工业微生物基础.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,*,第二章 工业微生物基础,1,、微生物的特点,2,、常见的工业微生物,3,、工业微生物菌种的分离和选育,4,、工业微生物菌种的改良,5,、工业微生物菌种的保藏,6,、工业微生物菌种的扩大培养,教 学 内 容,第一个观察到球形、杆状和螺旋形细菌的是荷兰人,列文虎克,微生物学的开山鼻祖,第一个观测到血液里的红细胞、第一个观察到水体等环境里的微生物，并画出图形,1680年成为英国皇家学会会员、世界名人,微生物定义,微生物是一切微小生物的总称，它们是一些个体微小、结构简单、需借助显微镜的帮助才能看清其外形的低等生物；它们有的是单细胞，有的是多细胞，还有些没有细胞结构。,第一节 微生物的特点,（一）种类多、分布广,由于微生物的食谱极广、生长要求不高以及生长繁殖速度特别快等原因，使得它们在自然界中分布极其广泛，上至天空下至深海，到处都有微生物存在。,例如：,沙漠中一克砂土中也有十多万个微生物存在。,在人的肠道中始终聚居着,l00-400,种微生物，它们是肠道的正常菌群，菌体总数可达,100,万亿。,一个感冒者的喷嚏可以含有多达,8500,万个细菌。,（二）体积小、表面积大,微米级，如细菌：,2,微米,1500,个大肠杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长，而,10,亿个大肠杆菌加在一起才有一粒芝麻大。,一块边长为,10,厘米的豆腐切成,1,厘米的正方形小块,表面积增加,10,倍。,大肠杆菌的比表面积是人体的,30,万倍。也就是说与人体等重的大肠杆菌的表面积是人体表面积的,30,万倍。,（三）生长旺、繁殖快,微生物具有极高的繁殖速度，其中以二均分裂方式繁殖的细菌尤为突出。例如，大肠杆菌在,37,下以通常所说的,20,分钟分裂一次计，则一个细胞经,48h,后可产生,2.2x10,43,个后代。,由于微生物的个体一般都是单细胞或接近于单细胞，利用物理或化学的人工诱变处理后，容易使它们的遗传性质发生变异，从而改变微生物的代谢途径，产生新菌种。,许多抗生素生产菌株，都是经过诱变处理提高产量的，例如青霉素产生菌，最初每毫升发酵液只有几十个单位青霉素。经菌种诱变处理已提高到几万单位。总之，可用微生物容易变异的特性来提高菌种的生产能力或筛选新菌种。,（一）微生物大致分类：,微,生,物,细胞型,非细胞型：如病毒、类病毒等；,原核微生物：如细菌、放线菌、立克次氏体等；,真核微生物：如酵母、霉菌、单细胞藻类等；,第二节 工业生产中常见微生物,1,、原核微生物,原核微生物细胞内有明显的核区，但没有核膜、核仁，化学组成主要是,DNA,。,2,、真核微生物,真核微生物的细胞有具体的细胞核，细胞核有核仁、核膜和一至数条,DNA,构成的染色体。,3,、非细胞微生物,非细胞微生物没有完整的细胞结构。仅含有一种类型的核酸,(DNA,或,RNA),，不能进行独立的代谢作用。,（二）工业常用微生物,工业上常用到的微生物和经常遇到的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、,霉菌和病毒。,工业化菌种的要求,能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成,产物,有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的,可操作性要强,遗传性能要相对稳定,不易感染它种微生物或噬菌体,产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病,菌无关）,生产特性要符合工艺要求,1,、细菌,细菌是自然界中分布最广，数量最多，与人类关系最密切的一类微生物。,（,1,）形状,细菌为单细胞微生物，分裂繁殖，体积很小，直径约,0.5,微米，长度约,0.5-5,微米。,具有杆状、球状、螺旋状等基本形态。,A,球菌,C,螺旋菌,B,杆菌,（,2,）结构,细菌的细胞在原核生物中具有代表性，它主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、类核及内含物等构成。有些细胞还有荚膜或鞭毛；有的细胞可形成芽孢。,下图细菌细胞的结构模式图。,1,细胞质膜,2,细胞壁,3,荚膜,4,异染颗粒,5,伞膜,6,鞭毛,7,色素体,8,脂质颗粒,9,中体,10,核糖体,11,类核,12,横隔壁,（,3,）发酵常用细菌,主要是杆菌,如枯草芽孢杆菌,生产蛋白酶、淀粉酶,乳酸杆菌,生产乳酸,丙酮,-,丁醇梭状芽孢杆菌,生产丙酮、丁醇,醋酸杆菌,生产醋酸,北京棒状杆菌,生产谷氨酸,产氨短杆茵,生产氨基酸、核苷酸,2,、放线菌,放线菌是因在培养基表面上的菌落呈放射状而得名。,（,1,）形态图,（,2,）用途,最大的经济价值是产生能抑制其他微生物生长的,抗生素,。可用于治疗人和动植物的疾病。,到目前为止，从自然界发现和分离了,5500,种以上的抗生素，其中大约,2/3,是由放线菌产生。,此外放线菌用来生产,维生素、酶制剂,等。,还在,甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理,等,方面也有所应用。,3,、酵母菌,酵母菌是单细胞真核微生物。,（,1,）形态,酵母菌的形态多种多样，其菌体细胞以卵形为主，其次有球形、椭圆形、柠檬形、腊肠形及荷藕形等。,酵母的芽与出芽,（,2,）在发酵工业中的应用,酵母在发酵生产中有着特别重要的地位。古代开始使用酵母，比如烤制面包，发馒头，后来进行酒精、甘油生产。,在发酵工业中常用的酵母菌主要有酿酒酵母菌属和假丝酵母菌属，前者可用于生产酒精、啤酒、白酒、葡萄酒和各种果子酒等；,近年来，又应用酵母生产各种有机酸，如柠檬酸、反丁烯二酸、脂肪酸等。,由于酵母细胞内含有丰富的蛋白质、维生素和各种酸，所以，酵母细胞本身又是医药、化工和食品工业的重要原料。,如单细胞蛋白,(,一种饲料蛋白,),、酵母片、核糖核酸、核苷酸、辅酶,A,及酶制剂等。,4,、霉菌,霉菌亦称丝状真菌，是真菌的主要代表。,凡生长在营养基质上形成绒毛状、蛛丝网状或絮状菌丝体的，如根霉、毛霉、曲霉、青霉等真菌，统称为霉菌。,依靠孢子繁殖。,发酵工业应用,传统,酿酒、制酱和做其他发酵食品。,近代发酵工业中，更是广泛利用霉菌来生产酒精、有机酸、抗生素、维生素、激素、酶制剂等多种有用产品。,5,、病毒,病毒是一类比细菌小，没有细胞结构，不能独立生活的微生物。,病毒虽然个体极小、结构简单、但是它们却能使人致病，如感冒、麻疹、脑炎等，也能引起家畜、家禽、农作物和树木等病害，如猪瘟、鸡瘟、烟草花叶病、苹果花叶病等。,（,1,）噬菌体,（,2,）植物病毒,（,3,）类病毒和朊病毒,类病毒：没有蛋白质外壳的单链,RNA,分子。,例如：仓鼠肿瘤。,朊病毒：不含任何核酸的小分子无免疫原性的疏水,蛋白质分子，能侵染动物并可在宿主细胞内增殖。,例如：疯牛病。,（,4,）动物病毒,烟草花叶病毒(线形),流行性感冒病毒（,influenza virus）,流行性感冒病毒，简称流感病毒，有甲、乙、丙三型，其中，甲型流感病毒是反复流行最为频繁和引起流感全球流行的重要病原体。,流感病毒的电镜照片,冠状病毒,严重急性呼吸综合症(非典）,(,Severe Acute Respiratory,Syndrome,SARS),非典型肺炎的“元凶”冠状病毒,获得性免疫缺陷综合症,acquired immune deficiency syndrome,AIDS,人类免疫缺陷病毒,（,human immune-deficiency virus,HIV),有利的应用,在医药上制成疫苗，用于预防疾病，如用狂犬疫苗预防狂犬病，用绿脓杆菌的病毒来治疗烧伤病人感染绿脓杆菌。,本章小结,微生物的发现,微生物的特点,常见工业微生物,工业微生物的应用,