微生物资源开发与利用学习教案

会计学1微生物资源开发微生物资源开发(kif)与利用与利用第一页，共49页。2一、微生物及其特点一、微生物及其特点(tdin)(tdin) 微生物是微小生物的总称，一般只有微生物是微小生物的总称，一般只有(zhyu)(zhyu)借助显微镜才能借助显微镜才能其进行观察。其进行观察。 微生微生物物病毒病毒(bngd)(bngd)原核生物：原核生物：真细菌、古生菌真细菌、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）、 单细胞藻类、单细胞藻类、 原生动物等原生动物等第1页/共49页第二页，共49页。3微生物既是人类微生物既是人类(rnli)(rnli)的敌的敌人，更是人类人，更是人类(rnli)(rnli)的朋友的朋友！ 1. 1. 人类时时刻刻人类时时刻刻(sh (sh sh k k)sh k k)与微生物与微生物“共存共存”。 是是 祸？是祸？是 福？福？ 在近代科学中，对人类福利最大的在近代科学中，对人类福利最大的一门科学算是微生物学了。一门科学算是微生物学了。 微生物与人类关系的重要性，你怎微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分。但微生物是一把十分么强调都不过分。但微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大(jd)(jd)利益的同时也带来利益的同时也带来“残忍残忍”的破的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。而且实际上涉及到人类的生存。第2页/共49页第三页，共49页。4 （1 1）16641664年，英国人虎克（年，英国人虎克（Robert HookeRobert Hooke）曾用原始的显微）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶(k y)(k y)上的霉菌进行观察。上的霉菌进行观察。2. 2. 微生物的发现和微生物学的建立微生物的发现和微生物学的建立(jinl)(jinl)与发与发展展第3页/共49页第四页，共49页。516761676年，微生物学年，微生物学(wi shn w xu)(wi shn w xu)的先驱的先驱荷兰人列文虎克（荷兰人列文虎克（AntonyAntony van leeuwenhoek van leeuwenhoek）首次）首次观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在语的小商人，但却在16801680年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的会员。会员。第4页/共49页第五页，共49页。6（2 2）微生物学）微生物学(wi shn w xu)(wi shn w xu)的的奠基奠基法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis PasteurLouis Pasteur） （1822182218951895）德国人柯赫（德国人柯赫（Robert KochRobert Koch）（ 1843 184319101910）第5页/共49页第六页，共49页。7微生物学微生物学(wi (wi shn w xu)shn w xu)的的奠基奠基巴斯德巴斯德 (1) (1) 发现发现(fxin)(fxin)并证实发酵是由微生物引起的；并证实发酵是由微生物引起的；(2) (2) 彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生(fshng)”(fshng)”学说；学说；化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病酒病”和和“蚕病蚕病”著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。是它们引起有机质的腐败。(3) (3) 免疫学免疫学预防接种预防接种首次制成狂犬疫苗首次制成狂犬疫苗(4)(4)其他贡献其他贡献巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：60606565作短时间加热处理，杀死有害微生物作短时间加热处理，杀死有害微生物第6页/共49页第七页，共49页。8柯赫柯赫a a）细菌）细菌(xjn)(xjn)纯培养方法的建立纯培养方法的建立土豆土豆(tdu)(tdu)切面切面 营养明胶营养明胶 营养琼脂（营养琼脂（平皿）平皿）（1 1）微生物学）微生物学(wi shn w xu)(wi shn w xu)基本操作技术方基本操作技术方面的贡献面的贡献b b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c c）流动蒸汽灭菌流动蒸汽灭菌d d）染色观察和显微摄影染色观察和显微摄影第7页/共49页第八页，共49页。9（2 2）对病原细菌的研究）对病原细菌的研究(ynji)(ynji)作出了突出的贡献：作出了突出的贡献：a a）具体证实）具体证实(zhngsh)(zhngsh)了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b b）发现）发现(fxin)(fxin)了肺结核病的病原菌；（了肺结核病的病原菌；（19051905年获诺贝尔奖）年获诺贝尔奖）c c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原则著名的柯赫原则1 1、 在每一相同病例中都出现这种微生物；在每一相同病例中都出现这种微生物；2 2 、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3 3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会 重复发生；重复发生；4 4 、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。第8页/共49页第九页，共49页。103. 3. 微生物的特点微生物的特点(tdin)(tdin)个体小、结构简、胃口大、食谱广、个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖繁殖(fnzh)(fnzh)快、易培养、数量大、分布快、易培养、数量大、分布广、广、种类多、变异易、抗性强种类多、变异易、抗性强第9页/共49页第十页，共49页。11食谱食谱(shp)(shp)广广： 微生物获取营养的方式多种多样，其食谱微生物获取营养的方式多种多样，其食谱(shp)(shp)之广之广是动植物完全无法相比的！是动植物完全无法相比的！ 纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油(shyu)(shyu)、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食可被微生物作为粮食第10页/共49页第十一页，共49页。12繁殖繁殖(fnzh)(fnzh)快：快：2424小时小时(xiosh)(xiosh)后：后： 4722366500 4722366500万亿个后代，重量达到：万亿个后代，重量达到：47224722吨吨4848小时小时(xiosh)(xiosh)后：后：2.2 2.2 10 43 10 43个后代，重量达到个后代，重量达到2.2 2.2 10 25 10 25 吨吨相当于相当于40004000个地球个地球(dqi)(dqi)的重量！的重量！大肠杆菌一个细胞重约大肠杆菌一个细胞重约10 10 1212 克，平均克，平均2020分钟繁殖一代分钟繁殖一代一头一头500 500 kgkg的食用公牛，的食用公牛，2424小时生产小时生产 0.5 0.5 kgkg蛋白质蛋白质, ,而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，和氨水为原料，2424小时可以生产小时可以生产 50000 50000 kgkg优质蛋白质优质蛋白质。第11页/共49页第十二页，共49页。13易培养易培养(piyng)(piyng)： 很多微生物都可以非常方便地进行很多微生物都可以非常方便地进行(jnxng)(jnxng)人工培养！人工培养！数量数量(shling)(shling)大：大： 在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！都生存有大量的微生物！第12页/共49页第十三页，共49页。14变异变异(biny)(biny)易易：个体小、结构简、且多与外界环境直接接触个体小、结构简、且多与外界环境直接接触繁殖繁殖(fnzh)(fnzh)快、快、 数量多数量多 短时间内产生大量的变异短时间内产生大量的变异(biny)(biny)后代后代突变率：突变率：1010-5-5 10 10-10-10第13页/共49页第十四页，共49页。15抗（逆）性强：抗（逆）性强：抗热：有的细菌能在抗热：有的细菌能在265265个大气压，个大气压，250 250 的条件下生长；的条件下生长； 自然界中细菌生长的最高温度自然界中细菌生长的最高温度(wnd)(wnd)可以达到可以达到113 113 ； 有些细菌的芽孢，需加热煮沸有些细菌的芽孢，需加热煮沸8 8小时才被杀死小时才被杀死抗寒：有些微生物可以抗寒：有些微生物可以(ky)(ky)在在12 3012 30的低温生长的低温生长抗酸碱：细菌能耐受并生长抗酸碱：细菌能耐受并生长(shngzhng)(shngzhng)的的pHpH范围：范围：pH 0.5 pH 0.5 13 13耐渗透压：耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)NaCl, 32%)中中 都有微生物生长都有微生物生长抗压力：抗压力：有些细菌可在有些细菌可在14001400个大气压下生长个大气压下生长第14页/共49页第十五页，共49页。164. 4. 新世纪的微生物学新世纪的微生物学(wi shn w xu)(wi shn w xu) 20 20世纪世纪4040年代后，微生物自身的特点使其成为生物学年代后，微生物自身的特点使其成为生物学研究的研究的“明星明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大学的发展中作出了巨大(jd)(jd)的贡献。的贡献。 微生物学微生物学(wi shn w xu)(wi shn w xu)与生物学发展的主流汇合、交叉，获与生物学发展的主流汇合、交叉，获得了全面、深入的发展得了全面、深入的发展第15页/共49页第十六页，共49页。171 1微生物自身微生物自身(zshn)(zshn)的特点（共性和特性）将会更加受到关注和利用的特点（共性和特性）将会更加受到关注和利用其中：其中：t 以微生物为研究材料以微生物为研究材料(cilio)(cilio)继续对一些基本生命现象进行研究；继续对一些基本生命现象进行研究；t 微生物产业微生物产业(chny)(chny)的开发；的开发；t 重要致病菌的特点及其防治；重要致病菌的特点及其防治；t 极端环境的微生物的研究；极端环境的微生物的研究；共性：微生物具有其他生物共有的基本生物学特性：生长、共性：微生物具有其他生物共有的基本生物学特性：生长、 繁殖、代谢、共用一套遗传密码等，甚至其基因组繁殖、代谢、共用一套遗传密码等，甚至其基因组 上含有与高等生物同源的基因，充分反映了生物高上含有与高等生物同源的基因，充分反映了生物高 度的统一性。度的统一性。特性：微生物具有其它生物不具备的生物学特性，例如可在特性：微生物具有其它生物不具备的生物学特性，例如可在 其他生物无法生存的极端环境下生存和繁殖，具有其其他生物无法生存的极端环境下生存和繁殖，具有其 他生物不具备的代谢途径和功能，反映了微生物极其他生物不具备的代谢途径和功能，反映了微生物极其 丰富的多样性。丰富的多样性。微生物自身特性的进一步开发、利用：例如降解性塑料，分解纤维素、生产微生物自身特性的进一步开发、利用：例如降解性塑料，分解纤维素、生产单细胞蛋白等。单细胞蛋白等。借助（利用）微生物特点的基因工程产业：利用微生物生产药物、借助（利用）微生物特点的基因工程产业：利用微生物生产药物、疫苗等。疫苗等。第16页/共49页第十七页，共49页。18第17页/共49页第十八页，共49页。19发酵过程控制发酵过程控制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发酵工程发酵工程(gngchng)(gngchng)组成组成从广义上讲，由三部从广义上讲，由三部分组成：分组成： 上游工程上游工程(gngchng)(gngchng)、发酵工、发酵工程程(gngchng)(gngchng)、下游、下游工程工程(gngchng)(gngchng)第18页/共49页第十九页，共49页。20UPSTREAM PROCESSESUPSTREAM PROCESSES- - 菌种菌种- - 菌种扩大培养菌种扩大培养 培养基配制培养基配制(pizh)(pizh) 灭菌灭菌- - 接种接种发酵过程控制发酵过程控制上游上游(shngyu)(shngyu)工程工程Fermentation engineeringFermentation engineering第19页/共49页第二十页，共49页。21DOWNSTREAM PROCESSESDOWNSTREAM PROCESSES- - 产品分离提纯产品分离提纯- - 废物处理废物处理(chl)(chl) 副产物回收利用副产物回收利用发酵过程控制发酵过程控制下游下游(xiyu)(xiyu)工程工程 发酵发酵(f jio)(f jio)工程工程第20页/共49页第二十一页，共49页。22第21页/共49页第二十二页，共49页。23第22页/共49页第二十三页，共49页。24第23页/共49页第二十四页，共49页。25（1 1）、传统）、传统(chuntng)(chuntng)发酵发酵l最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。第24页/共49页第二十五页，共49页。26第25页/共49页第二十六页，共49页。27 （2 2）获得）获得(hud)(hud)发酵产品的条发酵产品的条件件（1 1）定义：是指利用生物的生命活动产生的酶对无机或）定义：是指利用生物的生命活动产生的酶对无机或有机原料进行生物加工获得产品；或通过培养生物获有机原料进行生物加工获得产品；或通过培养生物获得次级代谢产物的工业。得次级代谢产物的工业。第26页/共49页第二十七页，共49页。28第27页/共49页第二十八页，共49页。29第28页/共49页第二十九页，共49页。第29页/共49页第三十页，共49页。第30页/共49页第三十一页，共49页。第31页/共49页第三十二页，共49页。第32页/共49页第三十三页，共49页。第33页/共49页第三十四页，共49页。35第34页/共49页第三十五页，共49页。第35页/共49页第三十六页，共49页。第36页/共49页第三十七页，共49页。第37页/共49页第三十八页，共49页。第38页/共49页第三十九页，共49页。第39页/共49页第四十页，共49页。空气空气(kng(kngq)q)空气净化处理空气净化处理(chl)(chl)保藏菌种保藏菌种斜面活化斜面活化扩大培养扩大培养种子罐种子罐主发酵主发酵碳源、氮源、无机盐等碳源、氮源、无机盐等营养物质营养物质 灭菌灭菌产物分离纯产物分离纯化化成品成品第40页/共49页第四十一页，共49页。第41页/共49页第四十二页，共49页。菌种筛选菌种筛选(shixun)摇瓶试验摇瓶试验(shyn)发酵罐试验发酵罐试验(shyn)第42页/共49页第四十三页，共49页。第43页/共49页第四十四页，共49页。第44页/共49页第四十五页，共49页。第45页/共49页第四十六页，共49页。第46页/共49页第四十七页，共49页。第47页/共49页第四十八页，共49页。第48页/共49页第四十九页，共49页。