微生物與發(fā)酵工程

1、第五章 微生物與發(fā)酵工程,第一節(jié) 微生物的類群,微生物的種類和特點細 菌放線菌真菌病毒,細 菌一、細菌的大小二、細菌的形態(tài)三、細菌的結構四、細菌的營養(yǎng)五、細菌的呼吸方式六、細菌的繁殖七、細菌的菌落八、細菌對自然界的意義,,放線菌放線菌的形態(tài)結構與功能：生活方式：放線菌的分布放線菌的繁殖,,真菌,酵母菌霉菌大型真菌,,病毒,1、病毒的結構2、病毒的增殖,,,微生物,,原核生物界,原生生物界

2、,真菌界,病毒界,(包括四類),,(細菌、放線菌、藍藻),(酵母菌、霉菌、大型真菌),(草履蟲、變形蟲、衣藻),(噬菌體、艾滋病毒),約有10萬種,種類:,結構簡單,有的甚至沒有細胞結構,一般沒有葉綠素； 多數(shù)個體十分微小，通常要用光學顯微鏡或電子顯微鏡才能看到； 數(shù)量多,分布范圍廣； 在適宜條件下能迅速生長繁殖。,2、特點：,農(nóng)田上層15cm處微生物的數(shù)量,菌落數(shù)與空氣清潔度的關系,人體微生態(tài)中微生物的含量,人體消化系統(tǒng)中微生

3、物群體 (個/g),,觀察細菌常用光學顯微鏡,,細 菌,一、細菌的大小,球菌（coccus),二、細菌的形態(tài),直徑1--2微米,圖1-2,球菌就是球形的細菌,它是這類細菌的總稱，細胞呈球形或橢圓形。,A ．單球菌B ．雙球菌C．鏈球菌D ．四聯(lián)球菌E．八疊球菌F ．葡萄球菌,桿菌（bacilus),細胞呈桿狀或圓柱狀,菌體直或稍彎，粗短或細長。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。,大腸桿菌,破傷風桿菌,弧菌,螺旋菌,細菌細胞呈弧形,

4、其中若菌體多于一個彎曲，其程度超過一圈，又稱為螺旋菌。,結構,芽孢,依靠分解動植物的遺體（尸體、糞便和枯枝落葉），從中吸取有機物來生活。例如枯草桿菌，它可以引起食物的腐敗。,(一)異養(yǎng):細菌一般不含有葉綠素，只能吸收現(xiàn)成的有機物來維持生活。這樣的營養(yǎng)方式叫做,從活的動植物體內(nèi)吸取有機物來生活。例如寄生在腸道內(nèi)的痢疾桿菌，它能夠引起細菌性痢疾。,四、細菌的營養(yǎng)方式,異養(yǎng)。,腐生：,寄生：,(二) 自養(yǎng):光合細菌 硝化細菌,五、細菌的呼吸

5、方式,有氧條件下,好氧性細菌.如:枯草桿菌,無氧條件下,厭氧性細菌.如:要瘤菌,大腸桿菌,乳酸菌等.,有氧呼吸:,無氧呼吸:,兼性厭氧:,反硝化細菌,方式：,20分鐘一30分鐘，細菌就能分裂一次。細菌的生殖速度是相當快的,細 菌,六、細菌的繁殖,細菌一般以簡單的二分裂法進行無性繁殖,過程：,速度：,1、細胞增大、伸長2、DNA分子復制3、細胞中部的細胞膜和細胞壁向內(nèi)生長形成隔膜，細胞質(zhì)一分為二，形成二個子細胞,,單個或者少數(shù)細菌

6、在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時，會形成一個肉眼可見的、具有一定形態(tài)結構的子細胞群體，叫做菌落。,七、細菌的菌落,每種細菌在一定條件下所形成的菌落，可以作為菌種鑒定的重要依據(jù)。,特征：,大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明度等。,功能：,定義：,無鞭毛的球菌，常形成較小較厚邊緣較整齊的菌落有鞭毛細菌形成大而扁平、邊緣波浪或鋸齒狀菌落,菌落特點:,形態(tài)各異的菌落,幾種菌落,細菌會促使動植物遺體不斷地腐爛、分解，最終使它們消失掉。動植物遺體分解生

7、成的二氧化碳和無機鹽，又是植物制造有機物的必不可少的原料。可見，細菌對于自然界中二氧化碳等物質(zhì)的循環(huán)起著重要的作用,八、細菌對自然界的意義,,1、放線菌的形態(tài),放線菌,2、放線菌的結構及其功能,,氣生菌絲,,孢子絲,,孢子,,,,基內(nèi)菌絲,培養(yǎng)基,單細胞原核生物由分支狀的菌絲構成基內(nèi)菌絲：吸收營養(yǎng)氣生菌絲：生殖,3、應用：從它們中制成了許多的抗菌素，如頭孢拉定、鏈霉素、金霉素、土霉素、慶大霉素、春雷霉素、四環(huán)素、紅霉素和卡那霉素

8、等,放線菌在自然界分布很廣，在土壤、堆肥和湖底、河底的淤泥等處，尤其在土壤中種類和數(shù)量很多。,4、放線菌的分布,5、放線菌的繁殖,放線菌沒有有性繁殖，主要通過形成無性孢子形式進行無性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子在適宜環(huán)境里發(fā)芽形成新的菌絲體。,,6、營養(yǎng)類型,異養(yǎng)需氧型,腐生,大型真菌(食用菌),生殖方式:孢子生殖,真菌,,酵母菌,1 酵母菌的結構,細胞壁,細胞核,細胞膜,細胞質(zhì),液泡,2.生殖方式,1.出芽生殖:2.孢子生殖

9、:3.有性生殖:,成熟的酵母菌細胞,向外生出的突起叫芽體,芽體逐漸長大,最后與母體脫離,成為一個新的酵母菌.,當酵母菌發(fā)育到一定的階段時,一個酵母菌的細胞里會產(chǎn)生幾個孢子,每個孢子最終能發(fā)育成一個新個體..,,3.細菌和酵母菌結構的相同點和不同點,相同點:,細胞壁細胞膜細胞質(zhì),不同點:,1.酵母菌有成形的細胞核,而細菌沒有成形的細胞核2.酵母菌有液泡而細菌沒有3. 細菌細胞壁成分是肽聚糖酵母菌細胞壁成分是幾丁質(zhì),都是單細

10、胞生物,,4.營養(yǎng)方式,異養(yǎng): 腐生生活的方式 (體內(nèi)沒有葉綠素,不能進行光合作用),有氧條件無氧條件,將葡萄糖徹底養(yǎng)化分解為二氧化碳和水,射放大量熱量.,將葡萄糖分解成二氧化碳和酒精.,5.呼吸方式,兼性厭氧,霉菌,青霉,都是由很多的菌絲構成的,菌絲內(nèi)沒有橫隔是 的生物,菌絲內(nèi)具有橫隔, 是 的生物.,

11、單細胞,多細胞,青霉和曲霉,放線菌:,青霉和曲霉:,青霉素的應用,圖中央是青霉菌，周圍是致病細菌。距青霉素最遠的細菌個大、色濃，活力十足；距青霉菌較近的細菌個較小、色較淺，活力較差；而最接近青霉菌的細菌個最小、色發(fā)白，顯然已經(jīng)死亡.,酵母菌青霉曲霉,細胞結構 營養(yǎng)方式 生殖方式,單多多,腐生生活腐生生活腐生生活,出芽或孢子生殖孢子生殖孢子生殖,,病毒的的身體極為微小，個體大小一般只有最小細

12、菌的1%，只有在電子顯微鏡下放大數(shù)十萬倍后才能看到它。,病毒多為球狀或多面體狀(如感冒病毒)，棒狀（煙草花葉病毒）、蝌蚪狀（噬菌體）等,1.病毒的形狀,2.病毒的類型,4、遺傳物質(zhì)：只含DNA或RNA,衣殼：（1）由衣殼粒構成（2）衣殼粒由1—6個多肽分子組成。（3）保護核酸、決定病毒抗原特異性（4）不同病毒排列方式不同,,5、病毒的增殖：,活的宿主細胞中,不能獨立的新陳代謝和繁殖,可以怎樣對噬菌體和細菌作標記?,,病毒的特

13、性,病毒與人類的關系,2003年的春夏，注定要長久地留在我們的記憶中，SARS這位不速之客突然降臨，攪動著我們的生活與思維，人們從來沒有像今天這樣關注生存空間里各式各樣的病原體和致病途徑，并思考著由此帶來的一切。從某種意義上講，人類的歷史就是一部與疫病搏斗的歷史，人類生命的成長歷程就是一個始終受病毒侵擾而又不斷阻擊它們的過程。自然界的每個角落都可以找到病毒、細菌等微生物的蹤跡，它們中的大部分對人類或其宿主無害，只有少部分在一定條件下才會

14、引起傳染病，病毒就是其中最大的元兇。經(jīng)歷過了SARS風波以后，人類至少學會了一點——態(tài)度決定一切！,流感,面對1918年大流感的肆虐橫行，護士（左上）、警察（右上）、軍人（左下）工作時都戴上了口罩，盡管如此，這次流感還是奪去了4000萬人的生命。,主頁,1918年，某位旅客因沒帶口罩而被趕下車。,流感,主頁,1976年福特總統(tǒng)接種流感疫苗,流感,主頁,（核心有DNA） 冠狀流感病毒,流感,主頁,流感病毒侵襲肺細胞（左上）

15、，毀壞肺泡（右上），導致肺炎，患者肺中充滿液體（左下），然后死去。,流感,主頁,原生生物,原生生物,纖毛蟲,草履蟲,原生生物(protist / protoctists)是單細胞生物，它們的細胞內(nèi)具有細胞核和有膜的細胞器。比原核生物更大、更復雜。有些原生生物可以借助光合作用制造食物，原生生物界至少包含5萬種的生物。原生生物的特征： o 原生生物包括簡單的真核生物(即具有真正的細胞核)，多為單細胞生物，亦有部份是多細胞的，但

16、不具組織分化。這個界別是真核生物中最低等的。o 單細胞的原生生物集多細胞生物功能于一個細胞，包括水份調(diào)節(jié)，營養(yǎng)，生殖等。o 營養(yǎng)的方式繁多，有些則似真菌，吸收外間營養(yǎng)；更有部份既行光合作用，亦可進食有機食物，例如裸藻。o 所有原生生物都生存于水中。,無細胞結構,核酸和蛋白質(zhì)衣殼構成,異養(yǎng)(寄生),DNA或RNA,噬菌體、煙草花葉病毒、流感病毒,藍藻、細菌、放線菌、支原體,單細胞,無核膜和多種細胞器,,自養(yǎng)、異養(yǎng)（寄生、腐生）；需氧

17、、厭氧,DNA,DNA,DNA,霉菌、酵母菌、蘑菇,真核細胞,真核細胞,多細胞或單細胞,異養(yǎng)（寄生、腐生）；需氧,單細胞,自養(yǎng)、異養(yǎng)（寄生）；需氧、厭氧,草履蟲、變形蟲、衣藻,目前主要的生物武器有6種：炭疽桿菌、鼠疫桿菌、天花病毒、出血熱病毒、兔熱病桿菌和肉毒桿菌毒素。,炭疽是由炭疽桿菌(兼性厭氧有莢膜的棒狀菌 )引起的一種急性傳染病，可以感染人及一些食草動物.吸入炭疽病毒傳染的初期癥狀像一般的感冒,幾天后，癥狀發(fā)展為嚴重的呼吸問題和休

18、克。發(fā)病急驟，有寒戰(zhàn)高熱等中毒癥狀,咳嗽胸痛、呼吸困難、咳血，可因呼吸循環(huán)衰竭在24小時內(nèi)死亡。吸入炭疽病毒通常是致命的。炭疽桿菌在不利的生長環(huán)境下可形成芽孢，具備極強的抵抗力和生存力。英國政府在90年代整理二戰(zhàn)德國間諜器材時，發(fā)現(xiàn)了47年前德國間諜攜帶的裝有炭疽芽孢的玻璃管，其中的炭疽芽孢依然存活。這種幾乎不死的特性使炭疽成為生物武器制劑的首選。,天花病毒是一種DNA類痘病毒，傳染途徑主要為飛沫傳播?；颊甙l(fā)病時出現(xiàn)高熱、寒戰(zhàn)、頭痛及全

19、身酸痛等癥狀，三至五天后開始出疹，并引發(fā)敗血癥、肺炎、全身器官衰竭等。 20世紀80年代以后出生的人群都沒有再接種牛痘，也就是說對天花沒有免疫力。一旦再次出現(xiàn)以天花為手段的生物襲擊，仍有可能發(fā)生世界性的大流行。目前已知的是美國亞特蘭大的疾病控制中心和一個是俄羅斯新西伯利亞的維克托國家病毒實驗室還保留有研究用天花病毒樣本，銷毀或保留它們，哪一種方案會使世界更安全，尚存在爭議。同時，在非官方的地方，如一些恐怖組織中是否也保有天花病毒，

20、仍是一個極其危險的問號。,出血熱病毒中最著名的是埃博拉病毒，這是病死率很高的一種傳染病，目前僅知，人類主要是通過與病人或帶病毒血液及排泄物接觸傳播，死亡率在70%以上。更可怕的是這種病至今沒有治療的特效藥。不過值得慶幸的是，由于埃博拉病毒人工培養(yǎng)難度較大，危險性也非其他生物武器可以比擬，目前幾次流行都非人為造成，但是已經(jīng)有一些媒體披露，一些國家在進行埃博拉生物戰(zhàn)劑的研制。,兔熱病由兔熱病桿菌易感動物種類很多，野兔和野生嚙齒動物是主要傳染

21、源，通過蜱、蚊和虻等吸血昆蟲傳播，污染的飼料和飲水等也是傳播媒介。人類患病后體溫迅速升高，精神委頓，步態(tài)僵硬、不穩(wěn)，體表淋巴結腫大，2～3天后體溫恢復正常，但之后又?；厣Ｗ鳛樯镂淦?，兔熱病雖然死亡率不高，但可以使敵方部隊失去戰(zhàn)斗力。相對來說，屬于一種比較“仁慈”的生物武器。,肉毒桿菌毒素是最致命的毒物之一，也是當代生物武器制造者最青睞的高效殺人武器之一。1995年聯(lián)合國核查人員就發(fā)現(xiàn)伊拉克擁有肉毒桿菌。自然條件下的肉毒桿菌一般存在于

22、動物腸道中，排出后形成芽孢可以在土壤中長期存活?？梢酝ㄟ^食物、傷口感染等途徑傳播給人類。孢子在沸水中不死，在滅菌不徹底的罐頭中能迅速萌發(fā)繁殖。肉毒素(botulinum toxin)，毒性極強。lmg肉毒素足可殺死100萬只以上豚鼠。所以制作罐頭必須高壓滅菌以殺死孢子，煮沸可使肉毒素失去活性。,發(fā)病后病人全身軟弱、頭痛、眩暈，而后出現(xiàn)眼臉下垂、瞳孔放大，重癥者會出現(xiàn)吞咽、咀嚼甚至呼吸困難，聲音嘶啞或失音，會因呼吸衰竭、心力衰竭或繼發(fā)肺炎

23、等死亡，一般死亡率超過50%。,日軍于1942年8月19日開始從江西玉山、廣豐、廣信（上饒）沿浙贛線撤退。8月20日，日軍細菌戰(zhàn)部隊的一只遠征隊（又“731”細菌部隊120人，“南京榮字1644”細菌部隊36人，共156人組成）到達衢州。8月25日，日軍細菌戰(zhàn)首犯石井四郎親自到衢州部署細菌戰(zhàn)具體作戰(zhàn)計劃。 自26—31日的6天內(nèi)，石井一方面派飛機在中國軍陣地及防區(qū)空投代鼠疫菌的跳蚤，另一方面，派細菌戰(zhàn)部隊隨同地面部隊一邊撤

24、退，一邊散播細菌，從玉山經(jīng)開化華埠至常山，經(jīng)球州、白石至常山；從廣豐經(jīng)新塘邊、清湖至江山，在沿途各城鄉(xiāng)居民區(qū)的井水、水塘、食品（賣餅、饅頭、水果）中投放霍亂等病菌。從常山經(jīng)招賢、衢縣、樟潭、安仁至龍游；從江山至后溪至衢縣，在沿途各城鄉(xiāng)居民區(qū)的水井、水塘、食品中，投放傷寒與副傷寒等病菌。與此同時，日軍細菌部隊還在衢州各地居民生活環(huán)境中散播炭疽菌、鼠疫及帶鼠疫菌的跳蚤等。8月31日后，日軍全部撤離衢州。 日軍撤退后，衢州沿浙贛線

25、的各縣城鄉(xiāng)居民區(qū)相繼發(fā)生了鼠疫、霍亂、傷寒、副傷寒、痢疾、瘧疾、疥瘡、膿皰瘡、炭疽等傳染病的爆發(fā)流行，數(shù)十萬人死于非命。,例題：在噬菌體侵染細菌的實驗中，用同位素32P、31P和32S、35S分別作如下標記：,31P、 32P,35S,1、細菌的生殖方式屬于無性生殖中的（ ） A、分裂生殖 B、出芽生殖 C、孢子生殖 D、

26、營養(yǎng)生殖,能力訓練,2、控制細菌的抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀的基位于（ ） A、核區(qū)中 B、質(zhì)粒中 C、線粒體中 D、葉綠體中,4、下列只含一種核酸的生物是 （ ） A、病毒 B、酵母菌 C、小麥 D、變形蟲,A,A,B,8、下列各項敘述中正確的是

27、 （ ） A、微生物的遺傳物質(zhì)都是DNA B、微生物都屬于原核生物 C、微生物的遺傳物質(zhì)是核酸 D、微生物的生殖方式是孢子生殖,9、圓褐固氮菌、硝化細菌、超級細菌的代謝類型依次是

28、 （ ） ①需氧自養(yǎng) ②需氧異養(yǎng) ③厭氧自養(yǎng) ④厭氧異養(yǎng)A、②①④　　B、②①②　　C、①②③　　D、①②④,C,B,細胞壁,細胞膜,核區(qū)(擬核),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基本結構,化學本質(zhì),功能或應用,,,,,細 胞 質(zhì),核糖體,質(zhì)粒,細胞質(zhì)基質(zhì),貯藏性顆粒,肽聚糖,保護，維持細胞形狀,蛋白質(zhì)、磷脂、糖類,物質(zhì)運輸，信息識別、傳遞等,新陳

29、代謝的主要場所,蛋白質(zhì)、rRNA,小型環(huán)狀DNA分子,控制著細菌的抗藥性、固氮、抗生素合成等性狀；基因工程中可作運載體,貯存著硫或淀粉等物質(zhì),大型環(huán)狀DNA分子，無核膜核仁,控制著細菌的主要遺傳性狀,如：硫粒、淀粉粒,（二）細菌的結構,合成蛋白質(zhì)的場所,————,單細胞原核生物,（二）細菌的結構,鞭 毛,莢 膜,芽 孢,與運動有關,具保護功能，可能與細菌致病性有關,抵抗不良環(huán)境，抗逆性強,大腸桿菌,肺炎雙球菌,炭疽桿菌,,細胞內(nèi)