工業(yè)微生物基礎(chǔ)-1

第二章工業(yè)微生物基礎(chǔ)

1、微生物的特點2、常見的工業(yè)微生物3、工業(yè)微生物菌種的分離和選育4、工業(yè)微生物菌種的改良5、工業(yè)微生物菌種的保藏6、工業(yè)微生物菌種的擴大培養(yǎng)教學(xué)內(nèi)容第一個觀察到球形、桿狀和螺旋形細菌的是荷蘭人列文虎克微生物學(xué)的開山鼻祖第一個觀測到血液里的紅細胞、第一個觀察到水體等環(huán)境里的微生物，并畫出圖形1680年成為英國皇家學(xué)會會員、世界名人微生物定義微生物是一切微小生物的總稱，它們是一些個體微小、結(jié)構(gòu)簡單、需借助顯微鏡的幫助才能看清其外形的低等生物；它們有的是單細胞，有的是多細胞，還有些沒有細胞結(jié)構(gòu)。第一節(jié)微生物的特點（一）種類多、分布廣由于微生物的食譜極廣、生長要求不高以及生長繁殖速度特別快等原因，使得它們在自然界中分布極其廣泛，上至天空下至深海，到處都有微生物存在。例如：沙漠中一克砂土中也有十多萬個微生物存在。在人的腸道中始終聚居著l00-400種微生物，它們是腸道的正常菌群，菌體總數(shù)可達100萬億。一個感冒者的噴嚏可以含有多達8500萬個細菌。（二）體積小、表面積大微米級，如細菌：2微米1500個大腸桿菌頭尾銜接起來僅有一顆芝麻長，而10億個大腸桿菌加在一起才有一粒芝麻大。一塊邊長為10厘米的豆腐切成1厘米的正方形小塊,表面積增加10倍。大腸桿菌的比表面積是人體的30萬倍。也就是說與人體等重的大腸桿菌的表面積是人體表面積的30萬倍。（三）生長旺、繁殖快微生物具有極高的繁殖速度，其中以二均分裂方式繁殖的細菌尤為突出。例如，大腸桿菌在37℃下以通常所說的20分鐘分裂一次計，則一個細胞經(jīng)48h后可產(chǎn)生2.2x1043個后代。（四）適應(yīng)強、易變異微生物對環(huán)境條件尤其是惡劣的極限環(huán)境所具有的驚人適應(yīng)力，堪稱生物界之最。例如，某些細菌可在100℃以上的溫度條件下正常生長；大多數(shù)細菌能耐-196℃(液氮)—0℃的任何低溫；一些嗜鹽菌甚至能在32%的飽和鹽水中正常生活；許多微生物尤其是產(chǎn)芽孢的細菌可在干燥條件下保藏幾十年、幾百年甚至上千年。此外，耐酸堿、抗輻射、耐毒物等特性在微生物中也是極為常見的。能在沸水中生存的激烈火球菌由于微生物的個體一般都是單細胞或接近于單細胞，利用物理或化學(xué)的人工誘變處理后，容易使它們的遺傳性質(zhì)發(fā)生變異，從而改變微生物的代謝途徑，產(chǎn)生新菌種。許多抗生素生產(chǎn)菌株，都是經(jīng)過誘變處理提高產(chǎn)量的，例如青霉素產(chǎn)生菌，最初每毫升發(fā)酵液只有幾十個單位青霉素。經(jīng)菌種誘變處理已提高到幾萬單位?？傊?，可用微生物容易變異的特性來提高菌種的生產(chǎn)能力或篩選新菌種。（一）微生物大致分類：微生物

細胞型非細胞型：如病毒、類病毒等；原核微生物：如細菌、放線菌、立克次氏體等；真核微生物：如酵母、霉菌、單細胞藻類等；第二節(jié)工業(yè)生產(chǎn)中常見微生物1、原核微生物原核微生物細胞內(nèi)有明顯的核區(qū)，但沒有核膜、核仁，化學(xué)組成主要是DNA。2、真核微生物真核微生物的細胞有具體的細胞核，細胞核有核仁、核膜和一至數(shù)條DNA構(gòu)成的染色體。3、非細胞微生物非細胞微生物沒有完整的細胞結(jié)構(gòu)。僅含有一種類型的核酸(DNA或RNA)，不能進行獨立的代謝作用。（二）工業(yè)常用微生物工業(yè)上常用到的微生物和經(jīng)常遇到的微生物主要有細菌、放線菌、酵母菌、霉菌和病毒。工業(yè)化菌種的要求

能夠利用廉價的原料，簡單的培養(yǎng)基，大量高效地合成產(chǎn)物

有關(guān)合成產(chǎn)物的途徑盡可能地簡單，或者說菌種改造的可操作性要強

遺傳性能要相對穩(wěn)定

不易感染它種微生物或噬菌體

產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮（在分類學(xué)上最好與致病菌無關(guān)）

生產(chǎn)特性要符合工藝要求1、細菌

細菌是自然界中分布最廣，數(shù)量最多，與人類關(guān)系最密切的一類微生物。（1）形狀細菌為單細胞微生物，分裂繁殖，體積很小，直徑約0.5微米，長度約0.5-5微米。具有桿狀、球狀、螺旋狀等基本形態(tài)。A球菌C螺旋菌B桿菌（2）結(jié)構(gòu)細菌的細胞在原核生物中具有代表性，它主要由細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、類核及內(nèi)含物等構(gòu)成。有些細胞還有莢膜或鞭毛；有的細胞可形成芽孢。下圖細菌細胞的結(jié)構(gòu)模式圖。1細胞質(zhì)膜2細胞壁3莢膜4異染顆粒5傘膜6鞭毛7色素體8脂質(zhì)顆粒9中體10核糖體11類核12橫隔壁（3）發(fā)酵常用細菌主要是桿菌如枯草芽孢桿菌——生產(chǎn)蛋白酶、淀粉酶乳酸桿菌——生產(chǎn)乳酸丙酮-丁醇梭狀芽孢桿菌——生產(chǎn)丙酮、丁醇醋酸桿菌——生產(chǎn)醋酸北京棒狀桿菌——生產(chǎn)谷氨酸產(chǎn)氨短桿茵——生產(chǎn)氨基酸、核苷酸2、放線菌放線菌是因在培養(yǎng)基表面上的菌落呈放射狀而得名。（1）形態(tài)圖（2）用途最大的經(jīng)濟價值是產(chǎn)生能抑制其他微生物生長的抗生素?？捎糜谥委熑撕蛣又参锏募膊　５侥壳盀橹?，從自然界發(fā)現(xiàn)和分離了5500種以上的抗生素，其中大約2/3是由放線菌產(chǎn)生。此外放線菌用來生產(chǎn)維生素、酶制劑等。還在甾體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面也有所應(yīng)用。3、酵母菌

酵母菌是單細胞真核微生物。（1）形態(tài)酵母菌的形態(tài)多種多樣，其菌體細胞以卵形為主，其次有球形、橢圓形、檸檬形、臘腸形及荷藕形等。酵母的芽與出芽（2）在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用

酵母在發(fā)酵生產(chǎn)中有著特別重要的地位。古代開始使用酵母，比如烤制面包，發(fā)饅頭，后來進行酒精、甘油生產(chǎn)。在發(fā)酵工業(yè)中常用的酵母菌主要有釀酒酵母菌屬和假絲酵母菌屬，前者可用于生產(chǎn)酒精、啤酒、白酒、葡萄酒和各種果子酒等；近年來，又應(yīng)用酵母生產(chǎn)各種有機酸，如檸檬酸、反丁烯二酸、脂肪酸等。由于酵母細胞內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素和各種酸，所以，酵母細胞本身又是醫(yī)藥、化工和食品工業(yè)的重要原料。如單細胞蛋白(一種飼料蛋白)、酵母片、核糖核酸、核苷酸、輔酶A及酶制劑等。4、霉菌霉菌亦稱絲狀真菌，是真菌的主要代表