工业微生物 第1章 绪论

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1、工业微生物第一章绪论第一节微生物及其特点一、微生物的概念微生物(Microorganism)是对所有形体微小(<0.1mm)、单细胞或个体结构较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称；或简单地说是对细小的人们肉眼看不见，必须借助显微镜才能看清的低等生物的总称。微生物在自然界中的分布极为广泛，空气、土壤、江河、湖泊、海洋等都有数量不等、种类不一的微生物存在。第一节微生物及其特点二、微生物的特点微生物具有生物的共同特点：基本组成单位是细胞（病毒除外）；主要化学成分相同，都含有蛋白质、核酸、多糖、脂质等；新陈代谢等生理活动相似；受基因控制且遗传机制相同；有繁殖能

2、力。但由于其形体极其微小，结构简单因而具有动植物所不同的特点：1.微生物结构简单，体积微小生物大都是单细胞、简单多细胞甚至是非细胞结构的，但相对表面积较大，物质吸收多，转化快。这种特性为微生物的快速生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的物质基础。第一节微生物及其特点2.微生物代谢类型多，代谢能力强微生物有多种产能方式，有的利用分解有机物放出的能量；有的从无机物的氧化中获得能量；有的利用光能，进行光合营养。有的能进行有氧呼吸；有的能进行无氧呼吸。有的能固定分子态氮；有的能利用复杂的有机氮化物。微生物的代谢产物极多，仅抗生素就已经发现90000多种。3.微生物生长旺盛

3、，繁殖速度快，容易培养微生物具有极高的生长和繁殖速度。以大肠杆菌为例，细菌细胞若按每隔20min就可以分裂一次，在一天的时间内即可以繁殖72代，则细菌后代的总重量将达到4722t。第一节微生物及其特点假如再这样繁殖4~5d，它们就会形成跟地球同样重量的物体。当然不会出现这种情况，因为微生物的生长繁殖受到营养、空间和代谢产物等条件的限制，其分裂速度只能维持数小时而已。这一特点体现在发酵工业中的生产效率高、发酵周期短上。微生物容易培养，能在常温常压下利用简单的营养物质、甚至工农业废弃物生长繁殖，积累代谢产物。在发酵工业中，利用微生物发酵法生产食品、医药、化工原料等具有

4、许多优点：如设备简单、原料广泛、不需要催化剂、产品一般无毒副作用。第一节微生物及其特点4.微生物种类繁多，分布广泛，适应性强微生物种类繁多,目前已发现的约有15万种。随着人类认识和研究工作的发展，微生物新纲、新目、新科，新属、新种不断发现。微生物在自然界分布广泛，适应性强。土壤、空气、河流、海洋、盐湖、高山、沙漠、冰川、油井、地层下以及动物体内外、植物体表面都有大量微生物在活动。例如，太平洋深达1万多米的海底温泉中生活着既耐高温（1000℃）又耐高压（1.15×108Pa大气压）、在厌氧条件营自养生活的硫细菌；在85km的高空能找到微生物；在南极洲深128m和42

5、7m的沉积岩中发现了活细菌。再如，细菌的芽孢，放线菌的分生孢子，真菌的各种孢子，能抵抗外界不良环境的侵害，一般能成活几年甚至几千年。第一节微生物及其特点5．微生物容易发生变异微生物的个体一般都是单细胞、简单多细胞甚至是非细胞的，它们通常是单倍体，加之具有繁殖快、数量多以及与外界环境直接接触等特点，因此即使其变异频率（10-6～10-9）十分低，也可在短时间内产生出大量变异的后代。抗生素生产和其他发酵性生产中可利用微生物的变异，提高发酵产物产量。最典型的例子是青霉素的发酵生产，最初发酵产物每毫升只含20单位左右，而现在已有极大的增加，甚至接近10万单位了。第一节微生

6、物及其特点三、微生物在自然界的分类地位在生物学发展史上，曾将生物分为植物界和动物界。藻类有细胞壁，能进行光合作用，归为植物界。原生动物无细胞壁，可运动，不能进行光合作用，归为动物界。而微生物的另一些类群，如细菌具有细胞壁，能进行光合作用，又可运动，将它归为植物界和动物界均不合适。第一节微生物及其特点微生物在生物分类系统中的地位图：第一节微生物及其特点四、自然界中的微生物1.非细胞微生物没有典型的细胞结构，亦无产生能量的酶系统，只能在活细胞内生长繁殖。病毒属于此类型微生物。病毒包括（真）病毒和亚病毒两大类。其中亚病毒包括类病毒、拟病毒和朊病毒。2.原核微生物细胞核分

7、化程度低，仅有原始核质，没有核膜与核仁；细胞器不很完善。这类微生物种类众多，有细菌、放线菌、蓝细菌（蓝藻）、衣原体、立克次氏体和支原体。第一节微生物及其特点3.真核微生物细胞核的分化程度较高，有核膜、核仁和染色体；胞质内有完整的细胞器（如内质网、核糖体及线粒体等）。真核微生物主要包括属于植物界的显微藻类、属于动物界的原生动物和微型后生动物、以及属于真菌界的真菌微生物。真菌按其外观特征可分为酵母菌、霉菌和蕈菌三类。第二节微生物学的发展简史微生物学的发展简史可以概括为五个阶段。一、经验阶段自古以来，人类在日常生活和生产实践中，已经觉察到微生物的生命活动及其作用。早在4

8、000多年