第二章工业微生物学基础

绪论与第一章：微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。

它们是一些个体微小（直径＜0.1mm），构造简单的低等生物。

微生物的五大共性：⑴体积小、面积大:它是微生物五大共性的基础.⑵吸收多，转化快:⑶生长旺，繁殖快:⑷分布广、种类多:⑸适应强、易变异:微生物学奠基人——巴斯德；细菌学的奠基人——科赫原核微生物：是指一大类细胞核无核膜包裹、只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。

包括真细菌（通常简称细菌）和古生菌两大类群。

细菌：细胞细而短(直径0.5μm，长0.5-5um)、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

细胞壁功能：1、固定细胞外形2、协助鞭毛运动3、保护细胞免受外力的损伤4、为正常细胞分裂所必需5、阻拦有害物质进入细胞：如革兰氏阴性细菌细胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素通过。

6、与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。

细胞壁中的几种特殊成分：v肽聚糖：是真细菌细胞壁中特有的成分。

每一肽聚糖单体由三个部分组成：双糖单位：由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1，4糖苷键连接而成。

四肽尾：是4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。

在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中氨基酸组成有所差异。

肽桥：起着连接前后两个四肽尾分子的桥梁作用。

连接甲肽尾的第四个氨基酸的羧基和乙肽尾第三个氨基酸的氨基。

肽桥的变化甚多，由此形成了肽聚糖的多样性。

v磷壁酸：是革兰氏阳性细菌细胞壁所特有的成分。

是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

v脂多糖：是革兰氏阴性菌细胞壁所特有的成分。

位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一较厚（8-10nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链3部分组成。

革兰氏染色的机理：与细菌细胞壁的化学组成及结构有关。

革兰氏阴性细菌的细胞壁种脂类物质含量较高，肽聚糖含量较低。

染色时乙醇溶解了脂类物质，使细胞通透性增加，结晶紫-碘的复合物易被抽出，于是被脱色。

工业微生物学
《工业微生物学》
一、定义：
工业微生物学是研究有利于经济运营的微生物活动以及与其有
关的科学。

它综合应用生物、化学、物理等学科的知识来研究微生物如何利用原料转化为有用的产品，并分析其关键过程对生产的影响。

二、历史：
工业微生物学发展至今已经有百余年的历史，其发展过程可以大体分为三个阶段：
（1）19世纪初期，及期为现代工业微生物学的萌芽期，当时，随着近代化学、物理的发展，人们利用这些学科的知识，将微生物联系到制造发酵产品上。

（2）20世纪初期，蒸馏酒、酿酒、蔬菜和乳制品等发酵物品的生产，得到了迅速发展，给工业微生物学带来了非常重要的开发。

（3）20世纪中期以后，技术在改进，现代工业微生物学应运而生，可以通过识别和选择微生物，修饰生物体，改造存储和运输等把控发酵生产过程的方法，极大提高生产效率。

三、应用：
工业微生物学的应用广泛，主要涉及食品行业、药品行业、皮革行业、纸浆行业、农业行业、环境行业等。

它被广泛应用于生物质能源化学精炼、环境生物控制、药物代谢和合成、蛋白质工程和食品微生物杀菌等领域。

四、发展前景：
随着科技的发展，工业微生物学也朝着更为严谨、科学、安全发展的方向发展。

未来，工业微生物学将逐步深入到工业产品生产过程中，不断发挥其作用，实现产品安全、质量优良、效率高的生产，更好地服务于人类文明进步。

课程名称：工业微生物学课程编码：英文名称：Industrial Microbiology学时：54 学分：3适用专业：生物工程，制药工程，食品科学与工程，生物技术，食品质量与安全课程类别：必修课程性质：学科基础课先修课程：生物化学教材：《微生物学》路福平等，中国轻工业出版社，2019一、课程性质与任务工业微生物学是为生物工程、制药工程、食品科学与工程、食品质量与安全和生物技术专业开设的一门重要技术基础课。

通过本课程的学习，要求学生掌握微生物的基本知识，包括微生物的形态、结构、营养、生长、环境因素对微生物的影响、菌种选育、菌种保藏以及新陈代谢和遗传变异等；了解微生物在生物界中的地位、在自然界中的分布与作用、特别是在食品、发酵与制药工业中的实际应用等，为其它专业课的学习奠定良好基础。

虽然工业微生物学是我校生物工程，制药工程，食品科学与工程，食品质量与安全，生物技术专业重要的一门基础生物学课程，但因为学习时间有限，因而本课程不能详尽无遗地讲解微生物学的各个方面，在内容的选择和安排上要注意做到主次分明、概念清楚、由浅入深、理论联系实际，为提高教学质量与教学效果创造有利条件。

二、课程教学的基本要求工业微生物学是生物工程、制药工程、食品科学与工程、食品质量与安全和生物技术专业的一门重要技术基础课，以阐述微生物的形态结构与功能、微生物的营养、环境因素对微生物生长的影响以及微生物的遗传育种为主，同时适当介绍微生物的生态学、微生物的分类以及传染与免疫等知识。

考虑到学生已经在生物化学课中学过各种物质代谢的知识，所以在工业微生物学中不再讲解，只介绍微生物的产能方式如呼吸和发酵。

通过本课程的学习，要求学生掌握微生物的基本知识，包括微生物的形态、结构、营养、生长、环境因素对微生物的影响、菌种选育、菌种保藏以及新陈代谢和遗传变异等；了解微生物在生物界中的地位，在自然界中的分布与作用，特别是在食品、发酵与制药工业中的实际应用等，为其它专业课的学习奠定良好基础。

微生物学各章小结第一章：绪论1、微生物：一类形体微小、单细胞或个体较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的统称。

2、微生物的几个基本特性：1体积小、面积大“微米”作为个体大小的度量单位，个体更小的病毒则以“纳米”为度量单位。

个体形态需要借助光学显微镜或电子显微镜观察。

肉眼可观察到微生物聚集的群体－菌落2微生物的种类多：原核生物：3500种；:病毒：4000种；真菌：9万种；原生动物和藻类：10万种；3在自然界中分布极为广泛4生长旺，繁殖快（单细胞藻类：3~6小时繁殖一代。

酵母：2~4小时繁殖一代。

细菌：0.5~1小时繁殖一代。

）5适应性强，易变异3、微生物学发展简史分几个阶段，其中代表人物是谁？主要做了什么贡献？（一）微生物的利用与发现时间：1676~1861 开创者：安东•列文虎克（Antony Leeuwenhoek )。

特点：自制单式显微镜观察细菌；微生物形态描述。

（二）微生物学及食品微生物学的建立19世纪中期，欧洲工业、农业规模化生产方式已经形成。

当时工农业生产发展中出现的葡萄酒发酵酸败、人畜传染病等与微生物相关的问题急需解决。

法国人巴斯德：彻底否定了“自生说”学说。

免疫学——预防接种。

证实发酵是由微生物引起的。

其他贡献：巴斯德消毒法等。

德国人柯赫：微生物学基本操作技术的贡献：a）细菌纯培养方法的建立。

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。

c）蒸汽灭菌。

d）染色观察和显微摄影。

对病原细菌研究作出了突出贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；c）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。

（三）近代微生物学的发展微生物学研究工具的不断改进；微生物学和其他生物科学共同发展，互相促进。

4、日常生活中与食品生产、储藏、变质等有关的微生物问题。

P5第二章：微生物的形态、结构与功能1、细菌：是一类单细胞、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

《工业微生物学》课程（090207）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称:工业微生物学课程代码：09207学分与学时：4.0学分，72学时；（理论课3学分，54学时；实验课0.5学分，18学时）课程性质：专业必修授课对象：生物技术（专科）二、课程教学目标与任务通过教学，使学生掌握工业微生物学的完整基本知识，包括工业微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布等：了解和掌握微生物菌种分离和培养、染色和观察、菌种选冇、菌种保藏以及有害微生物控制等基本微生物实验技术原理和方法：向学生展示工业微生物在现在发酵工业、食品工业、制药工业和环境工程等方而的应用现状和研究进展，使所学基本理论更好结合生产实践。

在教学中要把精力集中在培养学生分析问题，解决问题的能力上。

三、学时安排教学要求和教学方法：1.突岀四性：基础性、系统性、先进性、应用性2.多种教学方式：采用多媒体课件将授课内容、图表、照片、结论式条文展示出来，把原本活生生的微生物还原其本来而貌，触发学习者的形象思维，加深对基本理论的认识和掌握；每章节重点、难点的提示、章后小结，少而精，使学习者能触类旁通，举一反三、思维活跃、知识丰收：3.理论与实验、理论与实践紧密结合教学内容目的和要求：本章主要引导学生了解什么是微生物，工业微生物学的建立和发展历史，对人类生产实践活动以及其他学科的影响，明确微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要作用和地位，了解微生物的分类、鉴泄和命名，激发学生对微生物学的浓厚兴趣，启迪学生，勒于思考，勇于实践，为科学发展做出奉献。

重点与难点：要求掌握微生物学科发展历史中几位重要的奠基人物对微生物学的主要贡献；微生物的几大共性特征。

一、微生物学研究的对象和任务二、微生物的分类单元、命名及分类依据和方法三、微生物学发展简史和重要代表人物四、工业微生物学研究的意义。

在工业、农业、医学、食品卫生、环境保护和生命科学研究和技术发展中的重要应用第二章重要工业微生物种类目的要求：本章主要使学生学习并掌握工业微生物包括真细菌、放线菌、酵母菌、霊菌、酋菌蓝细菌和病毒的细胞形态、基本结构特征及其功能、生活特性、在工业上的应用等等，认识微生物的多样性。

第一章1、列文虎克·巴斯德和科赫等在微生物学的建立和发展中有哪些重要的贡献。

(1)列文虎克：①利用单式显微镜观察了许多微小物体和生物，并于1676年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌，从而解决了认识微生物世界的第一个障碍；②一生制作了419架显微镜或放大镜，最大放大率达266倍；③发表过约400篇论文，其中375篇寄往英国皇家学会发表。

(2) 巴斯德：①提出了生命只能来自生命的胚种学说，并认为只有活的微生物才是传染病，发酵和腐败的真正原因；②发展了有效的加热灭菌技术，发明了巴斯德消毒法；③研究了蚕病、炭疽病、狂犬病等传染病，发明了用接种减毒菌苗的办法进行防治。

(3) 科赫：①建立了研究微生物的一系列重要方法，如平板培养技术，细菌染色法、悬滴培养法以及显微摄影技术；②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌；③于1884年提出了科赫法则，指导特定微生物与特定疾病相关性研究。

4、什么是微生物？它主要包括哪些类群？解：微生物是包括所有形体微小的单细胞，或个体结构简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。

它主要包括三大类：①原核微生物：如细菌，放线菌、蓝细菌、立克次氏体、衣原体和支原体；②真核微生物：如酵母菌、霉菌、担子菌等真菌及单细胞藻类和一些原生动物。

③无细胞结构的病毒等。

6、将下列科学家所从事的工作与其属于微生物学的研究领域划线配对。

(a)研究有毒废物的生物降解免疫学（d）(b)研究爱滋病病因微生物生态学（a）(c)研究利用细菌生产人体蛋白微生物遗传学（f）(d)研究爱滋病症状微生物生理学（e）(e)研究细菌毒素产生分子生物学（c）(f)研究微生物生活史病毒学（b）10、试举例说明微生物在其他生物难以生存的条件下正常活动。

解：微生物对环境尤其是极端恶劣的环境具有很强的适应能力。

如：在海洋深处某些硫细菌可在250℃甚至300℃的高温条件下正常生长；大多数细菌能耐0~-196℃的任何低温，甚至在-253℃液体氢下仍能保持生命；某些产芽孢细菌可在干燥环境中保存几十年、几百年甚至上千年；此外还有一些耐酸菌、耐碱菌、耐辐射菌等均能在其他生物难以生存的条件下正常活动。

第一章绪论3．将下列人物与他们对微生物学的贡献进行划线配对。

爱尔利希（Ehrlich）(f) a第一个观察细菌的人弗莱明(Fleming)(e) b第一个观察植物细胞并取名的人胡克(Hooke)(b) c彻底否定自生论科赫(Koch)(d) d证明微生物引起疾病李斯特(Lister)(g) e第一个发现青霉素巴斯德(Pasteur)(c) f首先使用人工合成化学治疗剂列文虎克(Van Leeuwenhoek)(a) g第一个在外科手术中使用消毒剂4．什么是微生物？它主要包括哪些类群？答：微生物并不是生物分类学上的名词，他是包括所有形体微小的单细胞，或个体结构简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。

它包括属于原核类的细菌（真细菌和古生菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体和衣原体，属于真核类的真菌（酵母菌，霉菌），原生动物和显微藻类；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒，拟病毒和阮病毒）。

13．微生物有哪五大共性？其中最基本共性的是哪个？为什么？答：微生物五大共性分别是：(1)体积小，面积大；(2)吸收多，转化快；(3)生长旺，繁殖快；(4)适应强，易变异；(5)分布广，种类多。

其中最基本的特性是体积小，面积大。

微生物是一个突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而产生了其余四个共性。

巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转化快，生长旺，繁殖快的特点。

环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。

而正是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。

第二章微生物的结构与分类8．微生物学名的命名原则有哪些？“Bacillus subtilis (Ehrenberg)Cohn”的含义是什么？答：命名原则在书本32页最后1行到33页倒数第3行或课件第二章（1）的37-41张（二、微生物的命名）。

微生物学基础理论和应用研究微生物学是研究微生物的科学，其研究对象包括病原体、益生菌、发酵菌等。

微生物在生态系统中扮演着重要的角色，同时也对人类健康和生存起着至关重要的作用。

微生物学基础理论和应用研究是微生物学的两个重要方面，以下将对其进行阐述。

一、微生物学基础理论微生物学基础理论是微生物学的理论基础，是微生物学家们对微生物生命现象的探索和总结。

微生物学基础理论包括微生物形态学、微生物生理学、微生物生化学、微生物遗传学等方面的内容。

微生物形态学是微生物学最基本的学科之一，主要研究微生物的形态、结构和分类。

微生物的形态及特征决定了其生长和生命活动方式的不同。

微生物的分类是微生物学的基础工作之一，这不仅有助于区分微生物种类，还有助于研究微生物生命活动规律。

微生物的分类是根据微生物细胞结构、代谢特征、遗传学资料等多个因素共同确定的。

微生物生理学主要研究微生物的生长和代谢过程，以及微生物与环境的互动关系。

微生物的生长需要适宜的温度、水分、营养物质和气体等条件，而微生物代谢则是微生物生长的基础。

微生物的代谢过程具有多样性和复杂性，不同种类的微生物代谢过程不同，有些微生物甚至可以通过异养代谢进行生命活动。

微生物生化学研究微生物代谢过程中形成的化学物质和过程。

例如，微生物在代谢过程中产生酶和酶的调节机制是微生物生化学研究的重要内容。

酶的产生和调节对于微生物中很多代谢过程的发展和维持至关重要。

微生物遗传学主要研究微生物的遗传物质、基因运作和调控等问题。

微生物的遗传物质主要包括核酸和蛋白质等。

微生物的遗传物质不仅参与微生物的遗传密码，还可以调控微生物代谢的基因表达，控制微生物的生长和发育等。

二、微生物学应用研究微生物学应用研究是微生物学理论和实践的结合，通过对微生物的研究和应用探索，促进了微生物学的理论发展和技术进步。

微生物学应用研究面向的领域包括医学、环境、食品、工业等多个领域。

在医学领域，微生物学应用研究主要围绕着微生物病原体的控制和治疗。

微生物学基础知识微生物学基础知识第一章微生物概述一. 什么是微生物微生物是一类肉眼不能直接看见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到的微小生物的总称。

微生物具有形体微小、结构简单；繁殖迅速、容易变异；种类繁多、分布广泛等特点。

二. 微生物的分类：根据微生物有无细胞基本结构、分化程度、化学组成等特点，可分为三大类。

1. 非细胞型微生物无细胞结构，无产生能量的酶系统，由单一核酸（DNA/RNA）和蛋白质衣壳组成，必须在活细胞内增殖。

病毒属于此类微生物。

2. 原核细胞型微生物细胞核分化程度低，只有DNA盘绕而成的拟核，无核仁和核膜。

这类微生物包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌。

3. 真核细胞型微生物细胞核的分化程度高，有核膜、核仁和染色体，能进行有丝分裂。

如真菌、藻类等。

三. 微生物的作用及危害1. 微生物的作用绝大多数微生物对人和动物是有益的，已广泛应用于农业、食品、医药、酿造、化工、制革、石油等行业，发挥了越来越重要的作用。

例如与我们日常生活密切相关的如酸奶、酒类、抗生素、疫苗等。

2. 微生物的危害微生物中也有一部分能引起人及动、植物发生病害，这些具有致病性的微生物，称为病原微生物。

如人类的许多传染病（感冒、伤寒、痢疾、结核、脊髄灰质炎、病毒性肝炎等），均是由病原微生物引起的。

从药品生产的卫生学而言，微生物对药品的原料、生产环境和成品的污染是造成生产失败、成品不合格的重要因素。

第二章微生物的类群和形态结构一. 细菌细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二分裂方式无性繁殖的原核微生物，分布广泛。

1. 细菌的形态与结构观察细菌最常用的仪器是光学显微镜，其大小可以用测微尺在显微镜下测量，一般以微米为单位。

细菌按其形态不同，主要分为球菌、杆菌和螺形菌三类。

（1）球菌多数球菌直径在1微米左右，外观呈球形或近似球形。

由于繁殖时分裂平面不同可形成不同的排列方式，分为双球菌、链球菌、葡萄球菌等。

一．名词解释1．假根是Rhizopus(根霉属)等低等真菌匍匐菌丝与固体基质接触处分化出来的根状结构，具有固着和吸取养料等功能。

2．假菌丝当酵母菌进行一连串的芽殖后，如果长大的子细胞与母细胞不立即分离，其间仅以狭小的面积相连，则这种藕节状的细胞串就称为假菌丝3．气生菌丝伸展到空间的菌丝体，颜色较深、直径较粗的分枝菌丝，其成熟后分化成孢子丝4．子囊果能产生有性孢子的、结构复杂的子实体称为子囊果5．生活史又称生命周期，指上一代生物经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程为生活史6、异宗配合：指毛霉在形成接合孢子时，凡是由不同性的菌丝体上形成的性器官结合而产生有性孢子的则称异宗配合。

7、同宗配合：指毛霉在形成接合孢子时，凡是由同一个菌丝体上形成的配子囊结合而产生有性孢子的则称同宗配合。

8、锁状联合：指担子菌亚门的次生菌丝的菌丝尖端生长方式。

9Saccharomyces cerevisiae 酿酒酵母二．填空1、真菌的无性繁殖方式有裂殖、芽殖、无性孢子繁殖和菌丝体断裂。

2、酵母菌的无性繁殖方式主要有裂殖、芽殖。

3、真菌的有性孢子的种类有：卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子四种；真菌的无性孢子的种类有：游动孢子、子囊孢子、分生孢子、节孢子和厚垣孢子五种。

4、根霉的形态特征是具有假根和匍匐功丝且菌丝无隔；曲霉的形态特征是具顶囊和足细胞，菌丝有隔；青霉的形态特征是具扫帚状的分生孢子梗。

5．粘菌可分为__细胞粘菌___和_原质团粘菌__两个门.6．真核微生物细胞质核糖体类型为80S，原核微生物核糖体类型为_70S___.7．子囊果有闭囊果，_子囊壳_____ 和_____子囊盘________三种类型。

8. 同的酵母菌产生的有性孢子有子囊孢子和_担孢子9. 类酵母的营养体只能以二倍体形式存在，酿酒酵母的营养体能以单倍体和二倍体形式存在，八孢酵母的营养体能以单倍体形式存在。

10.根霉属于接合菌门，香菇属于担子菌门。