生物：第五章《微生物与发酵工程》课件优秀PPT.ppt

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1、旧知回顾旧知回顾微生物包括五类微生物包括五类病毒病毒细菌细菌放线菌放线菌真菌原生动物 特点：结构都相当简洁特点：结构都相当简洁,个体多数特别微小个体多数特别微小.通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构有的甚至没有细胞结构.原核生物界原核生物界 原生生物界原生生物界真菌界真菌界病毒界病毒界微生物的类群细菌病毒细菌的结构细菌的繁殖放线菌病毒的结构病毒的繁殖菌落单细胞原核生物，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等部分构成主要以二分裂方式进行繁殖指肉眼可见的，具有确定形态结构的子代细菌细胞群体单细胞原核生物，菌体一般由分枝状的菌丝构成主要由

2、核酸和蛋白质衣壳两部分构成病毒的繁殖过程称为增殖 细菌细菌细胞的结构细胞的结构:细胞壁 细胞膜 细胞质 核区养分方式养分方式:异养 靠吸取现成的有机物来维持生活.腐生 寄生生殖方式生殖方式:二分裂自养 靠光合作用或化能合成作用 兼性养分型 视察细菌常用光学显微镜视察细菌常用光学显微镜,通常以微米作为通常以微米作为测量它们大小的单位测量它们大小的单位.内眼的最小分辩率为内眼的最小分辩率为0.2mm,视察细菌要用光学显微镜放大几百倍到视察细菌要用光学显微镜放大几百倍到上千倍才能看到。上千倍才能看到。球菌球菌杆菌杆菌螺旋菌螺旋菌弧菌弧菌弧菌弧菌v 细菌细胞由外向里依次有鞭毛鞭毛、菌菌（纤）毛纤）毛、

3、荚膜荚膜、细胞壁细胞壁、细胞膜、细胞膜、细胞质细胞质，细胞质中细胞质中又有液泡、储存性又有液泡、储存性颗粒、质粒等，还颗粒、质粒等，还有核区有核区DNA。细细菌菌的的结结构构基本结构基本结构细胞壁：肽聚糖，保护细胞壁：肽聚糖，保护细胞膜细胞膜细胞质细胞质核区（拟核）：未成形的核区（拟核）：未成形的细胞核细胞核特殊结构特殊结构荚膜：粘性荚膜：粘性，保护作用，保护作用 鞭毛：运动器官鞭毛：运动器官芽孢芽孢：细菌休眠体，对：细菌休眠体，对恶劣的环境有抵抗力恶劣的环境有抵抗力 细菌是否有染色体？v细菌的核区由一个大型的环状DNA分子反复折叠缠绕而成，呈棒状、哑铃状或球状，限制着细菌的主要遗传性状。DN

4、A分子不缠绕组蛋白。细菌质粒？质粒上面一般含有几个到几百个基因，限制着细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状。v结构特点：坚韧且有弹性结构特点：坚韧且有弹性v功能功能 固定细胞外形；固定细胞外形；爱护细胞免受外力的损伤；爱护细胞免受外力的损伤；爱护细胞免受外力的损伤；爱护细胞免受外力的损伤；使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性。阻拦大分子物质进人细胞；阻拦大分子物质进人细胞；阻拦大分子物质进人细胞；阻拦大分子物质进人细胞；伤寒杆伤寒杆菌细胞菌细胞壁中含壁中含毒素毒素细胞壁细胞壁 有些细菌在确定的条

5、件下，有些细菌在确定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。芽孢的壁很眠体，叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的反抗力。例劣的环境有很强的反抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌个细菌除靠光合作用或化能合成作用自养型细菌外，除靠光合作用或化能合成作用自养型细菌外，细菌只能吸取

6、现成的有机物来维持生活。这样细菌只能吸取现成的有机物来维持生活。这样的养分方式叫做异养。异养的细菌主要分腐生的养分方式叫做异养。异养的细菌主要分腐生和寄生两种状况：和寄生两种状况：腐生腐生依靠分解动植物的遗体（尸体、粪便和依靠分解动植物的遗体（尸体、粪便和枯枝落叶），从中吸取有机物来生活。例如枯枯枝落叶），从中吸取有机物来生活。例如枯草杆菌，它可以引起食物的腐败。草杆菌，它可以引起食物的腐败。寄生寄生从活的动植物体内吸取有机物来生活。例如从活的动植物体内吸取有机物来生活。例如寄生在肠道内的痢疾杆菌，它能够引起细菌性痢疾。寄生在肠道内的痢疾杆菌，它能够引起细菌性痢疾。有氧呼吸有氧呼吸：有氧条件下

7、，好氧性细菌。如：枯草杆菌。：有氧条件下，好氧性细菌。如：枯草杆菌。无氧呼吸无氧呼吸：无氧条件下，厌氧性细菌。：无氧条件下，厌氧性细菌。如：大肠杆菌，乳酸菌等。如：大肠杆菌，乳酸菌等。细菌呼吸方式细菌呼吸方式方式：细菌一般以简洁的二分裂法进行无性繁殖方式：细菌一般以简洁的二分裂法进行无性繁殖过程：细菌分裂时，菌细胞首先增大，核区过程：细菌分裂时，菌细胞首先增大，核区DNA复制复制，接着细胞中部的细胞膜由外向内陷入，渐，接着细胞中部的细胞膜由外向内陷入，渐渐伸展，形成横隔。同时细胞壁亦向内生长，成渐伸展，形成横隔。同时细胞壁亦向内生长，成为两个子代细胞的胞壁，最终由于肽聚糖水解酶为两个子代细胞的

8、胞壁，最终由于肽聚糖水解酶的作用，使细胞壁肽聚糖的共价键断裂，分裂成的作用，使细胞壁肽聚糖的共价键断裂，分裂成为两个细胞为两个细胞 速度：速度：20分钟一分钟一30分钟，细菌就能分裂一次。分钟，细菌就能分裂一次。细菌的生殖速度是相当快的细菌的生殖速度是相当快的*菌落：v单个或少数细菌在固体培育单个或少数细菌在固体培育基上大量繁殖时，就会形成基上大量繁殖时，就会形成一个肉眼可见的，具有确定一个肉眼可见的，具有确定形态结构的子细胞群体，叫形态结构的子细胞群体，叫做菌落。做菌落。v不同种类的细菌所形成的菌不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形态、光泽度、落，在大小、形态、光泽度、颜色、硬度、透亮度等

9、方面颜色、硬度、透亮度等方面具有确定的特征具有确定的特征(如图如图)。菌落是鉴定菌种菌落是鉴定菌种v 的重要依据。的重要依据。菌落类型有鞭毛细菌：大而扁平，边缘成波状或锯齿状。无鞭毛细菌：较小较厚，边缘整齐。有荚膜细菌：菌落光滑。S型无荚膜细菌：菌落粗糙。R型 大肠杆菌在伊红美蓝培育基上形成深紫色，并带有金属光泽的菌落。v 单细胞原核生物v1、结构与功能：由分支状的菌丝构成v 基内菌丝吸取养分v 气生菌丝生殖 v2、生活方式：腐生v3、应用：v为我们人类的健康立下了不朽的功勋。从它们中制成了很多的抗菌素，如头孢拉定、链霉素、金霉素、土霉素、庆大霉素、春雷霉素、四环素、红霉素和卡那霉素等 v v

10、放线菌放线菌 病病 毒毒 1、病毒的结构、病毒的结构（1）衣壳与衣壳粒）衣壳与衣壳粒（2）核酸）核酸核衣壳核衣壳（3）囊膜和刺突）囊膜和刺突2、病毒的增殖：、病毒的增殖：活的宿主细胞中，活的宿主细胞中，病毒繁殖的过程病毒繁殖的过程真真 菌菌如图是酵母菌电子显微镜下的形态结构酵母菌和霉菌酵母菌和霉菌1、酵母菌酵母菌12345细胞壁细胞核细胞膜细胞质液泡（1）酵母菌的细胞结构）酵母菌的细胞结构细菌和酵母菌的相同点和不同点细菌和酵母菌的相同点和不同点相同点相同点:细胞壁细胞膜细胞质不同点不同点:1.酵母菌有成形的细胞核,而细菌没有成型的细胞核但有核区2.酵母菌有液泡而细菌没有都是单细胞生物都是单细胞

11、生物（2）养分方式）养分方式异养异养:腐生生活的方式腐生生活的方式 (体内不含有叶绿素体内不含有叶绿素,不能进行光合作用不能进行光合作用)有氧条件有氧条件无无氧氧条件条件将葡萄糖彻底养化分解为二氧将葡萄糖彻底养化分解为二氧化碳和水化碳和水,射放大量热量射放大量热量.将葡萄糖分解成二养化碳和酒精将葡萄糖分解成二养化碳和酒精.（3）生殖方式）生殖方式1.出芽生殖出芽生殖:2.孢子生殖孢子生殖:成熟的酵母菌细胞成熟的酵母菌细胞,向外生出的突起叫芽体向外生出的突起叫芽体,芽体渐渐长大芽体渐渐长大,最终与母体脱离最终与母体脱离,成为一个新成为一个新的酵母菌的酵母菌.当酵母菌发育到确定的阶段时当酵母菌发育

12、到确定的阶段时,一个酵母菌的一个酵母菌的细胞里会产生几个孢子细胞里会产生几个孢子,每个孢子最终能发育每个孢子最终能发育成一个新个体成一个新个体.酵母菌的出芽生殖酵母菌的出芽生殖2.霉菌霉菌青霉青霉（1）结构特点结构特点青霉和曲霉都是由很多的菌丝构成的青霉和曲霉都是由很多的菌丝构成的放线菌放线菌:菌丝内没有横隔是菌丝内没有横隔是 的原核生物的原核生物.青霉和曲霉青霉和曲霉:菌丝内具有横隔菌丝内具有横隔,是是 的真核的真核生物生物.单细胞单细胞多细胞多细胞（2）菌丝类型）菌丝类型直立菌丝直立菌丝养分菌丝养分菌丝在养分物质的表面在养分物质的表面且向上生长的菌丝且向上生长的菌丝.有的菌丝扩散到养分物质

13、有的菌丝扩散到养分物质的内部叫养分菌丝的内部叫养分菌丝.（3）养分方式养分方式青霉青霉,曲霉都没有叶绿素曲霉都没有叶绿素,不进不进行光合作用行光合作用;靠养分菌丝从养分物质中吸取靠养分菌丝从养分物质中吸取有机物维持生活有机物维持生活.腐生生活腐生生活（4）生殖方式生殖方式1.青霉青霉直立菌丝的顶端长有扫帚状的结构直立菌丝的顶端长有扫帚状的结构,这种结构的每一个个分枝上这种结构的每一个个分枝上,都生有成都生有成 串的孢子串的孢子,一个孢子就会发育成一新的青霉一个孢子就会发育成一新的青霉.孢子生殖孢子生殖2.曲霉曲霉直立菌丝的顶端直立菌丝的顶端,膨大成球状膨大成球状,求状结构的表面射放地生有成求状

14、结构的表面射放地生有成 串的孢子串的孢子,每一孢子就可发育成一曲霉每一孢子就可发育成一曲霉青霉素的应用青霉素的应用图中心是青霉菌，四周是致病细菌。图中心是青霉菌，四周是致病细菌。距青霉素最远的细菌个大、色浓，距青霉素最远的细菌个大、色浓，活力十足；距青霉菌较近的细菌个较活力十足；距青霉菌较近的细菌个较小、色较浅，活力较差；而最接近青小、色较浅，活力较差；而最接近青霉菌的细菌个最小、色发白，明显已霉菌的细菌个最小、色发白，明显已经死亡经死亡.小结小结酵母菌酵母菌青霉青霉曲霉曲霉细胞结构细胞结构 养分方式养分方式 生殖方式生殖方式单单多多多多腐生生活腐生生活腐生生活腐生生活腐生生活腐生生活出芽或孢

15、子生殖出芽或孢子生殖孢子生殖孢子生殖孢子生殖孢子生殖练习练习1、下列哪项不是酵母菌与细菌共有的结构、下列哪项不是酵母菌与细菌共有的结构的是的是()A细胞壁 B细胞膜 C细胞质 D成型的细胞核D2 有氧条件下，酵母菌的生殖方式是有氧条件下，酵母菌的生殖方式是()A 裂殖 B 断裂生殖C 出芽生殖 D 孢子生殖C微 生 物的生长微生物群体的生长规律：调整期、对数期、稳定期、衰亡期影响微生物生长的环境因素：湿度、pH、氧气微生物的养分、代谢和生长微 生 物的养分微 生 物的代谢微生物须要的养分物质及功能：碳源、氮源、生长因子、水、无机盐培育基的配制原则：目的明确、养分协调、pH值 适宜培育基的种类：

16、液体、半固体和固体培育基；选择性培育 基、鉴别性培育基微生物的代谢产物初级代谢（基本代谢）产物：氨基酸、糖等等次级代谢产物：抗生素、毒素、色素、激素等微生物代谢的调整：酶合成调整、酶活性调整微生物代谢的人工限制：变更菌种的遗传特性、限制发酵条件碳源碳源氮源氮源生长因子生长因子无机盐无机盐水水 一一 微生物的养分微生物的养分 碳源碳源 凡是能为微生物供应所需碳元素的养分物质，凡是能为微生物供应所需碳元素的养分物质，就叫做碳源。糖类是最常用的碳源，尤其是葡萄糖。就叫做碳源。糖类是最常用的碳源，尤其是葡萄糖。碳源主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养微生物的主要能源物质，因此微

17、生物对碳源的须要量最大。氮源氮源 凡是能为微生物供应所需氮元素的养分凡是能为微生物供应所需氮元素的养分物质，就叫做氮源。其中铵盐、硝酸盐等是物质，就叫做氮源。其中铵盐、硝酸盐等是最常用的氮源。最常用的氮源。氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。对于异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。生长因子生长因子 指微生物生长不行缺少的微量有机物，指微生物生长不行缺少的微量有机物，主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般是酶、核酸等的组成成分。一般是酶、核酸等的组成成分。培育基的配制原则培育基的配制原则 1、依据不同种类微生物的养分须要选

18、择不同的原料配制培育基。2、不同种类的微生物对各种养分物质的须要量不同，配制培育基时要留意各种养分物质的浓度和比例。3、培育基的pH要适宜。在谷氨酸生产中，当培育基中的碳源和氮源的比为41时，菌体大量生长繁殖而合成谷氨酸少；当碳源与氮源比为31时，菌体的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。培育基的种类培育基的种类 依据物理性质的不同，可以将培育基分为液体培育基、半固体培育基和固体培育基。固体和半固体培育基需加入凝固剂，如琼脂。依据用途的不同，可以将培育基分为选择培育基、鉴别培育基等。是在培育基中加入某种化学物质，以抑制不须要的微生物的生长，促进所须要的微生物的生长。例如，当须要酵母菌和霉菌时，可以

19、在培育基中加入青霉素，以抑制细菌、放线菌的生长，从而分别到酵母菌和霉菌。又如，在培育基中加入高浓度的食盐可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将该菌分别出来。选择培育基选择培育基选择培育基加入青霉素的培育基 分别酵母菌、霉菌等真菌加入高浓度食盐的培育基 分别金黄色葡萄球菌不加氮源的无氮培育基 分别自生固氮菌不加含碳有机物的无碳培育基 分别自养型微生物加入青霉素等抗生素的培育基 分别导入了目的基因的受体细胞加入氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培育基 分别杂交瘤细胞 是依据微生物的代谢特点，在培育基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的，用以鉴别不同种类的微生物。例如，在培

20、育基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌：假如有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。鉴别培育基学以致用若硝化细菌、圆褐固氮菌、不固氮的蓝藻混合在一起，我们配置什么样的培育即可以将三种微生物分别？碳源氮源能源硝化细菌CO2氨氨圆褐固氮菌糖类等含碳有机物N2有机物不固氮的蓝藻CO2铵盐、硝酸盐光微生物的代谢 微生物的个体虽小，但表面积与体积的比很大，约为同等重量成年人的三十万倍，这使微生物能够快速与外界环境进行物质交换，也使它们的代谢活动异样旺盛。初级代谢产物和次级代谢产物的不同初级代谢产物次级代谢产物生长繁殖是否必需是否产生阶段

21、一直产生生长到一定阶段后产生是否有菌种特异性否是分布细胞内细胞内或细胞外种类氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等四素（激素、毒素、色素、抗生素）微生物代谢的调整实例1 大肠杆菌合成半乳糖苷酶的调整实例2 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的调整实例3 大肠杆菌合成异亮氨酸的调整实例4 亮白曲霉合成蔗糖酶的调整酶合成的调整和酶活性的调整的比较酶合成的调节酶活性的调节调节对象诱导酶的合成酶的活性调节机制对基因表达的调控反馈性调节特点间接、缓慢快速、精细意义避免物质和能量的浪费避免代谢产物的积累微生物的生长细菌数目的对数细菌数目的对数时间时间1234 将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培育基中，定时取样测定

22、培育基里的细菌数目。然后，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，便可以得到反映细菌生长规律的曲线，叫做生长曲线(如图)。调整期调整期 刚刚接种到培育基上的细菌，刚刚接种到培育基上的细菌，对新环境有一个短暂的调整或适应过程，对新环境有一个短暂的调整或适应过程，因此，一般不马上起先分裂繁殖，这段时因此，一般不马上起先分裂繁殖，这段时间称为调整期。这时细菌的代谢活跃，体间称为调整期。这时细菌的代谢活跃，体积增长较快，大量合成细胞分裂所需的酶积增长较快，大量合成细胞分裂所需的酶类、类、ATP以及其他细胞成分。调整期的长以及其他细胞成分。调整期的长短与菌种、培育条件等因素有关。短与菌种、培育条件

23、等因素有关。对数期对数期 这个时期的细菌进入快速分裂阶段，细胞数目以等比数列的形式增加：1248即20212223因此，一个细菌繁殖n代，可以产生2n个细菌。处于对数期的细菌，代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种(也叫种子)和科研的材料。稳定期稳定期 经过一段时间的高速生长以后，经过一段时间的高速生长以后，随着养分物质的消耗，有害代谢产物的积累，随着养分物质的消耗，有害代谢产物的积累，pH的变更等，细菌的分裂速率下降，死亡的变更等，细菌的分裂速率下降，死亡细胞的数目渐渐增加，整个培育基中新增加细胞的数目渐渐增加，整个培育基中新增加的细胞数和死亡的细胞数达到动态平衡，这的细

24、胞数和死亡的细胞数达到动态平衡，这个时期称为稳定期。在稳定期，活菌数目达个时期称为稳定期。在稳定期，活菌数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特殊到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特殊是次级代谢产物，某些细菌的芽孢也是在这是次级代谢产物，某些细菌的芽孢也是在这个时期形成的。个时期形成的。衰亡期衰亡期 随着培育的接着，细菌的随着培育的接着，细菌的死亡速率超过繁殖速率，最终导致培死亡速率超过繁殖速率，最终导致培育基中的活菌数目急剧下降，这个时育基中的活菌数目急剧下降，这个时期称为衰亡期。到了衰亡期，细胞会期称为衰亡期。到了衰亡期，细胞会出现多种形态，甚至畸形，有些细胞出现多种形态，甚至畸形，有些

25、细胞起先自溶，释放出代谢产物等。起先自溶，释放出代谢产物等。学习细菌培育的基本技术课前准备试验室：用3来苏水消毒，紫外线灯照射半小时。试验材料：枯草芽孢杆菌 10g田园土加水90mL，取其中10mL加水90mL，连续稀释3次，用涂布法在牛肉膏蛋白胨培育基上培育，32，38-48h。选择大小适中的乳白色的菌落进行镜检，用结晶紫染色。镜下菌体成杆状，芽孢位于菌体中间或靠尖端。将菌种转接到斜面培育基上进行扩大培育。试验用具：接种环（自制）、高压灭菌锅（常温间歇灭菌法）、恒温箱试验过程一、培育基的配制二、灭菌三、接种四、搁置斜面小结 充分预习 留意平安 提倡节约 培育助手发酵工程 简介应用发酵工程的生

26、产实例：发酵工程的概念和内容发酵工程的应用菌种的选育培育基的配制灭菌扩大培育和接种发酵过程和分别提纯谷氨酸的微生物发酵法生产在医药工业上的应用食品工业上 的应用生产传统发酵产品，如啤酒、食醋等生产食品添加剂，如L-苹果酸解决粮食短缺问题谷氨酸发酵实例谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径选用什么样的培育基？成分pH豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素7-8从微生物所需养分物质分析：从物理性质上看：液体培育基从化学性质上看：自然培育基发酵的主体设备发酵条件的限制温度：30-37 通过冷却水的进出限制温度pH：7-8 通过添加尿素限制pH（留意C/N）溶氧：通入无菌空气谷氨酸的提取和加工发酵工程生产产品的流程图相关考题(03年天津卷)据右面的图解回答：（1）反应中，可在人体细胞中进行的是 。（2）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为 。（3）在微生物体内酮酸可以转化为酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成削减，其缘由是 。相关考题(03年天津卷)据右面的图解回答：（1）反应中，可在人体细胞中进行的是 。（2）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为 。（3）在微生物体内酮酸可以转化为酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成削减，其缘由是 。