第一章-工业微生物绪论.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,主要内容：一、,微生物及其特点 二、微生物学的发展三、微生物学及其研究对象和任务,一、,微生物及其特点,（一）微生物的概念及种类,（二）微生物的特点,（三）微生物的作用,（四）微生物在生物界的分类地位,1,微生物,概念：,微生物(microorganism),是形体微小、单细胞或个体结构简单的多细胞、甚或无细胞结构的低等生物的通称。,分布：广泛分布于自然界与人和动、植物体,与人类的关系：有益（绝大多数微生物）,有害（少数微生物）,（一）微生物的概念及种类,1个体最小,微生物的特点,微生物的相对大小,可见范围,肉眼,光学显微镜,电镜,真核细胞型,原核细胞型,病毒,各种“视野”下的细菌,光镜,暗视野,荧光,透射电镜,超薄切片,冷冻切片,扫描电镜,DNA蛋白质复合物,电镜下的微生物,曲霉,阿米巴,草履虫,酵母菌,微生物的特点,个体小，比面值大,（,比面值=面积/体积),比面值:假设人=1;,大肠杆菌(,E.coli,)=300,000;,有利于物质交换和能量、信息的交换；,微生物一系列属性均与此特点密切相关。,微生物的特点,结构最简,微生物的特点,代谢能力最强,生物界的普遍规律,：,某生物个体越小，其单位体重消耗的食物越多；,3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食；,1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食；,大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖,；,微生物的特点,繁殖最快,大肠杆菌(,E.coli,),37,培养在牛奶中，12.5 min即可分裂一次；,一般培养液的菌浓度为10,8,-10,9,个/ml。,微生物的特点,数量最多,微生物的特点,如：人体的肠道中始终寄居着100-400种微生物，为肠道正常菌丛，总数可达100万亿。,6,.,种类最多,类型 低限 倾向种数 高限,病毒与立克次氏体 1,217 1,217 1,217,支原体 42 42 42,细菌与放线菌 1,000 1,500 1,500,蓝细菌 1,227 1,500 1,500,藻类 15,051 23,100 23,100,真菌 37,175 47,300 68,939,原生动物 24,068 24,068 30,000,总数 79,780 98,727 127,298,据1972年统计,微生物的特点,7.,分布最广,如:万米深海的硫细菌；85公里高空的微生物；,地层下128米和427米,沉积岩中的细菌。,8.变异最易,突变频率一般为10-5-10-10，但因繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。,如：流感病毒,此外,，,微生物还具有,抗性最强,、,休眠最长,、,起源最早、发现最晚,等特点,。,微生物的特点,（四）微生物在生物界的分类地位,1、两界系统：动物界、植物界。,2.三界系统：动物界、植物界、原生生物界。,1866年海克尔 E.H.Haeckel提出,微生物学的发展史,微生物对生命科学的贡献,第二节微生物学的发展,一、微生物学的发展史,史前期,初创期,奠基期,发展期,成熟期,史前期,我国古代劳动人民的贡献：,制酱(约二千六百年),酿醋(约二千六百年),细菌浸矿(约一千年),用曲治病(约二千六百年),种人痘(约一千年),微生物学的发展史,初创期,微生物学的发展史,列文虎克,(Antony van Leeuwenhoek),荷兰Antony van Leeuwenhoek（16321723）,最大贡献是用自制的显微镜发现了微小动物。,首次揭示了一个崭新的生物世界微生物界。,奠基期,微生物学的发展史,巴斯德,(Louis Pasteur,),曲颈瓶实验,法国L.Pasteur的主要贡献（18221895）p6,彻底否定了“自生论”学说,进行预防接种，证实了免疫学说，为人类防病、治病作出了贡献。,证实了发酵是由微生物引起的。,其他贡献：如巴斯德消毒法、解决了家蚕软化病问题。,微生物学的发展史,柯赫,(Koch),李斯特,(Lister),德国R.Koch的主要贡献（18431910,）,对病原菌的研究作出了突出贡献。如证实了炭疽病的病原菌；发现了当时死亡率极高的传染病肺结核病的病原菌，因此柯赫获得了诺贝尔奖；提出了柯赫法则证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则。,为微生物学的发展奠定了技术基础。如固体培养基分离纯化微生物；配制培养基等。,英国J.Lister（1827-1912）,J.Lister1865年在外科手术上采用了石炭酸消毒的新型的外科手术。,发展期（1897-1952,）,微生物学的发展史,酶、抗生素、有益微生物代谢产物、学科渗透、微生物学形成。,弗来明,(Fleming),德国E.Buchner(1860-1917)和英国A.Fleming的主要贡献,E.Buchner在1897年发现了酵母菌的无细胞制剂的酒精发酵获得成功。,细菌学家A.Fleming发现了第一个有实用价值的抗生素青霉素。开始了抗生素工业的兴起。,成熟期（1953年以后）,微生物学的发展史,(1)以分子水平研究微生物的生命活动规律。,(2)人类能更自觉、更主动和在有控制的条件下利用微生物的活动为自己服务。,J.D.Watson和H.F.C.Crick的主要贡献,发现了DNA双螺旋结构，建立了双螺旋模型。由此而获得诺贝尔奖。,从此，微生物学走向成熟，并和生物学科主流汇合，推到生命科学发展前沿，自身得到迅速发展，在生命科学的发展中也作出了巨大贡献,（二）微生物在生物界的分类地位,、,五界系统：R.H.Whitakker,1969原核生物界：细菌、放线菌等原生生物界：藻类、原生动物、粘菌等真菌界：酵母、霉菌动物界：,植物界：,4、六界系统：病毒界、原核生物界、真核生物界、,真菌界、动物界、植物界。,5、三域：古细菌、细菌 和真核生物,（三）微生物的作用,有益方面：,1、在自然界物质循环中作用,2、空气与水净化，污水处理,3、工农业生产：菌体，代谢产物，代谢活动,4、对生命科学的贡献,有害的方面：,引起传染病,引起食物或饲料中毒,引起食品或饲料的腐败变质,引起器材用品的发霉,植物病原微生物引起植物的病害,有些微生物可引起肿瘤,单击返回目录,微生物是生物学和生命科学基本理论研究中的理想实验对象,微生物对生命科学的贡献,利用微生物作材料，证实了核酸是一切生物的遗传物质,微生物对生命科学的贡献,三个经典实验：,1、肺炎双球菌转化实验；,2、E.coli噬菌体感染实验；,3、烟草花叶病毒拆合实验。,.微生物学是分子生物学的三大基础之一（微生物学、生物化学、遗传学)。,微生物对生命科学的贡献,4遗传学研究对象微生物化是经典遗传学发展为分子遗传学。,微生物对生命科学的贡献,5.微生物是遗传工程的“宠儿”，利用微生物的特性高效表达一切物种的优良遗传特性，是最佳实验手段。,微生物对生命科学的贡献,6.生物工程的“主角”,微生物对生命科学的贡献,细胞工程,发酵工程,酶工程,基因工程,生物工程：以生物学的理论和技术为基础，结合化工、机 械、信息等现代工程技术，运用分子生物学的最新成就工程菌的大规模培养，以生产大量有用代谢产物或发挥出它们的独特的生理功能。,7.微生物学与细胞分子水平的研究微生物学的研究与DNA重组技术微生物学与人类基因组计划,微生物对生命科学的贡献,8.其实验技术扩散到一切生命科学的研究中,微生物对生命科学的贡献,第三节 微生物学及其研究任务,1研究内容：,包括微生物的,形态结构、,生长繁殖、,生理代谢、,遗传变异、,生态分布、,分类进化等,分支,按基本问题分：普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学等,按研究对象分：细菌学、真菌学、病毒学等,按应用领域分：工业、农业、医学、食品、石油、土壤、海洋、环境、宇宙 等,微生物学的分支及应用领域：,（,）应用领域,医疗卫生保健、工农业生产、能源、资源、石油和金属矿藏开采、食品加工与保藏、环境保护等。,微生物学的主要分支学科,工业微生物研究对象与任务,（二）微生物在工业发展过程中的六个里程碑,微生物在工业发展过程中的六个里程碑,1,自然发酵与食品、饮料的酿造 世界各国劳动人民在其各自的生产实践中，逐步学会了利用有益微生物在自然接种和混菌发酵的条件下来酿造自己喜爱的风味食品和饮料，例如酒、酱、醋、泡菜、豆豉、酸牛奶、干酪和面包等。,微生物在工业发展过程中的六个里程碑,2,罐头保藏 1804年，法国厨师NAppert经过10年试验后，发明了食品的玻璃瓶罐藏技术，从而为食物的消毒灭菌和长期保藏找到了一种较为有效的方法。,微生物在工业发展过程中的六个里程碑,3,厌氧纯种发酵技术 本世纪初，在工业发酵的早期，人们首先发展了不需通气搅拌等复杂装置的厌氧纯种发酵技术，利用它来进行乙醇、丙酮、丁醇、乳酸或甘油生产。,微生物在工业发展过程中的六个里程碑,4,深层液体通气搅拌培养 40年代初，由于青霉素发酵的推动，促进了大规模液体深层通气搅拌培养技术的发展，从此，在工业发酵中占据主要地位的好氧发酵获得了飞速的发展，于是，抗生素、有机酸和酶制剂等发酵工业终于在世界各地蓬勃地建立起来了。,微生物在工业发展过程中的六个里程碑,5代谢调控理论在发酵工业上的应用 从50年代中期起，由于对微生物代谢途径和调控研究的逐步深入，在发酵工业上找到了能突破微生物代谢调控以累积有用代谢产物的手段，并很快用于大规模工业生产上，例如谷氨酸（1956）和核苷酸类物质肌苷酸（1966）的发酵生产等。,微生物在工业发展过程中的六个里程碑(六）,参考书,微生物学 黄秀梨主编,微生物学教程 周德庆著,工业微生物学 岑沛霖 蔡谨编著,微生物学 现代生物学精要速览,微生物生物学 （美）M.T.马迪根、J.M.马丁克 、J.帕克著 杨文博等译,.,