微生物資源開(kāi)發(fā)與利用學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1微生物資源開(kāi)發(fā)微生物資源開(kāi)發(fā)(kif)與利用與利用第一頁(yè)，共49頁(yè)。2一、微生物及其特點(diǎn)一、微生物及其特點(diǎn)(tdin)(tdin) 微生物是微小生物的總稱，一般只有微生物是微小生物的總稱，一般只有(zhyu)(zhyu)借助顯微鏡才借助顯微鏡才能其進(jìn)行觀察。能其進(jìn)行觀察。 微生微生物物病毒病毒(bngd)(bngd)原核生物：原核生物：真細(xì)菌、古生菌真細(xì)菌、古生菌真核生物：真核生物：真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、 單細(xì)胞藻類、單細(xì)胞藻類、 原生動(dòng)物等原生動(dòng)物等第1頁(yè)/共49頁(yè)第二頁(yè)，共49頁(yè)。3微生物既是人類微生物既是人類(rnli)(rnli)的的敵人，更是

2、人類敵人，更是人類(rnli)(rnli)的的朋友！朋友！ 1. 1. 人類時(shí)時(shí)刻刻人類時(shí)時(shí)刻刻(sh sh k k)(sh sh k k)與微生物與微生物“共存共存”。 是是 禍？是禍？是 福？福？ 在近代科學(xué)中，對(duì)人類福利最大的在近代科學(xué)中，對(duì)人類福利最大的一門科學(xué)算是微生物學(xué)了。一門科學(xué)算是微生物學(xué)了。 微生物與人類關(guān)系的重要性，你怎微生物與人類關(guān)系的重要性，你怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分。但微生物是一把十分么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分。但微生物是一把十分鋒利的雙刃劍，它們?cè)诮o人類帶來(lái)巨大鋒利的雙刃劍，它們?cè)诮o人類帶來(lái)巨大(jd)(jd)利益的同時(shí)也帶來(lái)利益的同時(shí)也帶來(lái)“殘忍殘忍”的的破壞。它給人類帶來(lái)的利益不僅

3、是享受破壞。它給人類帶來(lái)的利益不僅是享受，而且實(shí)際上涉及到人類的生存。，而且實(shí)際上涉及到人類的生存。第2頁(yè)/共49頁(yè)第三頁(yè)，共49頁(yè)。4 （1 1）16641664年，英國(guó)人虎克（年，英國(guó)人虎克（Robert HookeRobert Hooke）曾用原始的顯微）曾用原始的顯微鏡對(duì)生長(zhǎng)在皮革表面及薔薇枯葉鏡對(duì)生長(zhǎng)在皮革表面及薔薇枯葉(k y)(k y)上的霉菌進(jìn)行觀察。上的霉菌進(jìn)行觀察。2. 2. 微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立(jinl)(jinl)與與發(fā)展發(fā)展第3頁(yè)/共49頁(yè)第四頁(yè)，共49頁(yè)。516761676年，微生物學(xué)年，微生物學(xué)(wi shn(wi shn w

4、 xu) w xu)的先驅(qū)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（荷蘭人列文虎克（AntonyAntony van leeuwenhoek van leeuwenhoek）首次）首次觀察到了細(xì)菌。他沒(méi)有上觀察到了細(xì)菌。他沒(méi)有上過(guò)大學(xué)，是一個(gè)只會(huì)荷蘭過(guò)大學(xué)，是一個(gè)只會(huì)荷蘭語(yǔ)的小商人，但卻在語(yǔ)的小商人，但卻在16801680年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。會(huì)員。第4頁(yè)/共49頁(yè)第五頁(yè)，共49頁(yè)。6（2 2）微生物學(xué)）微生物學(xué)(wi shn(wi shn w w xu)xu)的奠基的奠基法國(guó)人巴斯德（法國(guó)人巴斯德（Louis PasteurLouis Pasteur） （18221822189518

5、95）德國(guó)人柯赫（德國(guó)人柯赫（Robert KochRobert Koch）（ 1843 184319101910）第5頁(yè)/共49頁(yè)第六頁(yè)，共49頁(yè)。7微生物學(xué)微生物學(xué)(wi (wi shnshn w xu) w xu)的奠基的奠基巴斯德巴斯德 (1) (1) 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(fxin)(fxin)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的；并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的；(2) (2) 徹底否定了徹底否定了“自然發(fā)生自然發(fā)生(fshng)”(fshng)”學(xué)說(shuō)；學(xué)說(shuō)；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病酒病”和和“蠶病蠶病”著名的曲頸瓶試驗(yàn)無(wú)可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含

6、有微生物，著名的曲頸瓶試驗(yàn)無(wú)可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。(3) (3) 免疫學(xué)免疫學(xué)預(yù)防接種預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗首次制成狂犬疫苗(4)(4)其他貢獻(xiàn)其他貢獻(xiàn)巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：60606565作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物第6頁(yè)/共49頁(yè)第七頁(yè)，共49頁(yè)。8柯赫柯赫a a）細(xì)菌）細(xì)菌(xjn)(xjn)純培養(yǎng)方法的建立純培養(yǎng)方法的建立土豆土豆(tdu)(tdu)切面切面 營(yíng)養(yǎng)明膠營(yíng)養(yǎng)明膠 營(yíng)養(yǎng)瓊脂營(yíng)養(yǎng)瓊脂（平皿）（平皿）（1 1）微生物學(xué)）微生物學(xué)(wi shn(wi shn w xu) w

7、xu)基本操作技基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)術(shù)方面的貢獻(xiàn)b b）設(shè)計(jì)了各種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)各種微生物的培養(yǎng)設(shè)計(jì)了各種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)各種微生物的培養(yǎng)c c）流動(dòng)蒸汽滅菌流動(dòng)蒸汽滅菌d d）染色觀察和顯微攝影染色觀察和顯微攝影第7頁(yè)/共49頁(yè)第八頁(yè)，共49頁(yè)。9（2 2）對(duì)病原細(xì)菌的研究）對(duì)病原細(xì)菌的研究(ynji)(ynji)作出了突出的貢獻(xiàn)：作出了突出的貢獻(xiàn)：a a）具體證實(shí)）具體證實(shí)(zhngsh)(zhngsh)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；b b）發(fā)現(xiàn)）發(fā)現(xiàn)(fxin)(fxin)了肺結(jié)核病的病原菌；（了肺結(jié)核病的病原菌；（19051905年獲諾

8、貝爾獎(jiǎng)）年獲諾貝爾獎(jiǎng)）c c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則 著名的柯赫原則著名的柯赫原則1 1、 在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；2 2 、要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來(lái)；、要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來(lái)；3 3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會(huì)、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會(huì) 重復(fù)發(fā)生；重復(fù)發(fā)生；4 4 、從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來(lái)。、從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來(lái)。第8頁(yè)/共49頁(yè)第

9、九頁(yè)，共49頁(yè)。103. 3. 微生物的特點(diǎn)微生物的特點(diǎn)(tdin)(tdin)個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、胃口大、食譜廣、個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、胃口大、食譜廣、繁殖繁殖(fnzh)(fnzh)快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、布廣、種類多、變異易、抗性強(qiáng)種類多、變異易、抗性強(qiáng)第9頁(yè)/共49頁(yè)第十頁(yè)，共49頁(yè)。11食譜食譜(shp)(shp)廣：廣： 微生物獲取營(yíng)養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜微生物獲取營(yíng)養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜(shp)(shp)之廣之廣是動(dòng)植物完全無(wú)法相比的！是動(dòng)植物完全無(wú)法相比的！ 纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油(shyu)(shyu)、

10、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚類、氰化物、各種有機(jī)物、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚類、氰化物、各種有機(jī)物均可被微生物作為糧食均可被微生物作為糧食第10頁(yè)/共49頁(yè)第十一頁(yè)，共49頁(yè)。12繁殖繁殖(fnzh)(fnzh)快：快：2424小時(shí)小時(shí)(xiosh)(xiosh)后：后： 4722366500 4722366500萬(wàn)億個(gè)后代，重量達(dá)到：萬(wàn)億個(gè)后代，重量達(dá)到：47224722噸噸4848小時(shí)小時(shí)(xiosh)(xiosh)后：后：2.2 2.2 10 43 10 43個(gè)后代，重量達(dá)到個(gè)后代，重量達(dá)到2.2 2.2 10 25 10 25 噸噸相當(dāng)于相當(dāng)于40004000個(gè)地球個(gè)地球(dqi)

11、(dqi)的重量！的重量！大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10 10 1212 克，平均克，平均2020分鐘繁殖一代分鐘繁殖一代一頭一頭500 500 kgkg的食用公牛，的食用公牛，2424小時(shí)生產(chǎn)小時(shí)生產(chǎn) 0.5 0.5 kgkg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì), ,而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的糖液（如糖蜜）而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，和氨水為原料，2424小時(shí)可以生產(chǎn)小時(shí)可以生產(chǎn) 50000 50000 kgkg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。第11頁(yè)/共49頁(yè)第十二頁(yè)，共49頁(yè)。13易培養(yǎng)易培養(yǎng)(piyng)(piyng)： 很多微生物都可以非常方便地進(jìn)行很多微生物都可以

12、非常方便地進(jìn)行(jnxng)(jnxng)人工培養(yǎng)！人工培養(yǎng)！數(shù)量數(shù)量(shling)(shling)大：大： 在自然界中（土壤、水體、空氣，動(dòng)植物體內(nèi)和體表）在自然界中（土壤、水體、空氣，動(dòng)植物體內(nèi)和體表）都生存有大量的微生物！都生存有大量的微生物！第12頁(yè)/共49頁(yè)第十三頁(yè)，共49頁(yè)。14變異變異(biny)(biny)易：易：個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、且多與外界環(huán)境直接接觸個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、且多與外界環(huán)境直接接觸繁殖繁殖(fnzh)(fnzh)快、快、 數(shù)量多數(shù)量多 短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異(biny)(biny)后代后代突變率：突變率：1010-5-5 10 10-10-10第

13、13頁(yè)/共49頁(yè)第十四頁(yè)，共49頁(yè)。15抗（逆）性強(qiáng)：抗（逆）性強(qiáng)：抗熱：有的細(xì)菌能在抗熱：有的細(xì)菌能在265265個(gè)大氣壓，個(gè)大氣壓，250 250 的條件下生長(zhǎng)；的條件下生長(zhǎng)； 自然界中細(xì)菌生長(zhǎng)的最高溫度自然界中細(xì)菌生長(zhǎng)的最高溫度(wnd)(wnd)可以達(dá)到可以達(dá)到113 113 ； 有些細(xì)菌的芽孢，需加熱煮沸有些細(xì)菌的芽孢，需加熱煮沸8 8小時(shí)才被殺死小時(shí)才被殺死抗寒：有些微生物可以抗寒：有些微生物可以(ky)(ky)在在12 12 3030的低溫生長(zhǎng)的低溫生長(zhǎng)抗酸堿：細(xì)菌能耐受并生長(zhǎng)抗酸堿：細(xì)菌能耐受并生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)的的pHpH范圍：范圍：pH pH 0.

14、5 130.5 13耐滲透壓：耐滲透壓：蜜餞、腌制品，飽和鹽水（蜜餞、腌制品，飽和鹽水（NaCl, 32%)NaCl, 32%)中中 都有微生物生長(zhǎng)都有微生物生長(zhǎng)抗壓力：抗壓力：有些細(xì)菌可在有些細(xì)菌可在14001400個(gè)大氣壓下生長(zhǎng)個(gè)大氣壓下生長(zhǎng)第14頁(yè)/共49頁(yè)第十五頁(yè)，共49頁(yè)。164. 4. 新世紀(jì)的微生物學(xué)新世紀(jì)的微生物學(xué)(wi shn(wi shn w xu) w xu) 20 20世紀(jì)世紀(jì)4040年代后，微生物自身的特點(diǎn)使其成為生物學(xué)年代后，微生物自身的特點(diǎn)使其成為生物學(xué)研究的研究的“明星明星”，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到了整個(gè)生

15、命科學(xué)發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科了整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科學(xué)的發(fā)展中作出了巨大學(xué)的發(fā)展中作出了巨大(jd)(jd)的貢獻(xiàn)。的貢獻(xiàn)。 微生物學(xué)微生物學(xué)(wi shn(wi shn w xu) w xu)與生物學(xué)發(fā)展的主流匯合、交叉與生物學(xué)發(fā)展的主流匯合、交叉，獲得了全面、深入的發(fā)展，獲得了全面、深入的發(fā)展第15頁(yè)/共49頁(yè)第十六頁(yè)，共49頁(yè)。171 1微生物自身微生物自身(zshn)(zshn)的特點(diǎn)（共性和特性）將會(huì)更加受到關(guān)注和利用的特點(diǎn)（共性和特性）將會(huì)更加受到關(guān)注和利用其中：其中：t 以微生物為研究材料以微生物為研究材料(cilio)(cilio)繼

16、續(xù)對(duì)一些基本生命現(xiàn)象進(jìn)行研究；繼續(xù)對(duì)一些基本生命現(xiàn)象進(jìn)行研究；t 微生物產(chǎn)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)(chny)(chny)的開(kāi)發(fā)；的開(kāi)發(fā)；t 重要致病菌的特點(diǎn)及其防治；重要致病菌的特點(diǎn)及其防治；t 極端環(huán)境的微生物的研究；極端環(huán)境的微生物的研究；共性：微生物具有其他生物共有的基本生物學(xué)特性：生長(zhǎng)、共性：微生物具有其他生物共有的基本生物學(xué)特性：生長(zhǎng)、 繁殖、代謝、共用一套遺傳密碼等，甚至其基因組繁殖、代謝、共用一套遺傳密碼等，甚至其基因組 上含有與高等生物同源的基因，充分反映了生物高上含有與高等生物同源的基因，充分反映了生物高 度的統(tǒng)一性。度的統(tǒng)一性。特性：微生物具有其它生物不具備的生物學(xué)特性，例如可在特性

17、：微生物具有其它生物不具備的生物學(xué)特性，例如可在 其他生物無(wú)法生存的極端環(huán)境下生存和繁殖，具有其其他生物無(wú)法生存的極端環(huán)境下生存和繁殖，具有其 他生物不具備的代謝途徑和功能，反映了微生物極其他生物不具備的代謝途徑和功能，反映了微生物極其 豐富的多樣性。豐富的多樣性。微生物自身特性的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、利用：例如降解性塑料，分解纖維素、生產(chǎn)微生物自身特性的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、利用：例如降解性塑料，分解纖維素、生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白等。單細(xì)胞蛋白等。借助（利用）微生物特點(diǎn)的基因工程產(chǎn)業(yè)：利用微生物生產(chǎn)藥物、借助（利用）微生物特點(diǎn)的基因工程產(chǎn)業(yè)：利用微生物生產(chǎn)藥物、疫苗等。疫苗等。第16頁(yè)/共49頁(yè)第十七頁(yè)，共49頁(yè)。18

18、第17頁(yè)/共49頁(yè)第十八頁(yè)，共49頁(yè)。19發(fā)酵過(guò)程控制發(fā)酵過(guò)程控制FERMENTATIONProcess ControlFermentation engineeringFermentation engineering上游上游(shngyu)(shngyu)工程工程UPSTREAM UPSTREAM PROCESSESPROCESSES下游下游(xiyu)(xiyu)工程工程DOWNSTREAM DOWNSTREAM PROCESSESPROCESSES發(fā)酵工程發(fā)酵工程(gngchng)(gngchng)組成組成從廣義上講，由三部從廣義上講，由三部分組成：分組成： 上游工程上游工程(gngchn

19、g)(gngchng)、發(fā)酵、發(fā)酵工程工程(gngchng)(gngchng)、下游工程下游工程(gngchng)(gngchng)第18頁(yè)/共49頁(yè)第十九頁(yè)，共49頁(yè)。20UPSTREAM PROCESSESUPSTREAM PROCESSES- - 菌種菌種- - 菌種擴(kuò)大培養(yǎng)菌種擴(kuò)大培養(yǎng) 培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基配制(pizh)(pizh) 滅菌滅菌- - 接種接種發(fā)酵過(guò)程控制發(fā)酵過(guò)程控制上游上游(shngyu)(shngyu)工程工程Fermentation engineeringFermentation engineering第19頁(yè)/共49頁(yè)第二十頁(yè)，共49頁(yè)。21DOWNSTREAM P

20、ROCESSESDOWNSTREAM PROCESSES- - 產(chǎn)品分離提純產(chǎn)品分離提純- - 廢物處理廢物處理(chl)(chl) 副產(chǎn)物回收利用副產(chǎn)物回收利用發(fā)酵過(guò)程控制發(fā)酵過(guò)程控制下游下游(xiyu)(xiyu)工程工程 發(fā)酵發(fā)酵(f jio)(f jio)工程工程第20頁(yè)/共49頁(yè)第二十一頁(yè)，共49頁(yè)。22第21頁(yè)/共49頁(yè)第二十二頁(yè)，共49頁(yè)。23第22頁(yè)/共49頁(yè)第二十三頁(yè)，共49頁(yè)。24第23頁(yè)/共49頁(yè)第二十四頁(yè)，共49頁(yè)。25（1 1）、傳統(tǒng)）、傳統(tǒng)(chuntng)(chuntng)發(fā)酵發(fā)酵l最初發(fā)酵是用來(lái)描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)最初發(fā)酵是用來(lái)描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，或者是指酒的生產(chǎn)過(guò)程。生氣泡的現(xiàn)象，或者是指酒的生產(chǎn)過(guò)程。第24頁(yè)/共49頁(yè)第二十五頁(yè)，共49頁(yè)。26第25頁(yè)/共49頁(yè)第二十六頁(yè)，共49頁(yè)。27 （2 2）獲得）獲得(hud)(hud)發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵產(chǎn)品的條件條件（1 1）定義：是指利用生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生的酶對(duì)無(wú)機(jī)或）定義：是指利用生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生的酶對(duì)無(wú)機(jī)或有機(jī)原料進(jìn)行生物加工獲得產(chǎn)品；