微生物的奇妙世界課程目標(biāo)了解微生物定義和種類認(rèn)識(shí)這個(gè)微小世界的基本組成認(rèn)識(shí)微生物基本特征掌握不同微生物的關(guān)鍵特點(diǎn)探索微生物重要性什么是微生物？定義肉眼不可見(jiàn)的微小生物觀察方式需要顯微鏡才能看見(jiàn)分布范圍幾乎存在于地球每個(gè)角落微生物的發(fā)現(xiàn)歷程11676年列文虎克發(fā)明簡(jiǎn)易顯微鏡21850年代巴斯德開(kāi)創(chuàng)微生物學(xué)31928年弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素4現(xiàn)代電子顯微鏡深入觀察微生物的主要類型細(xì)菌單細(xì)胞原核生物真菌單細(xì)胞或多細(xì)胞真核生物病毒非細(xì)胞結(jié)構(gòu)微小粒子原生動(dòng)物單細(xì)胞真核微小動(dòng)物細(xì)菌概述基本特征原核生物，沒(méi)有真正的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單細(xì)胞構(gòu)造，但功能完整數(shù)量驚人地球上數(shù)量最多的生物群體細(xì)菌的大小1μm平均直徑約一微米大小100μm人類頭發(fā)直徑比較：頭發(fā)比細(xì)菌粗百倍10^6放大倍數(shù)觀察所需顯微鏡放大率細(xì)菌的形態(tài)球菌呈球形，單個(gè)、成對(duì)或鏈狀排列桿菌呈棒狀或筒狀，長(zhǎng)短粗細(xì)不一螺旋菌呈螺旋狀或彎曲狀，有鞭毛細(xì)菌的結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁提供保護(hù)和支持作用細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)含有核糖體等細(xì)胞器核區(qū)存放DNA的區(qū)域細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)鞭毛幫助細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的器官莢膜保護(hù)細(xì)菌免受外界傷害芽胞細(xì)菌休眠形式，抵抗惡劣環(huán)境細(xì)菌的繁殖DNA復(fù)制遺傳物質(zhì)加倍細(xì)胞質(zhì)分裂細(xì)胞內(nèi)容物平均分配形成兩個(gè)子細(xì)胞每個(gè)完全相同細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)方式異養(yǎng)型從環(huán)境獲取有機(jī)物分解者角色多數(shù)細(xì)菌屬于此類自養(yǎng)型自己合成有機(jī)物光合或化能自養(yǎng)如藍(lán)細(xì)菌、硫細(xì)菌有益細(xì)菌舉例乳酸菌發(fā)酵乳制品，促進(jìn)消化根瘤菌固氮作用，增加土壤肥力放線菌產(chǎn)生抗生素，治療疾病有害細(xì)菌舉例炭疽芽胞桿菌引起炭疽病，可致命結(jié)核分枝桿菌導(dǎo)致肺結(jié)核，難以治療霍亂弧菌引發(fā)霍亂，嚴(yán)重腹瀉真菌概述1真核生物有細(xì)胞核和細(xì)胞器2單細(xì)胞或多細(xì)胞從單細(xì)胞酵母到復(fù)雜蘑菇3分解者角色分解有機(jī)物，循環(huán)物質(zhì)真菌的類型真菌的結(jié)構(gòu)2細(xì)胞壁含幾丁質(zhì)，不同于植物細(xì)胞膜控制物質(zhì)交換細(xì)胞核包含遺傳物質(zhì)細(xì)胞器線粒體等結(jié)構(gòu)真菌的繁殖方式有性繁殖兩個(gè)配子融合產(chǎn)生遺傳變異形成子實(shí)體和孢子無(wú)性繁殖出芽或分裂產(chǎn)生孢子快速大量復(fù)制真菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精面包制作酵母發(fā)酵使面團(tuán)膨脹奶酪發(fā)酵特定真菌賦予風(fēng)味真菌在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用1928年弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素1940年代大規(guī)模生產(chǎn)抗生素現(xiàn)代多種真菌抗生素廣泛應(yīng)用病毒概述非細(xì)胞生命介于生命和非生命之間絕對(duì)寄生必須在活細(xì)胞內(nèi)復(fù)制極其微小比細(xì)菌小50-100倍病毒的基本結(jié)構(gòu)核酸DNA或RNA，不會(huì)同時(shí)存在衣殼保護(hù)性蛋白質(zhì)外殼包膜某些病毒具有的脂質(zhì)外層病毒的形態(tài)多面體型如腺病毒，形狀規(guī)則螺旋型如煙草花葉病毒，呈螺旋狀復(fù)合型如噬菌體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜病毒的繁殖過(guò)程吸附病毒附著在宿主細(xì)胞表面侵入核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞合成利用宿主機(jī)制制造病毒成分組裝各部分組合成完整病毒釋放宿主細(xì)胞裂解，釋放新病毒常見(jiàn)病毒疾病疾病病毒類型傳播方式流感RNA病毒呼吸道飛沫艾滋病逆轉(zhuǎn)錄病毒體液接觸新冠肺炎冠狀病毒呼吸道飛沫病毒與疫苗接種疫苗注射減毒或滅活病毒產(chǎn)生抗體免疫系統(tǒng)識(shí)別病毒形成免疫記憶長(zhǎng)期保護(hù)作用抵抗感染預(yù)防疾病發(fā)生原生動(dòng)物概述基本特征單細(xì)胞真核生物結(jié)構(gòu)復(fù)雜大小比細(xì)菌大多樣性形態(tài)各異生活方式多樣適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)原生動(dòng)物的類型原生動(dòng)物的結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出1細(xì)胞質(zhì)含有各種細(xì)胞器2細(xì)胞核控制細(xì)胞活動(dòng)3特殊器官如伸縮泡、食物泡4原生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式鞭毛運(yùn)動(dòng)利用長(zhǎng)鞭毛擺動(dòng)前進(jìn)纖毛運(yùn)動(dòng)無(wú)數(shù)短纖毛協(xié)調(diào)擺動(dòng)偽足運(yùn)動(dòng)伸出細(xì)胞質(zhì)突起蠕動(dòng)微生物的生態(tài)作用生態(tài)平衡調(diào)節(jié)種群和資源物質(zhì)循環(huán)碳、氮、磷等元素循環(huán)3分解作用分解有機(jī)殘?bào)w微生物與碳循環(huán)有機(jī)物形成植物光合作用固定碳微生物分解分解有機(jī)殘?bào)w釋放二氧化碳碳返回大氣釋放二氧化碳3植物再利用重新吸收二氧化碳微生物與氮循環(huán)固氮作用根瘤菌將大氣氮轉(zhuǎn)化為銨鹽硝化作用亞硝酸菌將銨鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽3反硝化作用特定細(xì)菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)回氮?dú)馕⑸锱c水體凈化初級(jí)過(guò)濾去除大顆粒物質(zhì)生物處理微生物分解有機(jī)污染物最終凈化清潔水排放回環(huán)境微生物與土壤改良提高肥力分解有機(jī)質(zhì)釋放養(yǎng)分改善土壤結(jié)構(gòu)生物修復(fù)降解污染物去除重金屬恢復(fù)土壤健康微生物在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用生物肥料根瘤菌和菌根菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)生物農(nóng)藥蘇云金芽孢桿菌防控害蟲(chóng)堆肥技術(shù)微生物快速分解有機(jī)廢棄物微生物與食品發(fā)酵酒類發(fā)酵酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精乳制品發(fā)酵乳酸菌產(chǎn)生風(fēng)味和質(zhì)地調(diào)味品發(fā)酵多種微生物參與復(fù)雜過(guò)程微生物與人體健康腸道菌群約有上千種微生物共存益生菌促進(jìn)消化，增強(qiáng)免疫力有害菌抑制防止病原菌過(guò)度繁殖微生物與疾病防治1抗生素微生物產(chǎn)物，抑制或殺死病菌微生物疫苗預(yù)防傳染病的重要武器3微生態(tài)調(diào)節(jié)使用有益菌平衡菌群微生物在工業(yè)中的應(yīng)用生物能源微生物發(fā)酵產(chǎn)生生物燃料生物柴油生物乙醇沼氣生物塑料細(xì)菌合成可降解聚合物聚羥基脂肪酸酯聚乳酸環(huán)保替代品微生物與環(huán)境保護(hù)污染檢測(cè)微生物傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境生物降解分解塑料、石油等污染物生物修復(fù)恢復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)確保環(huán)境長(zhǎng)期健康微生物與生物技術(shù)基因工程改造微生物DNA生產(chǎn)特定物質(zhì)蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)改造特定功能蛋白質(zhì)酶工程優(yōu)化酶的催化效率微生物與納米技術(shù)生物納米材料微生物合成納米顆粒納米生物傳感器超靈敏檢測(cè)各種物質(zhì)靶向藥物輸送納米載體精準(zhǔn)治療極端環(huán)境中的微生物微生物的進(jìn)化135億年前最早的原核生物出現(xiàn)220億年前真核生物通過(guò)內(nèi)共生形成310億年前多細(xì)胞生物起源4現(xiàn)今微生物持續(xù)進(jìn)化適應(yīng)微生物與生命起源原始湯理論簡(jiǎn)單化合物形成復(fù)雜分子RNA世界假說(shuō)RNA既存儲(chǔ)信息又催化反應(yīng)早期微生物出現(xiàn)簡(jiǎn)單細(xì)胞在深海熱泉形成微生物與外星生命探索火星探測(cè)尋找水和有機(jī)物分析土壤樣本探尋微生物痕跡極端微生物啟示生命可能形式多樣適應(yīng)極端環(huán)境能力擴(kuò)展生命適應(yīng)范圍認(rèn)知微生物化石微生物組學(xué)研究1個(gè)體微生物基因組單一菌種全基因組測(cè)序2宏基因組學(xué)整個(gè)微生物群落基因分析大數(shù)據(jù)處理生物信息學(xué)工具分析微生物與氣候變化微生物甲烷產(chǎn)生微生物氧化亞氮產(chǎn)生化石燃料燃燒土地利用變化微生物與生物安全實(shí)驗(yàn)室安全等級(jí)P1-P4不同防護(hù)級(jí)別個(gè)人防護(hù)裝備防止微生物接觸感染廢棄物處理高溫高壓滅菌銷毀操作規(guī)程嚴(yán)格遵守安全操作流程新興微生物技術(shù)2012CRISPR發(fā)現(xiàn)精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)突破10^6編輯精度可精確編輯單個(gè)堿基100+應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等方向微生物與藝術(shù)微生物繪畫(huà)利用色素菌創(chuàng)作圖案生物發(fā)光藝術(shù)發(fā)光細(xì)菌創(chuàng)造迷人光效微觀藝術(shù)顯微鏡下的微生物之美微生物教育的重要性基礎(chǔ)科學(xué)教育認(rèn)識(shí)微小世界的窗口健康意識(shí)了解疾病預(yù)防和個(gè)人衛(wèi)生科研人才培養(yǎng)微生物學(xué)家解決全球挑戰(zhàn)微生物研究前沿1單細(xì)胞技術(shù)分析個(gè)體微生物特性2人工智能應(yīng)用加速微生物數(shù)據(jù)分析3微生物組工程設(shè)計(jì)定制化微生物群落微生物與可持續(xù)發(fā)展廢物循環(huán)利用微生物轉(zhuǎn)化廢物為資源清潔能源生產(chǎn)生物燃料減少碳排放環(huán)境修復(fù)凈化污染土壤和水體可持續(xù)農(nóng)業(yè)減少化學(xué)品使用微生物與未來(lái)食品人造肉技術(shù)細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生肉類減少動(dòng)物養(yǎng)殖壓力降低環(huán)境影響微藻蛋白高效產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)蛋白占地空間小富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)微生物與智能材料自修復(fù)混凝土細(xì)