緒論 應(yīng)用微生物技術(shù)(于淑萍)(二版) 教學(xué)課件

1、微生物根底1第一章 緒論2第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)微生物：是一大群形體體積微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，肉眼視之不見的單細(xì)胞，多細(xì)胞，甚至無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的總稱。3第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為：10034 10 12 噸4第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)每張紙幣帶細(xì)菌：900萬(wàn)個(gè)5人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：皮膚外表：平均10萬(wàn)個(gè)細(xì)菌/平方厘米；口腔：細(xì)菌種類超過500種；腸道：微生物總量達(dá)100萬(wàn)億;糞便干重的1/3是細(xì)菌，每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為：1000億個(gè)；第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)6每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌，重感冒患 者為8500萬(wàn)第一節(jié) 微生物

2、及微生物學(xué)7 微生物是一把典型的雙刃劍，它們?cè)诮o人類帶來(lái)巨大利益的同時(shí)也帶來(lái)“殘忍的破壞，可以這么說，微生物既是人類的敵人又是人類的朋友。 以下我們從幾個(gè)大的方面體會(huì)一下微生物與人類的關(guān)系： 1. 人類健康 病原體、抗生素 2. 工業(yè) 產(chǎn)品腐敗、發(fā)酵產(chǎn)品 3. 農(nóng)業(yè) 農(nóng)產(chǎn)品霉變、農(nóng)業(yè)栽培、生物農(nóng)藥 4. 環(huán)境 環(huán)境污染、物質(zhì)循環(huán)、環(huán)境保護(hù)第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)8第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)微生物的種類原核微生物：（由原核細(xì)胞構(gòu)成的）細(xì)菌具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物：病毒 亞病毒真核微生物（由真核細(xì)胞構(gòu)成的）真菌單細(xì)胞藻類原生動(dòng)物草履蟲水綿放線菌其他：藍(lán)細(xì)菌，支原體，衣原體等9微生物的

3、特點(diǎn)： 1.個(gè)體極小 微生物的個(gè)體極其微小，表示微生物大小的單位是微米1米106微米或納米1米109納米。 2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 微生物多為單細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)菌，放線菌，有些為簡(jiǎn)單得多細(xì)胞結(jié)構(gòu)真菌，藻類，少數(shù)為非細(xì)胞結(jié)構(gòu)病毒。第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)103.生長(zhǎng)繁殖快 大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10 12 克，平均20分鐘繁殖一代。48小時(shí)后：2.2 10 43個(gè)后代，重量到達(dá)2.2 10 25 噸。相當(dāng)于4000個(gè)地球的重量！ 一頭500 kg的食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn) 0.5 kg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和氨水為原料，24小時(shí)可以生產(chǎn) 50000 kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。 第一節(jié) 微生物及微

4、生物學(xué)114.種類多，分布廣 微生物幾乎無(wú)處不在，無(wú)孔不入。在高溫、低溫、高酸、高鹽、高堿等極端環(huán)境中也有微生物存在。 第一節(jié) 微生物及微生物學(xué) 微生物種類繁多，迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬(wàn)種，有人估計(jì)目前的種只占地球上實(shí)際存在的微生物總數(shù)的20%，但在人類生產(chǎn)和生活中僅開發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種數(shù)的1%。 125.適應(yīng)性強(qiáng)，易變異 微生物的適應(yīng)性很強(qiáng)。微生物容易受到環(huán)境條件的影響而發(fā)生變異，盡管變異發(fā)生的時(shí)機(jī)只有百萬(wàn)分之一到百億分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變異的后代 。第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)13微生物的命名第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)瑞典植物學(xué)家林奈(CLinna

5、eus)在分類學(xué)上最大的奉獻(xiàn)是創(chuàng)立雙名法(binomial nomenclature)，解決生物名稱的糾紛。14雙名法： 學(xué)名屬名種名命名人姓氏 學(xué)名都是用拉丁文書寫，屬名用名詞，第一個(gè)字母大寫，種名用形容詞，第一個(gè)字母小寫。屬名和種名都用斜體表示。 例如我們所熟悉的大腸埃希氏桿菌，其學(xué)名為Escherichia coli Castellani and Chalmers，簡(jiǎn)稱。如果菌株只鑒定到屬，未能確定其種名，那么只以屬名命名，如：芽孢桿菌Bacillus。第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)15微生物學(xué)：是生命科學(xué)的一個(gè)重要分支，是研究微生物的類型、分布、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝、生長(zhǎng)繁殖、遺傳、進(jìn)化，以及與

6、人類、動(dòng)物、植物等相互關(guān)系的一門科學(xué)。 微生物學(xué)的開展史第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)史前期8000年前-1676年初創(chuàng)期1676年-1861年奠基期1861年-1897年發(fā)展期1897年-1953年成熟期1953年-至今Antony van LeeuwenhoekLouis Pasteur Robert KochE. BuchnerJ. WatsonF. Crick161.史前期8000 年前-1676 年 這一時(shí)期的特點(diǎn)：低水平的應(yīng)用階段。 在史前期，世界各國(guó)人民在自己的生產(chǎn)實(shí)踐中都積累了許多利用有益微生物和防治有害微生物的經(jīng)驗(yàn)。例如發(fā)面、天然果酒和啤酒釀造、牛乳和乳制品的發(fā)酵以及利用霉菌來(lái)治療

7、一些疾病等，但當(dāng)時(shí)應(yīng)用水平最高并獨(dú)樹一幟的應(yīng)用應(yīng)該首推我國(guó)人民在制曲釀酒方面的偉大創(chuàng)造。第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)172.初創(chuàng)期1676 年-1861 年 這一時(shí)期的特點(diǎn)：形態(tài)描述和分門別類的階段。 第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)荷蘭商人安東.列文虎克Antony van Leeuwenhoek，1632 - 1723，是真正看見并描述微生物的第一個(gè)人。他的最大奉獻(xiàn)是利用自制的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微生物世界當(dāng)時(shí)被稱之為微小動(dòng)物。18第一節(jié) 微生物及微生物學(xué) 顯微鏡構(gòu)造簡(jiǎn)單，僅一個(gè)透鏡安裝在兩片金屬薄片的中間，在透鏡前面有一根金屬短棒，在棒的尖端擱上需要觀察的樣品，通過調(diào)焦螺旋調(diào)節(jié)焦距。193.奠基期1861

8、年-1897 年 這一時(shí)期的特點(diǎn)：從形態(tài)描述推進(jìn)到生理水平的研究階段。 十九世紀(jì)中期，以法國(guó)的巴斯德和德國(guó)的柯赫為代表的科學(xué)家揭示了微生物才是造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了別離、培養(yǎng)、接種和滅菌等一系列獨(dú)特的微生物技術(shù)，從而奠定了微生物學(xué)的根底，同時(shí)開辟了醫(yī)學(xué)和工業(yè)微生物等分支學(xué)科。巴斯德和柯赫是微生物學(xué)的奠基人。 第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)201 巴斯德Louis Pasteur，1822-1895 第一節(jié) 微生物及微生物學(xué) 巴斯德原來(lái)是化學(xué)家，在化學(xué)領(lǐng)域中作出過重要的奉獻(xiàn)，后來(lái)又轉(zhuǎn)向于微生物學(xué)的研究領(lǐng)域，所做的工作為微生物學(xué)的建立和開展作出了卓越的奉獻(xiàn)。21第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)巴

9、斯德的主要奉獻(xiàn)：以著名的“曲頸瓶實(shí)驗(yàn)證實(shí)了微生物的存在，推翻了自然發(fā)生說。曲頸瓶實(shí)驗(yàn) 初步應(yīng)用免疫學(xué)，利用預(yù)防接種法治療疾病首次制成狂犬疫苗。證實(shí)了發(fā)酵作用與微生物活動(dòng)有關(guān)。創(chuàng)造了巴斯德消毒法。22第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)曲頸瓶實(shí)驗(yàn)23(2) 柯赫1843-1910第一節(jié) 微生物及微生物學(xué) 柯赫是著名的細(xì)菌學(xué)家，由于他曾經(jīng)是 一名醫(yī)生，因此對(duì)病原細(xì)菌的研究作出了突出的奉獻(xiàn)。24柯赫的主要奉獻(xiàn)：第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；1905年獲諾貝爾獎(jiǎng)。炭疽桿菌提出了著名的柯赫法那么證明某種微生物是否為某種疾病病原體的根本原那么?？潞辗敲吹於宋⑸?/p>

10、根本操作技術(shù)根底。用固體培養(yǎng)基別離純化微生物的技術(shù)，這是進(jìn)行微生物學(xué)研究的根本前提，這項(xiàng)技術(shù)一直沿用至今。25第一節(jié) 微生物及微生物學(xué)炭疽桿菌26第一節(jié) 微生物及微生物學(xué) 從動(dòng)植物的患者體內(nèi)別離 出病原物 進(jìn)行純培養(yǎng) 回接到同樣類型的動(dòng)植物體，引起同樣的病癥 再別離得到與第二步一致的菌系柯赫法那么274.開展期1897 年-1953 年 第一節(jié) 微生物及微生物學(xué) 1897年，德國(guó)科學(xué)家畢希納 E. Buchner用無(wú)細(xì)胞酵母菌壓榨汁中的“酒化酶對(duì)葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵成功，從而開創(chuàng)了微生物生化研究的新時(shí)代。此后，微生物生理代謝研究就蓬勃地開展起來(lái)了。285.成熟期1953 年-至今 第一節(jié) 微生物

11、及微生物學(xué) 1953 年 2 月 28 日， Watson和 Crick建立了DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)理論， 奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的根底，整個(gè)生命科學(xué)由此展開了新的一頁(yè)。同樣也是微生物學(xué)開展史上成熟期到來(lái)的標(biāo)志。他們倆因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。29一、醫(yī)藥領(lǐng)域 第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用1.醫(yī)療診斷 1尿液、大便的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn) 2腦脊液的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn) 3穿刺液標(biāo)本的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn) 4血液、骨髓等的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)30第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用 樣品采集 初步檢驗(yàn)活菌數(shù)、直接鏡檢(涂片染色鏡檢) 別離培養(yǎng) (包括增菌培養(yǎng)和直接平板培養(yǎng)) 初篩試驗(yàn) 純培養(yǎng) 全面鑒定檢驗(yàn)程序312.藥品生產(chǎn)第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用1抗生素：是生

12、物在其生命活動(dòng)過程中所產(chǎn)生的，能 在卑微濃度下有選擇地抑制或影響他種生物功能的有機(jī)物質(zhì)。常見抗生素2微生物藥物抗生素、酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑等微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)：菌種的獲得 高產(chǎn)菌株的選育 菌種保藏 發(fā)酵工藝條件確實(shí)定 發(fā)酵產(chǎn)物的別離提取32第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用抗生素種類產(chǎn)生菌化學(xué)結(jié)構(gòu)作用對(duì)象作用機(jī)制青霉素真菌產(chǎn)生內(nèi)酰胺類抗G+細(xì)菌影響細(xì)胞壁合成鏈霉素放線菌產(chǎn)生氨基糖甙類抗G細(xì)菌影響蛋白質(zhì)合成紅霉素放線菌產(chǎn)生大環(huán)內(nèi)酯類抗G+細(xì)菌影響蛋白質(zhì)合成多粘菌素細(xì)菌產(chǎn)生多肽類抗G細(xì)菌影響細(xì)胞膜通透性四環(huán)素放線菌產(chǎn)生四環(huán)素類抗病毒影響蛋白質(zhì)合成灰黃霉素真菌產(chǎn)生多烯類抗真菌、病毒影響核酸合成333基因

13、工程藥物：對(duì)已確定對(duì)某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì)，通過基因操作技術(shù)將能夠表達(dá)該蛋白質(zhì)的基因放大并轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，再通過受體細(xì)胞的繁殖，大規(guī)模生產(chǎn)該種蛋白質(zhì)。第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用34二、食品領(lǐng)域 微生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用主要是利用微生物的發(fā)酵原理為人類提供酒精飲料、調(diào)味品，乳制品等。 1.酒精的發(fā)酵原理及工藝 原理： 工藝：第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用麥芽糖 2葡萄糖 乙醇+CO2 大麥 浸泡 發(fā)芽 烘焙 去根、貯存 粉碎 糖化 加酒花煮沸過濾 麥芽汁 接種酵母 主發(fā)酵 后發(fā)酵 過濾或離心 灌裝 成品352.酸牛乳的發(fā)酵原理及工藝原理：葡萄糖 乳酸工藝：合格鮮牛乳 熱處理殺菌9095 30

14、min 均質(zhì) 4445 參加發(fā)酵劑3% 裝瓶43 保溫至pH4.5 4 保存34周 3.味精的發(fā)酵原理及工藝原理：工藝：第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用2葡萄糖+2NH3+3O2 谷氨酸+2CO2+6H2O葡萄糖經(jīng)糖酵解EMP或己糖磷酸支路HMP 丙酮酸 乙酰CoA TCA三羧酸循環(huán)a-酮戊二酸 L-谷氨酸36三、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1.有機(jī)廢水的生化處理第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用37工藝流程： 廢水預(yù)處理 生化降解 泥水沉淀 活性污泥后處理第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用382.微生物的在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用1微生物肥料原理：第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用 利用微生物生命活動(dòng)作物不能利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可被吸收利用物質(zhì)。392微生物殺蟲劑

15、原理：利用對(duì)某些昆蟲有致病或致死作用的殺蟲細(xì)菌及其所含的活性成分防治和殺死目標(biāo)害蟲。第二節(jié) 微生物技術(shù)的應(yīng)用球孢白僵菌(Beauveria bassiana)殺死金龜甲和蠶40第三節(jié) 微生物培養(yǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介一、微生物實(shí)驗(yàn)室41二、常用設(shè)備1.凈化工作臺(tái)第三節(jié) 微生物培養(yǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介 凈化工作臺(tái)是一種局部層流裝置，能在局部造成高潔度的工作環(huán)境。它由工作臺(tái)、過濾器、風(fēng)機(jī)、靜壓箱和支撐體等組成。采用過濾空氣使工作臺(tái)操作區(qū)到達(dá)凈化除菌的目的。422.高壓蒸汽滅菌鍋第三節(jié) 微生物培養(yǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介手提式 立體式 高壓蒸汽滅菌鍋是一個(gè)密閉的、可以耐受一定壓力的雙層金屬鍋。鍋底或夾層內(nèi)盛水，當(dāng)水在鍋內(nèi)沸騰時(shí)由于蒸汽不能溢出，使鍋內(nèi)壓力逐漸升高，水的沸點(diǎn)和溫度和隨之升高，從而到達(dá)高溫滅菌的目的。433.培養(yǎng)箱第三節(jié) 微生物培養(yǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介 恒溫培養(yǎng)箱利用電加熱的方式，通過控溫儀的控制，到達(dá)工作室內(nèi)溫度均勻恒定，為培養(yǎng)物的良好培養(yǎng)，提供理想、穩(wěn)定的溫度環(huán)境。恒溫培養(yǎng)箱444.枯燥箱第三節(jié) 微生物培養(yǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介 枯燥箱是由電爐