微生物资源的般特点和开发利用基本原理培训课件

微生物微生物资源的般特点源的般特点和开和开发利用基本原理利用基本原理第一节第一节 微生物主要类群及其物种多样性微生物主要类群及其物种多样性一一.微生物的一般特点微生物的一般特点 1.种类繁多种类繁多,分布广泛分布广泛 2.生长繁殖快生长繁殖快,代谢能力强代谢能力强 3.遗传稳定性差遗传稳定性差,容易发生变异容易发生变异 2微生物资源的般特点和开发利用基本原理二二 微生物在生物中的分类地位微生物在生物中的分类地位（一）微生物在生物界中的分离地位（一）微生物在生物界中的分离地位 六界六界 1无细胞结构无细胞结构 病毒界病毒界 2有细胞结构有细胞结构 （1）无核膜无核膜 原核生物界原核生物界（细菌、放线菌、蓝藻等）（细菌、放线菌、蓝藻等）（2）有核膜）有核膜 细胞无分化细胞无分化 真核原生生物界真核原生生物界（藻类、原生动物）（藻类、原生动物）细胞有分化细胞有分化 菌物界菌物界（真菌、粘菌）（真菌、粘菌）植物界植物界 动物界动物界 3微生物资源的般特点和开发利用基本原理（二）主要微生物类群的特征（二）主要微生物类群的特征1.真菌2.细菌3.放线菌4微生物资源的般特点和开发利用基本原理4.藻类和地衣藻类和地衣藻类：单细胞或多细胞，具多种色素，光合自养藻类：单细胞或多细胞，具多种色素，光合自养或异养。能生存于缺有机营养的生境中。或异养。能生存于缺有机营养的生境中。地衣：藻类（大多为单细胞）或蓝细菌与真菌地衣：藻类（大多为单细胞）或蓝细菌与真菌（大多为子囊菌）共生的复合体。（大多为子囊菌）共生的复合体。5微生物资源的般特点和开发利用基本原理5.原生动物原生动物n单细胞不具壁，细胞体积较大，吞食，内有细胞器官。单细胞不具壁，细胞体积较大，吞食，内有细胞器官。6微生物资源的般特点和开发利用基本原理6 粘菌:营养体形态为无定形的原质团。孢子囊营养体形态为无定形的原质团。孢子囊肉眼可见。肉眼可见。7 病毒7微生物资源的般特点和开发利用基本原理（三）微生物的物种多样性（三）微生物的物种多样性生物多样性：生物多样性：生物多样性生物多样性biodiversity是指一定范围是指一定范围内多种多样活的有机体内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物动物、植物、微生物)有规律地有规律地结合所构成稳定的生态综合体。结合所构成稳定的生态综合体。这种多样包括动物、植这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。生态系统的多样性。其中，物种的多样性是生物多样性的关键，它既体现了生其中，物种的多样性是生物多样性的关键，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。性。8微生物资源的般特点和开发利用基本原理物种的多样性物种的多样性1992年，年，Bull，已描述真菌种：，已描述真菌种：69000（5%）；细菌种）；细菌种4760（12%）；病）；病毒种：毒种：5000个（个（4%）1995年，年，Amann：自然界中：自然界中95%-99%微微生物种群未被分离培养和描述。生物种群未被分离培养和描述。9微生物资源的般特点和开发利用基本原理第二节第二节 微生物的分布生境多样性微生物的分布生境多样性一一 微生物在自然界分布的各种生境微生物在自然界分布的各种生境(一一)微生物分布的广泛性微生物分布的广泛性 微生物在自然界中可谓微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不无处不在，无处不有有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。康、医药、工农业、环保等诸多领域。10微生物资源的般特点和开发利用基本原理（二）微生物分布的各种生境与生态系统多样性（二）微生物分布的各种生境与生态系统多样性陆生（土壤）、水生、大气、根系、极端陆生（土壤）、水生、大气、根系、极端环境、活性污泥、生物膜、人体的微生物环境、活性污泥、生物膜、人体的微生物生态系统。生态系统。11微生物资源的般特点和开发利用基本原理二二.微生物主要类群的分布微生物主要类群的分布真菌真菌细菌细菌放线菌放线菌藻类和地衣藻类和地衣原生动物原生动物粘菌粘菌病毒病毒12微生物资源的般特点和开发利用基本原理第三节第三节 微生物代谢类型的多样性微生物代谢类型的多样性一一 微生物的代谢活性及营养方式微生物的代谢活性及营养方式（一）微生物的代谢活性（一）微生物的代谢活性 分解的物质多样化，产能方式多样性分解的物质多样化，产能方式多样性（二）微生物的营养方式（二）微生物的营养方式 异养型异养型 自养型自养型13微生物资源的般特点和开发利用基本原理二二.微生物的代谢类型及代谢人工调微生物的代谢类型及代谢人工调控控1.同化代谢同化代谢2.异化代谢异化代谢3.初生代谢和次生代谢初生代谢和次生代谢4.微生物代谢的人工调控微生物代谢的人工调控 14微生物资源的般特点和开发利用基本原理第四节第四节 微生物资源的主要经济价值微生物资源的主要经济价值一一.真菌的经济价值真菌的经济价值 所有真菌不含叶绿素，所以不能行光合作用所有真菌不含叶绿素，所以不能行光合作用自制养分，必须腐生或寄生，从寄主处取得营养。自制养分，必须腐生或寄生，从寄主处取得营养。摄食时，先分泌酵素，使食物分解为小分子物质摄食时，先分泌酵素，使食物分解为小分子物质后再行吸收。常见的真菌包括酵母菌、面包霉、后再行吸收。常见的真菌包括酵母菌、面包霉、青霉等。青霉等。15微生物资源的般特点和开发利用基本原理1 酵母菌酵母菌(Yeast)酵母菌为单细胞个体，通过出芽生殖，形成多个细胞相酵母菌为单细胞个体，通过出芽生殖，形成多个细胞相连一起。它以糖类作为能量来源，在有氧的情况下，可以分连一起。它以糖类作为能量来源，在有氧的情况下，可以分解糖，以产生二氧化碳和水；但在缺氧时，它也可分解糖产解糖，以产生二氧化碳和水；但在缺氧时，它也可分解糖产生二氧化碳和酒精。生二氧化碳和酒精。发酵作用所产生的二氧化碳，可以使焙制的面包糕饼松发酵作用所产生的二氧化碳，可以使焙制的面包糕饼松软，酒精则在焙制时逸出。人们所饮用的酒，便是将果汁、软，酒精则在焙制时逸出。人们所饮用的酒，便是将果汁、稻米或麦粒等经发酵作用产生酒精酿造而成。稻米或麦粒等经发酵作用产生酒精酿造而成。16微生物资源的般特点和开发利用基本原理17微生物资源的般特点和开发利用基本原理2.青霉青霉(Penicillium notatum)多生长在柑桔等水果上。多生长在柑桔等水果上。其菌丝具有隔膜其菌丝具有隔膜(septum)，孢子柄，孢子柄(conidiophore)呈分支呈分支状，其上端产生分生孢子状，其上端产生分生孢子(conidium)，也可随风散播。青，也可随风散播。青霉能分泌青霉素霉能分泌青霉素(penicillin)或称盘尼西林，可以抑制细或称盘尼西林，可以抑制细菌的生长，加以提炼后，是一种很有效的抗生素。菌的生长，加以提炼后，是一种很有效的抗生素。18微生物资源的般特点和开发利用基本原理3 食用菌食用菌 食用菌具有很高的营养价值，自古以食用菌具有很高的营养价值，自古以来被人们列为菜中佳品。食用菌细胞中最来被人们列为菜中佳品。食用菌细胞中最主要的有机物是蛋白质、核酸、碳水化合主要的有机物是蛋白质、核酸、碳水化合物和脂类。特别是含有人体自身不能合成物和脂类。特别是含有人体自身不能合成的氨基酸。的氨基酸。19微生物资源的般特点和开发利用基本原理4 虫草和灵芝虫草和灵芝20微生物资源的般特点和开发利用基本原理二二 细菌的经济价值细菌的经济价值食品微生物食品微生物用细菌冶金，已在低品位的铜矿和金矿的用细菌冶金，已在低品位的铜矿和金矿的开采中广为应用。开采中广为应用。净化环境净化环境 农业农业 根瘤菌根瘤菌22微生物资源的般特点和开发利用基本原理三三 放线菌的经济价值放线菌的经济价值产生各种胞外水解酶，降解土壤产生各种胞外水解酶，降解土壤中的各种不溶性有机物质以获得细胞中的各种不溶性有机物质以获得细胞代谢所需的各种营养，对有机物的矿化有着重要作用，从而代谢所需的各种营养，对有机物的矿化有着重要作用，从而参与自然界物质循环，净化环境、改良土壤参与自然界物质循环，净化环境、改良土壤。抗生素，有机酸、氨基酸、维生素、抗生素，有机酸、氨基酸、维生素、甾体、酶及酶抑制剂、免疫调节剂等甾体、酶及酶抑制剂、免疫调节剂等。23微生物资源的般特点和开发利用基本原理四 藻类和地衣的经济价值食用食用医药医药渔业渔业肥料肥料净化水质净化水质24微生物资源的般特点和开发利用基本原理五五 其它微生物的经济价值其它微生物的经济价值1.原生动物原生动物2.粘菌粘菌3.病毒病毒25微生物资源的般特点和开发利用基本原理第五节第五节 微生物培养微生物培养 菌株筛选及资源保护菌株筛选及资源保护一一 微生物的培养技术微生物的培养技术（一）微生物的基本营养要求一）微生物的基本营养要求 1.能源能源 2.碳源碳源 3.氮源氮源 4.生长因子生长因子 5.无机元素无机元素 6.水水26微生物资源的般特点和开发利用基本原理（二）培养基的设计原则和方法（二）培养基的设计原则和方法 1目的明确目的明确 在设计新培养基前，首先要明确配制该在设计新培养基前，首先要明确配制该培养基的目的，例如，要培养何菌？获何培养基的目的，例如，要培养何菌？获何产物？用于实验室作科学研究还是用于大产物？用于实验室作科学研究还是用于大规模的发酵生产？作生产中的规模的发酵生产？作生产中的“种子种子”，还是用于发酵？等等还是用于发酵？等等.27微生物资源的般特点和开发利用基本原理2营养协调营养协调 通过菌体成分的分析，可知道在各种微生物的通过菌体成分的分析，可知道在各种微生物的细胞中，其不同成分或元素间是有较稳定比例的。细胞中，其不同成分或元素间是有较稳定比例的。另外，在异养微生物中，碳源还兼作能源，而能源另外，在异养微生物中，碳源还兼作能源，而能源的需要量是很大的。这两点就是确定培养基中各种的需要量是很大的。这两点就是确定培养基中各种营养要素的数量和比例的重要依据。营养要素的数量和比例的重要依据。28微生物资源的般特点和开发利用基本原理 3物理化学条件适宜物理化学条件适宜 pH 和缓冲性能和缓冲性能 4经济节约经济节约 经济节约主要指在设计生产实践中所经济节约主要指在设计生产实践中所使用的大量培养基时应遵循的原则。使用的大量培养基时应遵循的原则。29微生物资源的般特点和开发利用基本原理5 设计方法设计方法（1）根据产量常数确定氮源需要量）根据产量常数确定氮源需要量（2）最适碳、氮源的测定）最适碳、氮源的测定（3）模拟天然营养条件）模拟天然营养条件（4）查阅文献）查阅文献（5）试验比较）试验比较30微生物资源的般特点和开发利用基本原理（三）常用培养基的种类（三）常用培养基的种类1.天然、合成及半合成培养基天然、合成及半合成培养基 （1）天然培养基）天然培养基 （2）合成培养基）合成培养基 （3）半合成培养基）半合成培养基2.固体、液体、半固体培养基固体、液体、半固体培养基 （1）固体培养基）固体培养基 （2）液体培养基）液体培养基 （3）半固体培养基）半固体培养基31微生物资源的般特点和开发利用基本原理3.选择性培养基选择性培养基4.鉴别性培养基鉴别性培养基32微生物资源的般特点和开发利用基本原理（四）生产上的微生物培养方法（四）生产上的微生物培养方法1.液体培养液体培养 （1）表面（静置）培养）表面（静置）培养 （2）深层（搅拌）培养）深层（搅拌）培养2.固体培养固体培养33微生物资源的般特点和开发利用基本原理二二 从自然界筛选微生物菌种资源从自然界筛选微生物菌种资源（一）采样（一）采样（二）选择性培养（二）选择性培养（三）纯种分离和性能测定（三）纯种分离和性能测定34微生物资源的般特点和开发利用基本原理三三 微生物的菌种保藏及资源保护微生物的菌种保藏及资源保护（一）菌种保藏方法（一）菌种保藏方法1.冰箱斜面保藏冰箱斜面保藏2.石蜡油保藏（隔绝空气保藏）石蜡油保藏（隔绝空气保藏）3.干燥保藏干燥保藏4.冷冻真空干燥保藏冷冻真空干燥保藏5.超低温保藏超低温保藏35微生物资源的般特点和开发利用基本原理（二）菌种的衰退和复壮（二）菌种的衰退和复壮 1.衰退的防止衰退的防止（1）控制继代次数）控制继代次数（2）创造良好的培养条件）创造良好的培养条件（3）采用有效的菌种保藏方法（如前述）采用有效的菌种保藏方法（如前述）2.菌种的复壮菌种的复壮（1）纯种分离）纯种分离（2）通过在寄主体内的生长进行复壮）通过在寄主体内的生长进行复壮（3）淘汰已衰退的个体）淘汰已衰退的个体36微生物资源的般特点和开发利用基本原理（三）菌种保藏机构（三）菌种保藏机构目前目前世界上约有世界上约有 550 550个菌种保藏机构。个菌种保藏机构。美国菌种保藏中心美国菌种保藏中心(简称简称ATCCATCC马里兰马里兰)荷兰真菌菌种保藏中心荷兰真菌菌种保藏中心(简称简称CBSCBS得福特得福特):):英国全国菌种保藏中心英国全国菌种保藏中心(简称简称NCTCNCTC伦敦伦敦)英联邦真菌研究所英联邦真菌研究所(简称简称CMICMI萨里郡萨里郡)日本大阪发酵研究所日本大阪发酵研究所(简称简称IFOIFO大阪大阪):):美国农业部北方利用研究开发部美国农业部北方利用研究开发部中国于中国于1979年成立了年成立了 中国微生物菌种保藏管理委员会中国微生物菌种保藏管理委员会(简称简称CCCCM北京北京)。37微生物资源的般特点和开发利用基本原理（四）野生微生物资源的保护（四）野生微生物资源的保护（1）了解生物多样性，指定自然保护区）了解生物多样性，指定自然保护区（2）保护微生物的栖息生境）保护微生物的栖息生境（3）加强保护珍惜濒危真菌资源：如虫草等）加强保护珍惜濒危真菌资源：如虫草等38微生物资源的般特点和开发利用基本原理