乙醇即酒精否定了巴斯德的“發(fā)酵必須是活體微生物參與”的論點。1945年獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎 亞歷山大 弗萊明（Alexander Fleming），英國微生物學家，發(fā)現(xiàn)了青霉素，從而開創(chuàng)了使用抗生素治療疾病的新紀元?？股氐陌l(fā)現(xiàn)39 揭示微生物的各種生命活動規(guī)律 傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)酵到發(fā)酵工程 分支學科的發(fā)展 微生物學的基礎(chǔ)理論和實驗技術(shù) 推動來生

15、命科學各領(lǐng)域飛速發(fā)展 微生物基因組生物信息學時代的到來405.成熟期（分子生物學1953年-至今）獨一無二的開闊眼界和敏捷思維，使沃森（F. Crick，右）和克里克（J. Watson，左）當之無愧地獲得1962 年諾貝爾獎。41DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)微生物學發(fā)展過程中的重大事件1944 Avery等證實轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳信息的載體；1953 Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；19701972 Arber、Smith和Nathans發(fā)現(xiàn)并 提純了DNA限制性內(nèi)切酶 1977 Woese提出古生菌是不同于細菌和真核生物 的特殊類群 Sanger首次對f174噬菌體DNA進行了

16、全序列分析；43 1995第一個獨立生活的細菌(流感嗜血桿菌)全基團組 序列測定完成； 1996 第一個自養(yǎng)生活的古生菌基因組測定完成； 1997 第一個真核生物(啤酒酵母)基因組測序完成； 在微生物學發(fā)展過程中的重大事件中，其發(fā)現(xiàn)或發(fā)明人就有30位獲得諾貝爾獎， 20世紀諾貝爾獎(生理和醫(yī)學)獲得者中，從事微生物問題研究的就占了1/3強。 19821983 Prusiner發(fā)現(xiàn)朊(prion)； 19831984 Mullis 建立PCR技術(shù)；我國微生物界軌跡44我國微生物界在各階段的地位與作用我國微生物界在現(xiàn)階段需努力趕上，扎實基礎(chǔ)求創(chuàng)新。現(xiàn)在微生物是否已達到成熟期？四、微生物的五大共性4

17、51. 體積小、比表面積大46動、植物界與微生物界個體大小的比較Km m mm m nm 動、植物界 微生物界(包括動、植物的單細胞培養(yǎng)株)桿菌的平均長度和寬度：2 m和0.5 m3 000個桿菌首尾相連 = 1粒大米的長度 10億100億個細菌加起來質(zhì)量 = 1mg47多少的細菌細胞重量能達到1mg?106 個109 個1012 個1015 個比面值 = 表面積體積 = 3r比表面積大任何物體被分割得越細小，其單位體積所占表面積就越大； 48例如， 人比面值= 1；大腸桿菌比面值 = 30萬。小個體、大表面積的意義擴大交換面：大的比面值 擴大了微生物群體對外界營養(yǎng)物質(zhì)的吸收面、產(chǎn)物和廢物的釋

18、放面、信息和能量的交換面五大共性基礎(chǔ)和關(guān)鍵之所在。49生物界的普遍規(guī)律：某一生物的個體越小，其單位體重所消耗的食物就越多。2、吸收多，轉(zhuǎn)化快50E.coli (Escherichia coli) 大腸埃希氏菌 ( 大腸桿菌 ) 在1h內(nèi)可以分解其自重1000-10000倍的乳糖！產(chǎn)朊假絲酵母合成蛋白質(zhì)的能力，比大豆強100倍，比食用公牛強10萬倍微生物生長繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)為物質(zhì)轉(zhuǎn)化、累積代謝產(chǎn)物提供條件利用之，發(fā)揮微生物 “活的催化化工廠”之功能微生物加工廠意 義24 h后：4 722 366 500萬億個后代，質(zhì)量達到：4 722 t48 h后：2.2 10 43個后代， 質(zhì)量達到2.2 10

19、 25 tE.Coli ，一個細胞重約1012 g，平均20 min繁殖一代。相當于4 000個 的質(zhì)量!52 3、生長旺，繁殖快微生物名稱代 時每日分裂次數(shù)溫度/每日增殖率細菌乳酸菌38 min38252.71011大腸桿菌18 min80371.21024根瘤菌110 min13258.2103枯草桿菌31 min46307.01013光合細菌144 min10301.0103釀酒酵母120 min 12304.1103藻 類小球藻7 h3.4 2510.6念球藻23 h1.04252.1硅藻17 h1.4202.64草履蟲10.4 h2.3264.92微生物的代時和每日增殖率53厭氧氨氧

20、化細菌：代時- 1114 天意義積極作用： 發(fā)酵工業(yè)，周轉(zhuǎn)快，效率高； 科學研究，是生化、遺傳的良好材料； 農(nóng)業(yè)方面，成為緩解糧食危機的好幫手。消極作用： 使病原菌蔓延快，危害大。544. 易變異、適應(yīng)強變異驚人- 生物界的變異率相同 ( 10-5-1010 )- 微生物界的優(yōu)勢在于個體數(shù)驚人， 因此其產(chǎn)生突變數(shù)量同樣驚人與能見可計 55青霉素的生產(chǎn)：20單位/mL（1943）50 000單位/mL青霉素的用量：最高：10萬單位/天（20世紀40年代）數(shù)百萬千萬單位/次有益的變異-產(chǎn)黃青霉56道高一尺，魔高一丈 Staphlococcus aurreus（金黃色葡萄球菌） 0.02g/ml/1

21、943 耐藥量提高10,000倍 有害的變異-耐藥性變異超級細菌耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 1% （1940年） 64%（2003年）適應(yīng)性驚人 個體微小，提供了微生物極其靈活的適應(yīng)性 為適應(yīng)多變的環(huán)境，微生物產(chǎn)生了許多靈活代謝調(diào)控機制。574. 易變異、適應(yīng)強極端環(huán)境微生物：為宇宙微生物探索拓展了新思路。 （Astrobiology） 適應(yīng)范圍 - 常溫環(huán)境 即動、植物生長環(huán)境。 - 極端環(huán)境 熱 250300攝氏度寒 -69-196攝氏度 鹽 飽和鹽水干 可保存幾千年 壓 1400atm堿 pH 911酸 510% H2SO4 無氧 輻射 毒性物質(zhì)5859嗜堿嗜酸嗜熱嗜冷嗜鹽古古生菌門泉古生

22、菌門廣古生菌門嗜鹽嗜酸厭氧產(chǎn)甲烷60奇古菌門5. 分布廣、種類多分布廣 為生物圈的開拓者和永久居民實例1： 腸道正常菌群 - 種類 6000種以上 - 總量1013個 人體細胞數(shù)的10倍？ - 占排泄物干重的1/3 - 厭氧菌數(shù)量是好氧菌的幾百至上千倍61實例2：萬米海底- 耐高溫 100oC- 耐高壓 1140atm實例3：萬米高空對流層（8-15km）處存在大量微生物0.25-1um顆粒的20%是活細菌實例4: 地層下的巖石- 極深微生物62Nature，386,64-66 種類多動植物種類：動物約為150萬種，植物約為50萬種微生物種類：20萬種 （1995） 原核生物：3500種 （1

23、995） 現(xiàn)已超過1萬種 1 g 土壤：1萬種微生物 細菌：每年得到國際認可的新種近1000種，并指數(shù)增加63雖然目前已定種的微生物只有大約10萬種，遠較動植物為少，但一般認為目前為人類所發(fā)現(xiàn)的微生物還不到自然界中微生物總數(shù)的1%。64到2016年末，細菌/古生菌種類達到2600個以上屬（genus）和12400個以上種。（）微生物種類多樣性的諸方面 物種的多樣性 生理代謝類型的多樣性 代謝產(chǎn)物的多樣性 遺傳基因的多樣性 （腸道內(nèi)微生物基因比人類基因組達150倍） 生態(tài)類型的多樣性65生理代謝類型多樣性 微生物獲取營養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜之廣是動植物完全無法相比的！纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角

24、蛋白、天然氣、氰化物、甲烷、石油、甲醇、塑料、酚類、各種有機物等。微生物的糧食種類：66表現(xiàn) 生理代謝類型動植物的總和 代謝產(chǎn)物種類多：產(chǎn)生蛋白質(zhì)、抗生素和酶等產(chǎn)物 微生物種類急劇上升 -微生物發(fā)現(xiàn)遲，統(tǒng)計少，研究難。 - 新的種、屬、科、目、綱的出現(xiàn)屢見不鮮。 分子生物學方法的應(yīng)用6768從小的微生物中（0.1-0.2微米）大量發(fā)現(xiàn)新的門的微生物五大共性體積小， 面積大轉(zhuǎn)化快， 吸收多生長旺， 繁殖快易變異， 適應(yīng)強種類多， 分布廣69形態(tài)和構(gòu)造（1-3 章）營養(yǎng)和代謝（4-5 章）生長和控制（ 6 章）遺傳變異和生態(tài)（7,8章）生態(tài)和分類（8,9,10 章）豐衣足食，安居樂業(yè)，延年益壽，天

25、下太平。 - 談家楨70工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用環(huán)境生態(tài)中的作用醫(yī)療保健中的應(yīng)用生物安全、制止生物武器五、微生物（學）的貢獻1. 微生物在工業(yè)生產(chǎn)中的作用自然發(fā)酵與釀造業(yè)食品保藏業(yè)厭氧純種發(fā)酵技術(shù)深層液體通氣攪拌發(fā)酵代謝調(diào)控理論生物工程71 食品相關(guān)：面包、醬油、醋、味精、奶酪、 酒和泡菜、蘑菇、木耳和靈芝、 氨基酸、有機酸、酶制劑、72把群落多樣性與 環(huán)境變化聯(lián)系起來混合菌在生物膜的共同代謝海洋微生物的新的產(chǎn)能pathway原核世界的生態(tài)學新的酶酶學的進一步研究用于治療的新酶生物除污生物工程的來源原核世界 通過元（宏）基因組研究可以發(fā)現(xiàn)多種具有新的功能的酶 另外，通過元基因組研究可以開發(fā)新的藥

26、物分子和 發(fā)現(xiàn)其它有價值的新的代謝機制73對未培養(yǎng)99%微生物資源的開發(fā)2.微生物在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用以菌治蟲（生物殺蟲劑） 以菌治草以菌促長以菌增肥（生物固氮）74以菌當飼料以菌產(chǎn)沼氣（能源）以菌當蔬菜（食用菌）以菌當藥物3. 微生物是環(huán)保生態(tài)的主角生態(tài)食物鏈中的主角污水處理中的主角物質(zhì)循環(huán)中的主角75Biological ProcessSecondary SedimentationSecondary Treatment76活性污泥廢水處理裝置4. 微生物與醫(yī)療保健外科消毒術(shù)的建立尋找人畜病原菌的淘菌熱 （19世紀70年代、20世紀30年代）免疫法治療的應(yīng)用化療劑的發(fā)明抗生素的興起（1929、194

27、3）工程藥物（當前國際競爭的熱點）7720世紀初，主要的死亡因素是病原菌今天不是主要的致死因素因了解疾病發(fā)生過程、衛(wèi)生條件、抗生素但微生物對人類仍構(gòu)成主要威脅抗藥性病原、癌癥患者、 AIDS獲得性免疫綜合征出現(xiàn)78微生物疾病的現(xiàn)實威脅原來的病原微生物并沒有消失鼠疫：我國多地時有發(fā)生結(jié)核病：有效控制后，近年再度猖獗病毒性肝炎：我國危害最廣的疾病之一瘧疾：熱帶地區(qū)的多發(fā)病79遼寧日報2016.9.6“根據(jù)此前遼寧省畜牧獸醫(yī)局介紹，每年7-9月多雨季節(jié)是遼寧炭疽病高發(fā)時期。從此法定報告情況看，繼今年7月我省出現(xiàn)炭疽病例后，8月我省再現(xiàn)炭疽病例”太原日報2016.9.6“近期，俄羅斯西伯利亞地區(qū)爆發(fā)炭

28、疽疫情，數(shù)十人感染且有死亡病例。今年6月，太原武宿國際機場開通直飛俄羅斯洲際航班，為防止炭疽疫情傳入，山西出入境檢驗檢疫局采取多項有效措施?！?016新加坡衛(wèi)生部和國家環(huán)境局30日發(fā)表聯(lián)合聲明說，截至8月30日，新加坡本土新增26例寨卡病毒感染病例，感染總?cè)藬?shù)已增至82人。微生物疾病的現(xiàn)實威脅新的病原微生物不斷產(chǎn)生萊姆病(伯氏疏螺旋體)大腸桿菌O157：H7埃博拉病毒（2014）新克雅氏癥（瘋牛病）Nipah病毒(尼帕病毒)多型的禽流感80埃博拉病毒2014年8月19日，世界衛(wèi)生組織稱，埃博拉病毒已在全球范圍內(nèi)造成1229人死亡。僅在3天內(nèi)就造成84人死亡，受感染的病例增加113例。利比里亞疫

29、情蔓延最快，新近增加48個感染病例，與53例死亡病例，使得該國受感染病例達到834人，其中466人死亡。2014年8月28日，世界衛(wèi)生組織稱，埃博拉疫情繼續(xù)肆虐，在非洲幾個國家已經(jīng)有3069人感染，其中1552人死亡。81微生物疾病的現(xiàn)實威脅越來越多的原來的非傳染性疾病，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)也與微生物密切相關(guān)胃潰瘍：幽門螺旋體結(jié)石：細菌感染？多種心血管疾病、糖尿病，乃至行為疾病腫瘤：多種細菌、病毒等82宮頸癌全球女性第三大、中國女性第二大最常見的癌癥。99%以上的宮頸癌病例是由人乳頭狀瘤病毒(HPV)引起。其中，以HPV16和HPV18兩種病毒株風險最高，可導(dǎo)致約70%的宮頸癌病例?？顾幓蚝蜕镂淦鞯耐?/p>

30、脅抗藥基因生物武器生物武器和恐怖活動分子生物學發(fā)展和生物武器開發(fā)怎樣對應(yīng)生物武器83淋病奈瑟菌抗藥性菌株比例上升抗：氟喹諾酮類、頭孢類、氨基糖苷類等多種藥物5.微生物對生物學基礎(chǔ)理論研究的貢獻重大爭論（自然發(fā)生說、突變本質(zhì)）分子生物學中三大支柱和來源之一 (微生物學、生物化學、遺傳學) 生物學研究中的微生物化獨特研究技術(shù)橫向擴散在20世紀生命科學發(fā)展的四大里程碑（ DNA功能的闡明、中心法則的提出、遺傳工程的成功、人類基因組計劃的實施 ）中的作用-無可爭辯的關(guān)鍵作用。 84微生物推動生命科學發(fā)展理想材料（model organism）-明星級：粗糙脈孢霉 (紅色面包霉）Neurospora c

31、rassa大腸桿菌 Escherichia coli釀酒酵母 Saccharomyces cerevisiaeE. coli 的T系噬菌體861941年Beadle & Tatum對粗糙脈孢霉的研究提出 一個基因一個酶假說；1943年S.Luria & M.Delbruck利用細菌證實突變；核酸是遺傳物質(zhì)肺炎鏈球菌、噬菌體 1944 Avery等證實轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳信息的載體； - 為1953年Watson-Crick發(fā)現(xiàn)雙螺旋DNA起決定性作用著名的斷裂基因的發(fā)現(xiàn)來源于腺病毒的研究 （1976年發(fā)現(xiàn)，獲 1993諾獎） 跳躍基因首發(fā)現(xiàn)在玉米中，但證實在大腸桿菌的研究奠定分子遺傳學的基礎(chǔ)

32、87破譯密碼子20世紀60年代Nirenberg通過大腸桿菌1961年Jacob 等人研究大腸桿菌誘導(dǎo)酶，提出操縱子學說1957年，Crick提出， DNA/RNA、蛋白質(zhì)合成機制及遺傳信息中心法則19701972 Arber、Smith和Nathans發(fā)現(xiàn)并提純了DNA限制性內(nèi)切酶生物合成奠定分子遺傳學的基礎(chǔ)88生物合成 2010 世界上首個人造生命-人工合成細菌誕生。 Science 329, 52 56 (2010) Science， 2016年3月25日Craig Venter團隊，人工合成“最小”細菌Syn 3.0， 僅有473個基因合成了絲狀支原體的單獨染色體（被稱為Syn 1.0

33、， 901個基因），并將其移植到另一種山羊支原體中。剝離Syn 1.0攜帶的不必要的基因，嘗試確定生命所需的最小基因集合。目的：獲得最簡單的基因組，回答生命的基礎(chǔ)問題奠定分子遺傳學的基礎(chǔ)20180802 覃重軍Nature：酵母染色體人工合成，并實現(xiàn)16條染色體融合-創(chuàng)建首例人造單染色體真核生物，簡約版酵母SY14菌株。微生物推動生命科學發(fā)展89醫(yī)學/普通微生物分子生物學/普通微生物分子微生物學/基因組學、 蛋白質(zhì)組學獨特的研究技術(shù)顯微鏡與制片染色技術(shù)無菌操作技術(shù)消毒滅菌技術(shù)純種分離與克隆技術(shù)菌種保藏技術(shù)原生質(zhì)體制備和融合技術(shù)DNA重組技術(shù)基因組測序技術(shù)9091Source： genomes

34、online database https:/statistics六、21世紀微生物學展望2微生物群的研究將得到長足發(fā)展 - 各種環(huán)境中的微生物都以群的形式存在 - 高通量測序技術(shù)和組學研究的發(fā)展，提供了技術(shù)支持 - 將重新認識微生物 - 在人類健康，環(huán)境保護，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，資源開發(fā)等各個領(lǐng)域 將有長足發(fā)展92美國NIH于2007年12月耗資1.73億美元發(fā)起人類微生物群系項目（Human Microbiome Project）。Human Microbiome Project HMP 第二個人類基因組項目94最大關(guān)注：腸道微生物 肥胖、腸道疾病、糖尿病、抑郁癥 2016年4月29日， Scien

35、ce期刊推出關(guān)于腸道微生物組的特刊CellScienceNature Science 23 May 2008:Vol. 320. no. 5879, p. 1001Bacteria Are Picky About Their Homes on Human SkinElizabeth PennisiBacteria and other microbes that colonize our skin and other tissues outnumber the human bodys cells 10 to 1, forming dynamic communities that influenc

36、e our ability to develop, fight infection, and digest nutrients. Were an amalgamation of the human and microbial genomes, says Segre. Human Microbiome Project研究表明，幾乎每個人身上都帶有一些有害的細菌和病原體種類，但是當人體處于健康狀態(tài)時，這些細菌能和各種良性細菌共存且相安無事。 Human Microbiome Project平均人體內(nèi)每一個細胞都寄存著10個細菌細胞。根據(jù)研究結(jié)果，人體約有2.2萬個基因，而寄存在健康人體的微生物細菌

37、人均約有1萬多種，它們讓人體所帶基因總數(shù)增加到了800多萬個。 比較人類與細菌DNA數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：有51種人類基因變異與人體內(nèi)一些特定細菌數(shù)量的相對增多有關(guān)。 其中一些基因變異與相關(guān)聯(lián)的微生物種類有關(guān)。例如，有些人的DNA在負責生產(chǎn)胰島素的PCSK 2基因附近存在一種基因變異，這些人腸道內(nèi)擬桿菌屬細菌的數(shù)量也會多于常人。 一些基因變異與特定的疾病存在聯(lián)系。CXCL12基因已被證明與炎癥有關(guān)。如果有人攜帶這種基因的一種類型，其皮膚上也會出現(xiàn)更多顆粒鏈菌屬細菌。這類細菌已被證明與皮膚炎癥有關(guān)。基因變異可能與人體內(nèi)細菌種類有關(guān)“未來是微生物的時代”2016年5月13日美國白宮宣布啟動“國家微生物組計劃

38、”，這是奧巴馬政府繼腦計劃、抗擊耐藥菌、精準醫(yī)學、抗癌“登月”之后，推出的又一個重大國家科研計劃。啟動資金超5億美元。（/article/650702.html）983微生物自身的特點將會更加受到關(guān)注和利用共性：與其他生物共有的基本生物學特性：生長、繁殖、代謝、共用一套遺傳密碼等，甚至其基因組上含有與高等生物同源的基因，充分反映了生物高度的統(tǒng)一性。特性：微生物特有的生物學特性，例如可在其他生物無法 生存的極端環(huán)境下生存和繁殖，具有其他生物不具備的代謝途徑和功能，反映了微生物極其豐富的多樣性。以及微生物的易操作性等特點。 99 微生物具備生命現(xiàn)象的特性和共性，將是21世紀進一步解決生物學重大理論

39、問題，如生命起源與進化，物質(zhì)運動的基本規(guī)律等，和實際應(yīng)用問題，如新的微生物資源的開發(fā)利用，能源、糧食等的最理想的材料。 生命起源的研究；3微生物自身的特點將會繼續(xù)受到關(guān)注和利用 以微生物為研究材料繼續(xù)研究一些基本生命現(xiàn)象； 生物進化方面的研究；在微生物基因組上進行的考古 重要致病菌的特點及其防治； 極端環(huán)境的微生物的研究；10128年的大腸桿菌培養(yǎng): 50000代的進化過程的基因組研究4與其他學科實現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展學科交叉永遠是科學創(chuàng)新的源泉！ 微生物地球化學 ； 海洋微生物學 ； 大氣微生物學 ； 太空(或宇宙)微生物學 ；。 極端環(huán)境微生物學 ； 微生物的快速診、檢（自動化、定

40、向化和定量化 ） ；1025微生物產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)全新的局面 微生物的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)得到發(fā)展與壯大； 基因工程微生物將有廣闊的天地。 此外，微生物工業(yè)將生產(chǎn)各種各樣的新產(chǎn)品，例如，降解性塑料、生物能源等，在21世紀將出現(xiàn)一批嶄新的微生物工業(yè)，為全世界的經(jīng)濟和社會發(fā)展作出更大貢獻。103人造細胞“Synthia”的誕生 -地球上第一個由人類制造并能夠自我復(fù)制的新物種Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. Gibson DG, et al. Science. 2010 ;329(5987):52-6. 2010年5月，J. Craig Venter小組報道首例人造細胞的誕生。這是一個山