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1. Microbiología

⒈Definición: El estudio de la estructura morfológica, fisiología y bioquímica, la variación genética de los microorganismos bajo ciertas condiciones, así como la evolución, clasificación, ecología y otras formas de vida. Reglas de actividad de los microorganismos y su ciencia aplicada.

2. Objeto de investigación: microorganismos

1) Los microorganismos y nosotros

Los microorganismos están en todas partes y vivimos en el "océano de microorganismos" todo el tiempo.

Hay cientos de millones de bacterias/g de suelo, y el peso total de las bacterias en el suelo se estima en: 10034 × 10 12 toneladas;

Cada billete contiene bacterias : 9 millones

Existe una gran cantidad de microorganismos en la superficie del cuerpo humano y en el cuerpo:

Superficie de la piel: una media de 100.000 bacterias/centímetro cuadrado;

Cavidad bucal: más de 500 especies bacterianas;

Intestinal: el número total de microorganismos alcanza los 100 billones,

1/3 del peso seco de las heces son bacterias, y el número total de bacterias por gramo de heces es: 100 mil millones;

Cada gota de estornudo contiene entre 4.500 y 150.000 bacterias, y 85 millones de personas sufren resfriados graves

Una pequeña cantidad de microorganismos ¡También son enemigos de los seres humanos!

Peste; viruela; SIDA; enfermedad de las vacas locas; virus del Ébola;

Se puede decir que no se puede dejar de enfatizar la importancia de la relación entre los microorganismos y los humanos. Afiladas espadas de doble filo, aportan enormes beneficios a la humanidad pero también provocan una destrucción "cruel". Los beneficios que aporta a los seres humanos no son sólo disfrute, sino que en realidad implican la supervivencia humana.

Características de los microorganismos:

(1) Tamaño pequeño, gran superficie: unidad de medida: micrón o nanómetro

Longitud media de los bacilos: 2 micras; colocado de punta a punta = la longitud de una semilla de sésamo; el peso combinado de 1 a 10 mil millones de bacterias = 1 mg; relación área/volumen: persona = 1, E. coli = 300.000; relación La superficie es particularmente propicia para el intercambio de materia, energía e información entre ellos y el entorno circundante. Muchas otras propiedades de los microorganismos están estrechamente relacionadas con esta característica.

Cambios en el valor nominal específico después de 10 veces la segmentación tridimensional en serie de 1 cm3 sólido

(2) Más absorción y conversión más rápida:

Hay muchas maneras para que los microorganismos obtengan nutrientes ¡Hay tantos tipos, y la amplitud de sus recetas es completamente inigualable por animales y plantas!

Los microorganismos pueden consumir como alimento celulosa, lignina, quitina, queratina, petróleo, metanol, metano, gas natural, plásticos, fenoles, cianuro y diversas sustancias orgánicas. Una cabeza de 500 kg. produce 0,5 kg de proteína en 24 horas.

El mismo peso de levadura puede producir 50.000 kg de proteína de alta calidad en 24 horas utilizando azúcar líquido de menor calidad (como melaza) y agua con amoníaco como materias primas.

(3) Crece vigorosamente y se reproduce rápidamente

Las células de E. coli pesan entre 10 y 12 gramos y se reproducen una generación en un promedio de 20 minutos

Después 24 horas: 4722366500 billones de células Descendencia, el peso alcanzó: 4722 toneladas

48 horas después: 2,2 × 10 43 descendencia, el peso alcanzó 2,2 × 10 25 toneladas

Equivalente al peso de 4000 Tierras!

(4) Gran adaptabilidad y fácil mutación:

Resistencia al calor: algunas bacterias pueden crecer a 265 ℃ de presión atmosférica y 250 ℃, la temperatura más alta para el crecimiento bacteriano en la naturaleza, alcanzando los 113 ℃; ; algunas esporas bacterianas deben calentarse y hervirse durante 8 horas para morir;

Resistencia al frío: algunos microorganismos pueden crecer a bajas temperaturas de -12 ℃ ~ -30 ℃;

Resistencia a ácidos y álcalis: rango de pH que las bacterias pueden tolerar y crecer: pH 0,5 ~ 13

Resistencia a la presión osmótica: los microorganismos pueden crecer en frutas confitadas, productos encurtidos y agua salada saturada (NaCl, 32);

Resistencia al estrés: Algunas bacterias pueden crecer a 1.400 presiones atmosféricas

De tamaño pequeño, de estructura simple y, a menudo, en contacto directo con el ambiente externo, se reproducen rápidamente y en grandes cantidades. (tasa de mutación: 10-5 – 10-10) Genera una gran cantidad de descendencia mutante en un corto período de tiempo.

(5) Amplia distribución y muchos tipos:

(6) Origen temprano, descubrimiento tardío: hace 3.800 millones de años, la vida apareció en el océano hace más de 300 años antes de que la gente realmente Microorganismos descubiertos Los microorganismos pueden haber existido en la tierra hace 2.600 millones de años. Aunque actualmente solo se han identificado unas 100.000 especies de microorganismos, muchas menos que los animales y las plantas. Sin embargo, en general se cree que los microorganismos descubiertos por los humanos así lo hicieron. son mucho menos que el número de microorganismos que se encuentran en la naturaleza, 1 del número total

Anchura del límite

(7) Duración de la latencia: Las bacterias vivas (esporas) más antiguas del mundo: 250 millones. años

3. El estado de los microorganismos en los cinco (seis) reinos de la biología

El estado de los microorganismos en los cinco (seis) reinos de la biología

Wittaker (1969): El sistema de los cinco reinos

Ay (1977, 1990): Sistema de clasificación de los Tres Reinos, que incluye bacterias, arqueas y eucariotas

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2. El descubrimiento de los microorganismos y el establecimiento y desarrollo de la microbiología

(1) Descubrimiento de los microorganismos: La elaboración de vino, salsas y vinagres de qutiller comenzó a aparecer en mi país hace 8.000 años

Los egipcios aprendieron a hornear pan y elaborar vino hace 4.000 años. El vino de frutas;

La salsa y el vinagre se inventaron hace 2.500 años y se utilizaban para tratar enfermedades del tracto digestivo.

En el siglo VI d. C. (Dinastía Wei del Norte), la obra maestra de Jia Sixie "Técnicas esenciales para Qi Min"

En el siglo II d. C., Zhang Zhongjing: ayunaba con carne de animales muertos y alimentos inmundos; ;

Entre 112 y 212 a. C., Hua Tuo: "Cortar carroña para prevenir infecciones";

El método de la pulpa de viruela y la ropa de viruela para prevenir la viruela en el siglo IX d. C.; /p>

En 1346, la batalla de la ciudad de Faka en la península de Crimea (tártaros-romanos);

En el siglo XVI, el antiguo médico G. Fracastoro decía que las enfermedades son causadas por seres vivos. que son invisibles a simple vista;

En 1641, el fallecido médico de la dinastía Ming, Wu Youke, también propuso la teoría de la “violencia”

La invención del microscopio: Leeuwenhoek (Países Bajos) ): En 1664, el inglés Robert Hooke utilizó un microscopio primitivo para examinar el crecimiento de las rosas en la superficie del cuero y de las rosas marchitas, observando moho en las hojas,

Viendo y describiendo microorganismos por primera vez: En. En 1676, Antony van Leeuwenhoek, un pionero holandés en microbiología, observó bacterias por primera vez. No fue a la universidad y era un pequeño empresario que sólo hablaba holandés. Sin embargo, fue elegido miembro de la Royal Society en 1680. Leeuwenhoek utilizó su tiempo libre para construir más de 400 microscopios individuales y lupas, con aumentos que generalmente oscilaban entre 50 y 200 veces.

(2) El establecimiento y desarrollo de la microbiología

2. La fundación de la microbiología

El francés Louis Pasteur (1822～1895)

(1) Descubrió y confirmó que la fermentación es causada por microorganismos;

(2) Negó completamente la teoría de la "ocurrencia espontánea"

El famoso cuello torcido La prueba de la botella lo demostró; Es irrefutable que el aire sí contiene microorganismos que provocan la descomposición de la materia orgánica.

(3) Inmunología - Vacunación

La primera vacuna contra la rabia

(4) Otras aportaciones

Método de desinfección Pasteur: de corta duración calentar a 60-65°C para matar microorganismos dañinos

El alemán Robert Koch (1843-1910)

(1) Conceptos básicos de microbiología Contribución a la tecnología operativa

a) Establecimiento de un método de cultivo puro bacteriano

Superficie de corte de papa→ Gelatina nutritiva→ Agar nutritivo (placa de Petri)

b) Diseño de diversos medios de cultivo, realizando el cultivo de diversos microorganismos en el laboratorio

c) Esterilización con vapor fluido

(2) Hizo contribuciones destacadas al estudio de bacterias patógenas:

a) Confirmó concretamente que Bacillus anthracis es el bacteria causante del ántrax

b) Descubrió la bacteria causante de la tuberculosis (ganó el Premio Nobel en 1905)

c) El principio básico de demostrar si un determinado microorganismo es patógeno de una determinada enfermedad

: el famoso principio de Koch

3 Grandes acontecimientos en el desarrollo de la microbiología

1890 ¿Von Behring preparó una antitoxina para tratar la difteria y el tétanos? /p>

1892 Ivanovsky proporcionó evidencia de que el virus del mosaico del tabaco es causado por un virus;

1928 Griffith descubrió la transformación bacteriana;

El estudio de su mecanismo condujo a la confirmación de que el ADN es material genético; el establecimiento de tecnología de recombinación genética para introducir material genético exógeno en varias células;

1929 Fleming descubrió la penicilina;

1944 Avery et al. el portador de información genética durante la transformación;

1953 Watson y Crick propusieron la estructura de doble hélice del ADN;

1970～1972 Arber, Smith y Nathans descubrieron y purificaron la endonucleasa de restricción del ADN

1977 Woese propuso que Archaea es un grupo especial diferente de las bacterias y los eucariotas. Sanger realizó el primer análisis de secuencia completo del ADN del fago f×174;

1982～1983 Prusiner descubrió los priones;

1982～1983. p>

1983～1984 Mullis estableció la tecnología PCR;

1995 Se completó la determinación completa de la secuencia del genoma de la primera bacteria viva independiente (influenza) Haemophilus;

1996 La primera Archaea autótrofa Se determinó el genoma

1997 Se completó la secuenciación del genoma del primer eucariota (Saccharomyces cerevisiae)

4 Microbiología en el siglo XX

Finales del siglo XIX. mediados del siglo XX:

Microbiología: identificación de bacterias patógenas y estudio de la inmunología y su papel en la prevención de enfermedades, búsqueda de fármacos quimioterapéuticos y análisis de la actividad química de los microorganismos.

Biología general: La estructura de las células y su papel en la reproducción y el desarrollo, los mecanismos de herencia y evolución de plantas y animales.

Después de la década de 1940, las características de los microorganismos los convirtieron en las "estrellas" de la investigación biológica. La microbiología rápidamente se fusionó con la corriente principal de la biología y fue empujada a la vanguardia del desarrollo de todas las ciencias de la vida, ganándola. Se ha desarrollado rápidamente y ha hecho grandes contribuciones al desarrollo de las ciencias biológicas.

El desarrollo principal de la microbiología y la biología converge y se cruza, logrando un desarrollo integral y profundo

5 Perspectivas de la microbiología en el siglo XXI

Y otros. disciplinas Lograr intersecciones más amplias y obtener nuevos desarrollos ¡Las intersecciones interdisciplinarias son siempre la fuente de la innovación científica!

Determinación y análisis de secuencias de genomas microbianos;

Identificación rápida de microorganismos;

Investigación de los procesos vitales mediante tecnología de microcalorimetría.

Computadora unión de tecnología y microbiología.

3. Contribución a la tecnología de investigación en ciencias de la vida

4. Proyecto Microorganismos y Genoma Humano

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Pregunta para pensar: Basándote en las características de los microorganismos, intenta hablar sobre por qué los microorganismos son tanto enemigos como amigos de la humanidad. ¿Por qué Pasteur y Koch son los verdaderos fundadores de la microbiología?