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微生物学专业

日期:03-30  点击:  属于:专业

微生物学(microbiology)生物学的分支学科之一。它是在分子、细胞或群体水平上研究各类微小生物(细菌、放线菌、真菌、病毒、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体原生动物以及单细胞藻类)的形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律,并将其应用于工业发酵、医学卫生和生物工程等领域的科学。

学科简介

微生物学(microbiology) 生物学的分支学科之一。它是研究各类微小生物(细菌、放线菌、真菌、病毒、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体原生动物以及单细胞藻类)的形态、生理、生物化学、分类和生态的科学。

微生物学是高等院校生物类专业必开的一门重要基础课或专业基础课,也是现代高新生物技术的理论与技术基础。 基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程就是在微生物学原理与技术基础上形成和发展起来的;《微生物学》也是高 等农林院校生物类专业发展及农林业现代化的重要基石之一。随着生物技术广泛应用,微生物学对现代与未来人类的 生产活动及生活必将产生巨大影响。

培养目标

本硕士点培养德、智、体、美诸方面全面发展,面向社会主义现代化建设事业,胜任高等学校、科研机构教学和科研工作的,或进一步攻读博士学位的优秀青年微生物学工作者。为此,研究生在校学习期间,要打好坚实基础,掌握微生物学研究领域前沿和动态,培养独立从事科学研究、教学工作或担任相关技术工作的能力和素质。具体要求如下:

1、坚持四项基本原则,拥护党的路线方针政策。关心国家大事,政治上积极要求进步,认真学习马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”的重要思想,有较高的政治理论水平和思辨能力。具有良好的道德品质,为人正派,与同学诚挚相处,尊师守纪。

2、具有较扎实的专业基本功,掌握微生物学领域必须的基础理论、系统的专业知识和熟练的实验操作技能,了解本学科的前沿和动态,对相近学科有所了解;掌握一门外国语, 能熟练阅读和准确理解与专业相关的外文资料,并具有一定的外语听、说和书面表达能力;具有独立从事相关专业的科学研究、教学工作或担任相关专业技术工作能力;具有团结合作和勇于创新精神。

3、具有良好的综合素质、健康的心理和体魄。

研究方向

根据社会需求和学科特色,病原细菌分子生物学主要研究方向。详见表1

课程简介

1、基础微生物学

主要介绍微生物的结构特点、分离及培养特性;微生物的致病性;食品微生物的发酵动力学;重点介绍微生物的最新研究进展和研究成果。

2、动物病原微生物学进展

主要介绍人、畜重要病原微生物的基因组学与蛋白质组学,微生物的毒力因子,食品微生物的代谢与选育机理,重点介绍人、畜病原微生物学和食品微生物学领域的前沿与动态。

3、动物免疫学研究进展

主要介绍动物免疫细胞的发生、分化、表面标志、功能分类和抗原识别及加工提呈机制,抗体结构及多样性的产生机制,体液免疫因子的作用机制,组织相容性复合体的基因组成及其编码分子与免疫应答的关系,免疫应答的调节,抗感染免疫,现代免疫学技术及其在病原鉴定和疫病诊断中的应用,生物制品和诊断试剂的开发与利用。

4、微生物学实验技术

病原微生物常见分离、鉴定技术;食品微生物的发酵技术。

5、免疫学实验技

单克隆抗体及细胞免疫检测技术的原理、应用前景和范围,掌握单克隆抗体的制备过程和细胞免疫学的检测方法。

6、重组DNA技术

DNA重组的基本原理和主要应用技术。

7、分子生物学

讲授生物遗传的物质基础,DNA的复制、转录过程及其调控的规律和分子机制。

发展阶段

经验阶段

自古以来,人类在日常生活和生产实践中,已经觉察到微生物的生命活动及其所发生的作用。中国利用微生物进行酿酒的历史,可以追溯到4 000多年前的龙山文化时期。殷商时代的甲骨文中刻有“酒”字。北魏贾思勰的《齐民要术》(533~544)中,列有谷物制曲、酿酒、制酱、造醋和腌菜等方法。

在古希腊留下来的石刻上,记有酿酒的操作过程。中国在春秋战国时期,就已经利用微生物分解有机物质的作用,进行沤粪积肥。公元1世纪的《氾胜之书》提出要以熟粪肥田以及瓜与小豆间作的制度。2世纪的《神衣本草经》中,有白僵蚕治病的记载。6世纪的《左传》中,有用麦曲治腹泻病的记载。在10世纪的《医宗金鉴》中,有关于种痘方法的记载。1796年,英国人E.琴纳发明了牛痘苗,为免疫学的发展奠定了基石。

形态学阶段

17世纪,荷兰人列文虎克用自制的简单显微镜(可放大160~260倍)观察牙垢、雨水、井水和植物浸液后,发现其中有许多运动着的“微小动物”,并用文字和图画科学地记载了人类最早看见的“微小动物”——细菌的不同形态(球状、杆状和螺旋状等)。过了不久,意大利植物学家P.A米凯利也用简单的显微镜观察了真菌的形态。1838年,德国动物学家C.G.埃伦贝格在《纤毛虫是真正的有机体》一书中,把纤毛虫纲分为22科,其中包括3个细菌的科(他将细菌看作动物),并且创用bacteria(细菌)一词。1854年,德国植物学家F.J.科思发现杆状细菌的芽孢,他将细菌归属于植物界,确定了此后百年间细菌的分类地位。

生理学阶段

微生物学的研究从19世纪60年代开始进入生理学阶段。法国科学家L.巴斯德对微生物生理学的研究为现代微生物学奠定了基础。他论证酒和醋的酿造以及一些物质的腐败都是由一定种类的微生物引起的发酵过程,并不是发酵或腐败产生微生物;他认为发酵是微生物在没有空气的环境中的呼吸作用,而酒的变质则是有害微生物生长的结果;他进一步证明不同微生物种类各有独特的代谢机能,各自需要不同的生活条件并引起不同的作用;他提出了防止酒变质的加热灭菌法,后来被人称为巴斯德灭菌法,使用这一方法可使新生产的葡萄酒和啤酒长期保存。

科赫对新兴的医学微生物学作出了巨大贡献。科赫首先论证炭疽杆菌是炭疽病的病原菌,接着又发现结核病和霍乱的病原细菌,并提倡采用消毒和杀菌方法防止这些疾病的传播;他的学生们也陆续发现白喉、肺炎、破伤风、鼠疫等的病原细菌,导致了当时和以后数十年间人们对细菌给予高度的重视;他首创细菌的染色方法,采用了以琼脂作凝固培养基培养细菌和分离单菌落而获得纯培养的操作过程;他规定了鉴定病原细菌的方法和步骤,提出著名的科赫法则。1860年,英国外科医生J.利斯特应用药物杀菌,并创立了无菌的外科手术操作方法。1901年,著名细菌学家和动物学家И.И.梅契尼科夫发现白细胞吞噬细菌的作用,对免疫学的发展作出了贡献。

俄国出生的法国微生物学家C.H.维诺格拉茨基于1887年发现硫磺细菌,1890年发现硝化细菌,他论证了土壤中硫化作用和硝化作用的微生物学过程以及这些细菌的化能营养特性。他最先发现嫌气性的自生固氮细菌,并运用无机培养基、选择性培养基以及富集培养等原理和方法,研究土壤细菌各个生理类群的生命活动,揭示土壤微生物参与土壤物质转化的各种作用,为土壤微生物学的发展奠定了基石。

1892年,俄国植物生理学家Д.И.伊万诺夫斯基发现烟草花叶病原体是比细菌还小的、能通过细菌过滤器的、光学显微镜不能窥测的生物,称为过滤性病毒。1915~1917年,F.W.特沃特和F.H.de埃雷尔观察细菌菌落上出现噬菌斑以及培养液中的溶菌现象,发现了细菌病毒——噬菌体。病毒的发现使人们对生物的概念从细胞形态扩大到了非细胞形态。

在这一阶段中,微生物操作技术和研究方法的创立是微生物学发展的特有标志。

生物化学阶段

20世纪以来,生物化学和生物物理学向微生物学渗透,再加上电子显微镜的发明和同位素示踪原子的应用,推动了微生物学向生物化学阶段的发展。1897年德国学者E.毕希纳发现酵母菌的无细胞提取液能与酵母一样具有发酵糖液产生乙醇的作用,从而认识了酵母菌酒精发酵的酶促过程,将微生物生命活动与酶化学结合起来。G.诺伊贝格等人对酵母菌生理的研究和对酒精发酵中间产物的分析,A.J.克勒伊沃对微生物代谢的研究以及他所开拓的比较生物化学的研究方向,其他许多人以大肠杆菌为材料所进行的一系列基本生理和代谢途径的研究,都阐明了生物体的代谢规律和控制其代谢的基本原理,并且在控制微生物代谢的基础上扩大利用微生物,发展酶学,推动了生物化学的发展。从20世纪30年代起,人们利用微生物进行乙醇、丙酮、丁醇、甘油、各种有机酸、氨基酸、蛋白质、油脂等的工业化生产。

分子生物学阶段

1941年,G.W.比德尔和E.L.塔特姆用X射线和紫外线照射链孢霉,使其产生变异,获得营养缺陷型。他们对营养缺陷型的研究不仅可以进一步了解基因的作用和本质,而且为分子遗传学打下了基础。1944年,O.T.埃弗里第一次证实了引起肺炎球菌形成荚膜遗传性状转化的物质是脱氧核糖核酸(DNA)。

1953年,J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型和核酸半保留复制学说。H.富兰克尔-康拉特等通过烟草花叶病毒重组试验,证明核糖核酸(RNA)是遗传信息的载体,为奠定分子生物学基础起了重要作用。其后,又相继发现转运核糖核酸(tRNA)的作用机制、基因三联密码的论说、病毒的细微结构和感染增殖过程、生物固氮机制等微生物学中的重要理论,展示了微生物学广阔的应用前景。1957年,A.科恩伯格等成功地进行了DNA的体外组合和操纵。近年来,原核微生物基因重组的研究不断获得进展,胰岛素已用基因转移的大肠杆菌发酵生产,干扰素也已开始用细菌生产。现代微生物学的研究将继续向分子水平深入,向生产的深度和广度发展。

学科分支

微生物学经历了一个多世纪的发展,已分化出大量的分支学科,据不完全统计(1990年),已达181门之多。

根据其性质可以简单归纳为下面6类:

⑴ 按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分总学科称普通微生物学(General Microbiology),分科如微生物分类学,微生物生理学,微生物遗传学,微生物生态学和分子微生物学等。

⑵ 按研究的微生物对象分如细菌学,真菌学(菌物学),病毒学,原核生物学,自养菌生物学和厌氧菌生物学等。

⑶ 按微生物所处的生态环境分如土壤微生物学,微生态学,海洋微生物学,环境微生物学,水微生物学和宇宙微生物学。

⑷ 按微生物应用领域来分总学科称应用微生物学(Applied Microbiology),分科如工业微生物学,农业微生物学,医学微生物学,药用微生物学,诊断微生物学,抗生素学,食品微生物学等。

⑸ 按学科间的交叉、融合分如化学微生物学,分析微生物学,微生物生物工程学,微生物化学分类学,微生物数值分类学,微生物地球化学和微生物信息学等。

⑹ 按实验方法、技术分 如实验微生物学,微生物研究方法等。