微生物工程 绪论
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微生物共占120分713微生物学部分大纲要求:微生物主要类群的细胞形态与结构;微生物的营养;微生物的生长与控制;微生物遗传与变异。
(具体知识点可参考804微生物大纲要求)笔记根据《微生物学》路福平编为主,《微生物学教程》周德庆编为辅进行查漏补缺(标注页码基本为路福平版书籍所对应页码,少数为周德庆版书籍所对页码)第一章绪论P1-11一、微生物的定义及其类群(一)现代定义:一般是指绝大多数凭肉眼看不见或看不清,必须借助显微镜才能看见或看清,以及少数能直接通过肉眼看见的单细胞、多细胞和无细胞结构的微小生物的总称。
(二)类群:1.原核类:细菌(真细菌,古生菌),放线菌,蓝细菌,支原体,立克次氏体,衣原体等(三菌三体)。
2.真核类:真菌(酵母菌,霉菌,蕈菌),原生动物,显微藻类3.非细胞类:病毒,亚病毒(类病毒,拟病毒,朊病毒)(三)微生物的共性(五大共性)P111.体积小,比表面积大(最基本);2.吸收多,转化快;3.生长旺,繁殖快;4.分布广,种类多(多样性);5.适应性强,易变异。
三.生物学的研究内容和任务1.内容:微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布、分类进化等生命活动。
2.任务:(1)发掘、利用、改善和保护有益微生物(发酵微生物)a.利用菌体:scp、生物杀虫剂,保健品,生物制品,指示菌,污水处理b.利用代谢产物:酒,甘油,调味品,抗生素,有机酸,氨基酸,维生素,激素,酶制剂(2)控制、消灭、或改造有害微生物四、五界分类系统、六界分类系统、三域系统1、五界分类系统(Whitaker,1969年)包括:动物界、植物界、原生生物界(包括原生动物单细胞藻类和粘菌等)、真菌界、原核生物界(包括细菌蓝细菌等).2、六界分类系统(我国学者,1977年):在Whitaker五界系统的基础上,在加上一个病毒界,包括:病毒界、原核生物界、真菌界、真核原生生物界、植物界、动物界.3、三域学说(美国C.R.Roese,70年代末):三个域指细菌域、古生菌域、真核生物域五、微生物发展史上5个时期的特点和代表人物周德庆版P5(1)史前期(8000年前-1676年)特点:a.无显微镜,没有见到微生物个体b.在应用微生物和防止疾病方面积累了丰富的经验(凭经验自发地与微生物打交道)c.实践-实践-实践(思想方法上处于低水平的应用)(2)初创期(1676年-1861年:近200年)-起始于1676列文虎克观察到细菌个体特点:a.人类第一次用显微镜观察到了微生物个体b.停留在形态描述阶段c.微生物学科尚未形成代表人物:列文虎克——微生物学说先驱、发明显微镜(3)奠基期(1861年-1897年)-1861年,巴斯德根据曲径瓶实验,彻底推翻了“生命自生说”特点:a否定“自生说”成功,解决了生命的起源问题b建立了研究微生物的独特方法和技术(显微镜放大到700-1000倍)c.分离出了许多重要病原道d.微生物学的研究进入班理学研究水平e.微生物学科开始形成,进入一系列分支学科研究f思想方法:实践-理论-实践代表人物巴斯德(微生物学奠基人):1)证实发酵由微生物引起—酒精发酵、醋酸发酵和乳酸发酵等;2)解决了许多实际问题,如腐败病、蚕病、酒酸等——巴氏消毒法;3)免疫学——首次制成狂犬疫苗;4)彻底否定了自生说—鹅颈瓶实验。
(生物科技行业)微生物工程期末复习习题及全部答案绪论●1680年列文虎克制成显微镜───证明了微生物的存在。
●1857年,巴斯德(LouisPasteur)微生物之父证明了酒精是由活的酵母发酵引起的。
且提出了著名的发酵理论:壹切发酵过程都是微生物作用的结果。
1897年德国化学家毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精───酶●1905年,柯赫建立微生物纯培养技术,为微生物学的发展奠定了基础。
科赫的固体培养基也是微生物学研究史上的壹大突破。
第壹章生产菌种的筛选1、工业化菌种的要求有哪些?①遗传性能要相对稳定,不易变异退化;②能够利用廉价的原料,简单的培养基,大量高效地合成产物;③抗病毒能力强,不易感染它种微生物或噬菌体;④产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好和致病菌无关,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,包括抗生素、激素和毒素等,保证安全);⑤有关合成产物的途径尽可能地简单,或者说菌种改造的可操作性要强;⑥生产特性要符合工艺要求(如生长速度和反应速度较快,发酵周期短等)。
⑦培养和发酵条件温和(糖浓度、温度、pH、溶解氧、渗透压等)2.在工业生产中常用的微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌和放线菌3、自然界分离微生物的壹般操作步骤?从环境中分离目的微生物时,为何壹定要进行富集培养?样品的采集-预处理—培养—培养—菌落的选择—出筛—复筛—性能的鉴定—菌种保藏富集培养的原因:自然界中目的微生物含量很少,非目的微生物种类繁多,进行富集培养,使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖,数量增加,由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种,使筛选变得可能。
4.每克土壤的含菌量大体上有壹个十倍系列的递减规律:细菌(~108)>放线菌(~107)>霉菌(~106)>酵母菌(~105)>藻类(~104)>原生动物(~103)第二章微生物的代谢调节和控制1、酶活性调节的反馈抑制类型和抑制机制。
反馈抑制——主要表当下某代谢途径的末端产物过量时可反过来直接抑制该途径中第壹个酶的活性,促使整个反应过程减慢或停止,从而避免了末端产物的过多累积。
微生物工程课程教学大纲课程名称:微生物工程(Microbiology Engineering)课程编码:1313073214课程类别:专业课总学时数:60课内实验时数:24学分:2.5开课单位:生命科学学院生物技术教研室适用专业:生物技术适用对象:本科(四年)一、课程的性质、类型、目的和任务微生物工程又称发酵工程,是生物技术专业的专业必修课。
发酵工程是一门综合性很强的课程,涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科,基础理论性和实践性均很强,同时要求基础理论和生产实践密切结合.在课程讲授过程中,将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术,讲解理论知识的同时,又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。
因此,该课程需要在理论教学的同时,配合实验的实践环节,也要求学生建立实际生产的概念,在实践中巩固本课程的教学效果,学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会,培养分析问题和解决问题的能力。
学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离,建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力,动手能力也将有所提高。
二、本课程与其它课程的联系与分工本课程与微生物学、生物化学、高等数学、物理化学、化工原理、有机化学等课程有联系,宜在前述课程开设后开设。
三、教学内容及教学基本要求[1]表示“了解”;[2]表示“理解”或“熟悉”;[3]表示“掌握”;△表示自学内容;○表示略讲内容;第一章绪论发酵工程定义[1];发酵工程的发展史[1];发酵工程的特点[3];发酵工程的分类及应用[2];发酵工程与现代生物技术的关系[1];国内外发酵工业概况及其发展趋势[1];重点:发酵工程的特点难点:发酵工程与现代生物技术的关系教学手段:多媒体教学教学方法:讨论与讲授结合法作业:1.发酵工程的传统概念与现代意义上的概念各指什么?2.发酵工程与传统酿造、化学工程相比有什么特点?课外活动:查阅一种发酵产品的发展现状及与世界先进水平的差距。
微生物学重点总结微生物学第一章绪论1、微生物学。
一般定义为研究肉眼难以看见的称之为微生物的生命活动的科学。
2、微生物的发现。
第一个看见并描述微生物的人是荷兰商人安东列文虎克。
3、微生物学发展的奠基者及其贡献法国的巴斯德。
1>彻底否定了“自生说”;2>免疫学—预防接种;3>证实发酵是由微生物引起;4>创立巴斯德消毒法。
德国的科赫。
1>证实了____病菌是____病的病原菌;2>发现肺炎结核病的病原菌;3>提出证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则—科赫原则。
4、微生物的特点:个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、变异易、抗性强。
第二章微生物的纯培养和显微技术1、无菌技术。
在分离、转接、及培养纯培养物时防止被其他微生物污染,其自身也不污染操作环境的技术。
2、菌落。
分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。
3、选择培养。
选择平板培养、富集培养。
4、古生菌。
是一个在进化途径上很早就与真细胞和真核生物相互独立的生物类群。
主要包括一些独特的生态类型的原核生物。
5、真菌。
霉菌(菌体由分枝或不分枝的菌丝构成)、酵母菌(一群单细胞真核微生物)。
6、用固体培养基获得微生物纯培养方法:1>涂布平板法:(菌落通常只在平板表面生长)将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在已倒好的平板表面,再用无菌涂布棒涂布均匀,经培养后挑取单个菌落。
特点:使用较多的常规方法,但有时涂布不均匀。
2>稀释倒平板法:(细菌菌落出现在平板表面及内部)取一定稀释度的样品与熔化的琼脂培养基混合,摇匀后倒入无菌培养皿中保温培养。
缺点:操作较麻烦,对好氧菌、热敏感菌效果不好。
3>平板划线法4>稀释摇管法第三章微生物细胞的结构和功能1、原核生物与真核生物的异同点:原核微生物真核微生物细胞壁除少数外都有肽聚糖无肽聚糖细胞膜一般无固醇常有固醇内膜简单,有间体复杂,有内质网等细胞器只有核糖体有很多种核糖体70s(50s+30s)80s(60s+40s)线粒体叶绿体中的70s细胞核拟核,无核膜、无核仁,无成有核膜、核仁,有多条染色体,dna与形染色体,dna不与rna和组rna和组蛋白结合,有有丝分裂蛋白结合,无有丝分裂大小直径通常小于2微米直径在2-100微米之间2、革兰氏阴阳性菌的特点。
绪论重要名词1.微生物微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。
其特点是个体微小(一般小于0.1mm)、构造简单和进化地位低。
微生物包括三大类:①原核生物(细菌、古生菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等);②真核微生物(真菌,原生动物,微藻等);③非细胞生物(病毒、类病毒、朊病毒等)。
2. 列文虎克列文虎克是荷兰业余显微镜制造家,微生物学的先驱。
他一生制作过400余架单式显微镜(放大率约为50〜200倍)。
曾观察并记录过原生动物(1674)、细菌(1676)等微生物和其他微小物体。
3.巴斯德巴斯德是法国化学家,微生物学奠基人。
曾用曲颈瓶试验否定了生命的自然发生说,并建立了科学的胚种学说(1861)。
后来研究“酒病”、蚕病、鸡霍乱、牛羊炭疽病和人类狂犬病,并发明了巴氏消毒法,制作炭疽疫苗和狂犬疫苗等,大大推动了微生物学的发展。
4.科赫科赫是德国细菌学家,医学微生物学奠基人。
其重要贡献为:①建立了能获得微生物纯种的平板分离法以及细菌染色、悬滴培养和显微摄影等技术;②分离了炭疽芽孢杆菌、结核分枝杆菌和霍乱弧菌等重要病原菌;③提出了证实病原菌必须遵循的四条原则,即科赫法则(Koch’s postulates)。
5. 曲颈瓶实验:曲颈瓶试验是巴斯德设计的一个著名实验,曾用于驳斥生命的自然发生说。
他烧制了上端有一细长弯曲颈部的玻璃瓶,其内盛有营养液。
将它加热煮沸再冷却后,外界空气仍可进入,而尘埃却被阻挡在颈部,结果营养液长期不发生腐败。
相反,若将颈部折断或让营养液与颈部尘埃接触,则营养液很快腐败。
由此,他否定了自然发生说,并提出了生命必须来自生命的胚种学说。
6.生源论胚种学说又称生源论或生源说。
与自然发生说(无生源论)截然相反,胚种学说认为包括微生物在内的一切生物皆由其同种生物的胚种发育而来。
巴斯德以其著名的曲颈瓶试验有力地证明了胚种学说是正确的。
7.胚种学说一切生命都以其特有的“种子”(germ,胚种)而代代相传的。
绪论1何谓原核微生物?它包括哪些微生物?答:原核微生物的核很原始,发育不全,只有DNA链高度折叠形成的一个核区,没有核膜,核质裸露,与细胞质没有明显界限,叫拟核或似核。
原核微生物没有细胞器,只有由细胞质膜内陷形成的不规则的泡沫体系,如间体核光合作用层片及其他内折。
也不进行有丝分裂。
原核微生物包括古菌(即古细菌)、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体。
2何谓真核微生物?它包括哪些微生物?答:真核微生物由发育完好的细胞核,核内由核仁核染色质。
由核膜将细胞核和细胞质分开,使两者由明显的界限。
有高度分化的细胞器,如线粒体、中心体、高尔基体、内质网、溶酶体和叶绿体等。
进行有丝分裂。
真核微生物包括除蓝藻以外的藻类、酵母菌、霉菌、原生动物、微型后生动物等。
3微生物是如何分类的?答:各种微生物按其客观存在的生物属性(如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等)及它们的亲缘关系,由次序地分门别类排列成一个系统,从大到小,按界、门、纲、目、科、属、种等分类。
种是分类的最小单位,“株”不是分类单位。
第一章1.病毒是一类什么样的微生物?它有什么特点?答:病毒是没有细胞结构,专性寄生在活的敏感宿主体内,可通过细菌过滤器,大小在0.2微米一下的超微小微生物。
特点:大小在0.2微米以下,故在光学显微镜下看不见,你必须在电子显微镜下方可合成蛋白质的机构——核糖体,也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统,不具独立的代谢能力,必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内,依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个体。
病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的超微生物,然而,在宿主体外却呈现不具生命特征的大分子物质,但仍保留感染宿主的潜在能力,一旦重新进入活的宿主细胞内又具有生命特征,重新感染新的宿主。
2.病毒的分类依据是什么?分为哪几类病毒?答:病毒是根据病毒的宿主、所致疾病、核酸的类型、病毒粒子的大小、病毒的结构、有或无被膜等进行分类的。
微生物第一章绪论章末小结内容小结1.微生物学微生物(microorganism):因太小,一般用肉眼看不清楚的生物。
这些微小生物包括:无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒(类病毒、拟病毒、朊病毒);具原核细胞结构的真细菌、古生菌以及具真核细胞结构的真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、单细胞藻类、原生动物等。
但其中也有少数成员是肉眼可见的。
微生物的特点: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。
微生物学(microbiology):研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的科学,分离和培养这些微小生物需要特殊技术。
分子微生物学(molecular microbiology):在分子水平上研究微生物生命活动规律的科学。
细胞微生物学(cellular microbiology):重点研究微生物与寄主细胞相互关系的科学。
微生物基因组学(microbic genomics):研究微生物基因组的分子结构、信息含量及其编码的基因产物的科学。
2.微生物的发现和微生物学的发展安东·列文虎克利用自制的放大倍数为50~300倍的显微镜发现了微生物世界,首次揭示了一个咱新的生物世界——微生物界。
巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。
巴斯德:用曲颈瓶实验彻底否定了“自生说”,首次制成狂犬疫苗,证明其免疫学说,证实发酵是由微生物引起的,巴斯德消毒法等。
自生说:认为一切生命有机体能够从无生命的物质自然发生的。
柯赫:发现炭疽病及肺结核病的病原菌,柯赫氏定律等。
柯赫法则:证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则。
3. 20世纪的微生物学DNA重组技术、遗传工程、人类基因组计划4. 21世纪微生物学发展的趋势基因组学、生命起源与进化、生物质能源、降解性塑料、DNA芯片问答题1. 用具体事例说明人类与微生物的关系。
微生物是一把十分锋利的双刃剑,它们在给人类带来巨大利益的同时也带来了严重的破坏。
以我们熟悉的微生物为例:生活上,可以用酵母菌酿酒和醋、制面包和馒头,用乳酸菌制酸奶,用毛霉制腐乳;双歧杆菌和乳酸杆菌都对人的健康有益,当双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌在肠道内生长、繁殖,将阻止外面的病原体入侵肠道;肠道中的有益菌也可以分泌一些抗原物质,激活并强化肠道的免疫系统。