第一章微生物五大共性

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章 微生物的五大共性,体积小，面积大,吸收多，转化快,生长旺，繁殖快,适应强，易变异,分布广，种类多,1,.,体积小、面积大,正方体：,一个边长为,1cm,的正方体，总表面积是,6cm,2,，体积是,1cm,3,，表面积与体积之比是,6,；三维切割成边长为,1mm,小正方体，立方体个数变成,1000,，体积不变，总表面积是,6mm,2,1000,=60cm,2,，比面值是,60,。,球状体：,比面值,=,表面积,/,体积,=3/r,比面值,=,面积,/,体积,病毒,0.2,m,杆状细菌,0.52.0,m,支原体,立克次氏体,衣原体,0.2,0.5,m,放线菌,菌丝直径,霉菌,菌丝直径,2,10,m,酵母,1,55,30,m,1,.,体积小、面积大,1,.,体积小、面积大,乳酸杆菌,120,000,豌豆,6.0,鸡蛋,1.5,体重,200,磅的人,0.3,体积小、面积大,是其他四个特性的基础。,一些物种的比面值比较,2,.,吸收多，转化快,地鼠每天消耗与体重等重的粮食；,闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食；,大肠杆菌每小时消耗,1K,10K,倍于体重的糖。,一头,500kg,重的食用公牛，每昼夜能从食物中浓缩蛋白质,0.5kg;,500kg,重的大豆相同时间可生产,50kg,蛋白质,;,500kg,重的酵母菌，相同时间可合成,50000kg,优良蛋白质，是牛的,10,万倍,。,吸收多，转化快,的,特性为微生物的高速生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的物质基础。,3,.,生长旺，繁殖快,例如：,Escherichia coli,(,大肠杆菌,),在最适的生长条件下，每,12.520,分钟细胞就能分裂一次。,在液体培养基中，细菌细胞浓度一般为,10,8,10,9,个,/ml,。,利用微生物的这一特性可以,实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜酵母时，几乎,12,小时就可以收获一次，每年可以收获数百次。,谷氨酸短杆菌：摇瓶种子,50,吨发酵罐：,52,小时内细胞数目可增加亿倍。,若干微生物的代时及每日增殖率,微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率乳酸菌,38,分,38 25 2.710,11,大肠杆菌,18,分,80 37 1.210,24,根瘤菌,110,分,13 25 8.210,3,枯草杆菌,31,分,46 30 7.010,13,光合细菌,144,分,10 30 1.010,3,酿酒酵母,120,分,12 30 4.110,3,小球藻,7,小时,3.4 25 10.6,念珠藻,*,23,小时,1.04 25 2.1,硅藻,17,小时,1.4 20 2.64,草履虫,10.4,小时,2.3 26 4.92*,为念珠蓝菌属,(,Nostoc,),的旧称，与细菌同属原核生物。,4,.,易变异、适应强,任何有其它生物生存的环境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。,突变频率一般为,10,-5,10,-10,，但因繁殖快，数量多，因而在短时间内可出现大量变异的后代。,青霉素产量变异、耐药性变异举例,青霉素生产菌,Penicillium,chrysogenum,(,产黄青霉,),的产量,1943,年为每毫升发酵液中含,20,单位青霉素，,40,多年来，经过微生物遗传育种工作者的不懈努力，使该菌产量变异逐渐积累，加上发酵条件的改进，目前世界上先进国家的发酵水平每毫升已超过,5,万单位，甚至接近,10,万单位。微生物的数量性状变异和育种使产量提高的幅度之大，是动植物育种工作中绝对不可能达到的。,5,.,种类多、分布广,分布广,人体肠道,万米深海底部,几万米高空,地层下,种类多,物种的多样性,微生物的生理代谢类型多,代谢产物种类多,遗传基因的多样性,生态类型的多样性,5,.,种类多、分布广,微生物是各项生存记录的保存者，体现在：,高温：,海洋深处的某些硫细菌在,250300,的高温下正常生长,;,低温：,大多数细菌能耐,0,196,的任何低温，有的在,253,能保持生命,;,高度：,有人曾在,85km,的高空中找到微生物,;,海洋深度：,耐热硫细菌在,1,万米深的海底营自养生活，耐高压达,1140,个大气压,;,地层下：,前苏联科学家在,4.5,293m,不同深度的岩心中多次发现球菌、杆菌和微小的真菌。,热泉里的微生物,冰冻海底微生物的采样及分离到的微生物,5,.,种类多、分布广,类型 低限 倾向种数 高限,病毒与立克次氏体,1,217,1,217,1,217,支原体,42,42,42,细菌与放线菌,1,000 1,500,1,500,蓝细菌,1,227 1,500,1,500,藻类,15,051 23,100,23,100,真菌,37,175 47,300 68,939,原生动物,24,068,24,068,30,000,总数,79,780 98,727 127,298,微生物的种数，据,1972,年：,更重要的是在于微生物的生理代谢类型多、代谢产物种类多。,微生物的多样性：,（,1,）物种的多样性：,微生物的总数约在,50,万至,600,万种之间，记载过的仅约,20,万种。,（,2,）生理代谢类型的多样性：,分解能力：,可分解石油、木质素、纤维素，对复杂有机物分子的转化能力、分解氰、酚等有毒物质的能力,产能方式：,光合作用、嗜盐菌紫膜的光合作用、自养细菌的化能合成作用、各种厌氧产能途径,合成能力：,固氮、合成各种复杂有机物,抵抗极端环境的能力：,热、冷、酸、碱、压、辐射,（,3,）代谢产物的多样性,（,4,）遗传基因的多样性,（,4,）生态类型的多样性：,分布在各种极端环境,