1、第一章 微生物资源的一般特点及开发利用基本原理,第一节 微生物主要类群及其物种多样性,一. 微生物的一般特点1.种类繁多,分布广泛 2.生长繁殖快,代谢能力强 3.遗传稳定性差,容易发生变异,二 微生物在生物中的分类地位 （一）微生物在生物界中的分离地位,六界 1无细胞结构 病毒界 2有细胞结构 （1） 无核膜 原核生物界 （细菌、放线菌、蓝藻等） （2 ）有核膜 细胞无分化 真核原生生物界（藻类、原生动物） 细胞有分化 菌物界（真菌、粘菌）植物界 动物界,（二）主要微生物类群的特征,1.真菌2. 细菌3.放线菌,4 .藻类和地衣藻类：单细胞或多细胞，具多种色素，光合自养或异养。能生存于缺有机
2、营养的生境中。 地衣：藻类（大多为单细胞）或蓝细菌与真菌（大多为子囊菌）共生的复合体。,5.原生动物,单细胞不具壁，细胞体积较大，吞食，内有细胞器官。,6 粘菌:营养体形态为无定形的原质团。孢子囊肉眼可见。7 病毒,（三）微生物的物种多样性,生物多样性：生物多样性biodiversity是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。 这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。 其中，物种的多样性是生物多样性的关键，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。,物种的多样性,1992
3、年，Bull，已描述真菌种：69000（5%）；细菌种4760（12%）；病毒种：5000个（4%） 1995年，Amann：自然界中95%-99%微生物种群未被分离培养和描述。,第二节 微生物的分布生境多样性,一 微生物在自然界分布的各种生境(一) 微生物分布的广泛性,微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。,（二）微生物分布的各种生境与生态系统多样性,陆生（土壤）、水生、大气、根系、极端环境、活性污泥、生物膜、人体的微生物生态系统。,二. 微生物主要类群的分布,真菌 细菌 放线菌 藻类和地衣 原生动物 粘菌 病毒,第
4、三节 微生物代谢类型的多样性,一 微生物的代谢活性及营养方式 （一）微生物的代谢活性分解的物质多样化，产能方式多样性 （二）微生物的营养方式异养型 自养型,二.微生物的代谢类型及代谢人工调控,1. 同化代谢 2.异化代谢 3.初生代谢和次生代谢 4. 微生物代谢的人工调控,第四节 微生物资源的主要经济价值,一. 真菌的经济价值所有真菌不含叶绿素，所以不能行光合作用自制养分，必须腐生或寄生，从寄主处取得营养。摄食时，先分泌酵素，使食物分解为小分子物质后再行吸收。常见的真菌包括酵母菌、面包霉、青霉等。,1 酵母菌(Yeast)酵母菌为单细胞个体，通过出芽生殖，形成多个细胞相连一起。它以糖类作为能量
5、来源，在有氧的情况下，可以分解糖，以产生二氧化碳和水；但在缺氧时，它也可分解糖产生二氧化碳和酒精。发酵作用所产生的二氧化碳，可以使焙制的面包糕饼松软，酒精则在焙制时逸出。人们所饮用的酒，便是将果汁、稻米或麦粒等经发酵作用产生酒精酿造而成。,2. 青霉(Penicillium notatum)多生长在柑桔等水果上。其菌丝具有隔膜(septum)，孢子柄(conidiophore)呈分支状，其上端产生分生孢子(conidium)，也可随风散播。青霉能分泌青霉素(penicillin)或称盘尼西林，可以抑制细菌的生长，加以提炼后，是一种很有效的抗生素。,3 食用菌食用菌具有很高的营养价值，自古以来被
6、人们列为菜中佳品。食用菌细胞中最主要的有机物是蛋白质、核酸、碳水化合物和脂类。特别是含有人体自身不能合成的氨基酸。,4 虫草和灵芝,5.用真菌制造农作物防病抗病农药，已是广泛应用的技术，科学家用疫霉属真菌根除杂草马利筋，用另一种真菌控制杂草金雀花，均取得了巨大的成功。用腐霉属真菌防治甜菜种子病、木霉属真菌控制洋葱枯烂病，也有明显的效果。 6.许多真菌是吸附重金属、氰化物、汞化物的能手，因而真菌成了冶理这类污染的理想手段。,二 细菌的经济价值,食品微生物用细菌冶金，已在低品位的铜矿和金矿的开采中广为应用。 净化环境 农业 根瘤菌,三 放线菌的经济价值,产生各种胞外水解酶，降解土壤 中的各种不溶性
7、有机物质以获得细胞 代谢所需的各种营养，对有机物的矿化有着重要作用，从而 参与自然界物质循环，净化环境、改良土壤。抗生素，有机酸、氨基酸、维生素、甾体、酶及酶抑制剂、免疫调节剂等。,四 藻类和地衣的经济价值,食用 医药 渔业 肥料 净化水质,五 其它微生物的经济价值,1.原生动物 2. 粘菌 3.病毒,第五节 微生物培养 菌株筛选及资源保护,一 微生物的培养技术 （一）微生物的基本营养要求1.能源2.碳源3.氮源4.生长因子5.无机元素6.水,（二）培养基的设计原则和方法,1目的明确在设计新培养基前，首先要明确配制该培养基的目的，例如，要培养何菌？获何产物？用于实验室作科学研究还是用于大规模的
8、发酵生产？作生产中的“种子”，还是用于发酵？等等.,2营养协调通过菌体成分的分析，可知道在各种微生物的细胞中，其不同成分或元素间是有较稳定比例的。另外，在异养微生物中，碳源还兼作能源，而能源的需要量是很大的。这两点就是确定培养基中各种营养要素的数量和比例的重要依据。,3物理化学条件适宜pH 和缓冲性能4经济节约 经济节约主要指在设计生产实践中所使用的大量培养基时应遵循的原则。,5 设计方法 （1）根据产量常数确定氮源需要量 （2）最适碳、氮源的测定 （3）模拟天然营养条件 （4）查阅文献 （5）试验比较,（三）常用培养基的种类,1.天然、合成及半合成培养基（1）天然培养基（2）合成培养基（3）
9、半合成培养基 2.固体、液体、半固体培养基（1）固体培养基（2）液体培养基（3）半固体培养基,3.选择性培养基4.鉴别性培养基,（四）生产上的微生物培养方法 1.液体培养（1）表面（静置）培养（2）深层（搅拌）培养2.固体培养,二 从自然界筛选微生物菌种资源 （一）采样（二）选择性培养（三）纯种分离和性能测定,三 微生物的菌种保藏及资源保护 （一）菌种保藏方法 1.冰箱斜面保藏 2.石蜡油保藏（隔绝空气保藏） 3.干燥保藏 4.冷冻真空干燥保藏 5.超低温保藏,（二）菌种的衰退和复壮1.衰退的防止 （1）控制继代次数 （2）创造良好的培养条件 （3）采用有效的菌种保藏方法（如前述）2.菌种的复壮 （1）纯种分离 （2）通过在寄主体内的生长进行复壮 （3）淘汰已衰退的个体,（三）菌种保藏机构,目前世界上约有 550个菌种保藏机构。美国菌种保藏中心(简称ATCC马里兰)荷兰真菌菌种保藏中心(简称CBS得福特):英国全国菌种保藏中心(简称NCTC伦敦)英联邦真菌研究所(简称CMI萨里郡)日本大阪发酵研究所(简称IFO大阪):美国农业部北方利用研究开发部 中国于1979年成立了中国微生物菌种保藏管理委员会(简称CCCCM北京)。,（四）野生微生物资源的保护 （1）了解生物多样性，指定自然保护区 （2）保护微生物的栖息生境 （3）加强保护珍惜濒危真菌资源：如虫草等,
