微生物与发酵工程(2).ppt
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1、微生物与发酵工程,本章知识结构及教学要求,微生物的类群,微生物? 魏泰克的五界说,原核生物界:细菌、放线菌等 原生生物界:藻类、原生动物等 真菌界:酵母、霉菌 植物界 动物界,病毒,细菌,一、形态,球状,杆状,螺旋状,基本形态,1、细胞壁,如果将杆菌接入浓度为0.2mol/L的蔗糖等渗溶液和盛有玻璃珠的三角瓶中加以摇动,可以使细胞壁破裂,细胞内含物流出,这样就可以得到细胞壁的空壳。空壳成杆状,而细胞内含物却是圆的。,原生质体,在人为条件下,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而 抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的,圆球形、 对渗透压变化敏感的细胞,一般由革兰氏阳性细菌形成。,特点
2、:,对环境条件变化敏感,低渗透压、振荡、离心甚至 通气等都易引起其破裂;,五肽交联桥 五个甘氨酸,聚糖骨架 G:N-乙酰葡萄胺 M:N-乙酰胞壁酸,四肽侧链 L-丙、D-谷、L-赖、D-丙,主要成分 肽聚糖,G+ 菌肽聚糖结构:,细 胞 壁,2 细胞膜,证明细胞膜的存在(质壁分离、选择性染色、原生质体破裂或电镜观察等方法),细胞膜的生理功能:,选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送;,合成细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、 荚膜多糖等)的重要基地;,膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系, 是细胞的产能场所;,含有抗药性基因、固氮基因、抗生素生成基因,3 细菌质粒,4核
3、糖体,不同于真核生物。链霉素等抗生素通常作用于核糖体从而抑制蛋白质的合成,但对人核糖体不起作用。所以可用链霉素治疗由细菌引起的疾病。,主要成分是多糖、多肽或蛋白质,尤以多糖居多。 经特殊的荚膜染色,特别是负染色(又称背景染色) 后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。,b. 荚膜等并非细胞生活的必要结构,但它对细菌在环境 中的生存有利。,荚膜,某些细菌在其生长发育后期,在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体,称为芽孢(内生孢子)。,芽孢,细菌芽孢的特点,整个生物界中抗逆性最强的生命体,是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。,芽孢是细菌的休眠体,在适宜的条
4、件下可以重新转变成为营养态细胞;产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。,芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。,6 细菌的二分裂,放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖的一类原核微生物。,放线菌,形态与结构,单细胞,大多由分枝发达的菌丝组成; 菌丝直径与杆菌类似,约1mm; 细胞壁组成与细菌类似; 细胞的结构与细菌基本相同, 按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。,1、营养菌丝,匍匐生长于培养基内,吸收营养,也称基内菌丝。一般无隔膜, 直径0.2-0.8 mm,长度差别很大,2、气生菌丝,营养菌丝发育到一定阶段,伸向空间形成气生菌丝,叠生于营养 菌丝上,可覆盖整个菌落表面。在光学显
5、微镜下观察,颜色较深 ,直径较粗(1-1.4 mm),有的产色素。,3、孢子丝,气生菌丝发育到一定阶段,其上可分化出形成孢子的菌丝,即孢 子丝,又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异,常 被作为对放线菌进行分类的依据。,分布特点及与人类的关系,放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界,土壤中最多,其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。,能产生大量的、种类繁多的抗生素(其中90%由链霉菌产生),少数寄生型放线菌可引起人、动物(如皮肤、脑、肺和脚部感染)的疾病。,蓝细菌,也称蓝藻或蓝绿藻,是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质
6、的光合细菌。,以前曾归于藻类,因为它和高等植物一样具有光和色素 -叶绿素a,能进行产氧型光合作用。,典型病毒粒的构造,核心和衣壳合称核衣壳,为病毒的基本结构。有些复 杂的病毒在衣壳的外面包裹着一层由脂类、蛋白质和多糖 组成的囊膜。有的囊膜上还长有刺突。,8 病毒,病毒粒子并无个体的生长过程,而只有其两种基本成分的合成和装配,即: 核酸复制+蛋白质合成核蛋白(病毒粒子),一般可分五个阶段,即 吸附 侵入 增殖(复制与生物合成) 成熟(装配) 裂解(释放),病毒繁殖,艾滋病毒侵染,1 病毒特点,无细胞结构,专性活细胞内寄生; 没有酶或酶系统极不完全,不能进行代谢活 动; 个体极小,能通过细菌滤器;
7、 对抗生素不敏感,对干扰素敏感。,小结,细菌、放线菌和病毒的比较表,无细胞结构 (核酸衣壳囊膜),原核(细胞壁、膜、质),真核(细胞壁、膜、质、核),真核(细胞膜、质、核),噬菌体 烟草花叶病毒 流感病毒,细菌 放线菌,霉菌、蘑菇、酵母菌,衣藻、草履虫、变形虫,DNA或RNA,DNA,DNA,DNA,增殖:吸附注入合成装配释放,分裂生殖 (二分裂),孢子生殖 出芽生殖 (有性生殖),分裂生殖 有性生殖,碳源、氮源、生长因子、无机盐和水 能源,1.碳源,微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质,微生物营养,目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。,对于为数众多的
8、化能异养微生物来说,碳源是兼有能源功能营养物。,微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。,凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。,1.氮源,氮源谱,有机氮,无机氮,NH3 铵盐 硝酸盐 N2,蛋白质 核酸 氨基酸 尿素,氮源,(1)微生物的氮源谱也很广,大大广于动物或植物的 (2) 氨基酸自养型生物-绿色植物、很多微生物 (尿素、铵盐、硝酸盐和氮气) 氨基酸异养型生物-动物、大量异养微生物 (3) “NCHO”类营养物常是异养微生物的能源、碳源兼氮源,生长因子,对微生物正常代谢必不可少 有机物 需要量一般很少 生长因子种类:维生素、碱
9、基、氨基酸,问题:如何证明某种物质是某种微生物的生长 因子?,几种微生物所需的生长因子,微生物的营养类型,光能自养型,以无机物如H2、H2S、等作为供氢体或电子供体,使CO2还原为细胞物质;,例如,藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体(供氢体),进行产氧型的光合作用,合成细胞物质。而红硫细菌,以H2S为电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。,光能异养型,以有机物作为供氢体,利用光能将CO2还原为细胞物质;,例如,红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体,将CO2还原成细胞物质,同时积累丙酮。,CHOH + CO2,H3C,H3C,2,光能,光合色素,2 CH3C0CH3 + CH2
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