《食品微生物技術(shù)》課件-微生物的生物學(xué)特點(diǎn)

微生物的生物學(xué)特點(diǎn)目錄/Contents01

種類繁多，分布廣泛02生長繁殖快，代謝能力強(qiáng)微生物的生物學(xué)特點(diǎn)03

遺傳穩(wěn)定性差，易變異01種類繁多，分布廣泛

雖然迄今為止，我們所發(fā)現(xiàn)的微生物約有10萬種以上，遠(yuǎn)較動植物為少，但一般認(rèn)為目前發(fā)現(xiàn)的微生物還不到自然界中微生物總數(shù)的1%并且每年都有大量新的微生物菌種報道。種類繁多微生物的種類多還表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：微生物生理代謝類型多，是動植物所不及的。微生物是唯一可以分解地球上貯量最豐富的初級有機(jī)物---天然氣、石油、纖維素、木質(zhì)素的生物。微生物有著多種產(chǎn)能方式，細(xì)菌的光合作用、自養(yǎng)細(xì)菌的化能合成作用及各種厭氧產(chǎn)能途徑對復(fù)雜有機(jī)物分子的生物轉(zhuǎn)化能力分解氰、酚等有毒物質(zhì)的能力自然界的物質(zhì)循環(huán)是由各種微生物參與才得以完成的。微生物代謝產(chǎn)物類型多，不同微生物可以有不同的代謝產(chǎn)物，如抗生素、酶類、氨基酸及有機(jī)酸等。分布廣泛微生物分布非常廣泛，可以說微生物無處不有，凡是有高等生物生存的地方，都有微生物存在，甚至某些沒有其他生物生存的地方，也有微生物存在。微地球上除了火山的中心區(qū)域外，從土壤圈、水圈、大氣圈直至巖石圈，到處都有微生物家族的蹤跡。微生物無處不在，我們無時不生活在“微生物的海洋”中。人的汗毛孔中的細(xì)菌腸道細(xì)菌無處不在的微生物

細(xì)菌數(shù)億/g土壤，每張紙幣帶細(xì)菌：900萬個

人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：皮膚表面：平均10萬個細(xì)菌/平方厘米；口腔：細(xì)菌種類超過500種；腸道：微生物總量達(dá)100萬億糞便干重的1/3是細(xì)菌，每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為：1000億個冰原凍土：封存60萬年前遠(yuǎn)古細(xì)菌

地下2800米處細(xì)菌自行存活上百萬年

美國黃石公園熱泉新疆鹽堿地02生長繁殖快，代謝能力強(qiáng)生長繁殖快，代謝能力強(qiáng)微生物生長繁殖的速度是高等生物所無法比擬的，大腸桿菌在適宜的條件下，每18-20min繁殖一代，24h即可繁殖72代，由一個菌細(xì)胞可繁殖到47×1022個，如果將這些新生菌體排列起來，可繞地球一周有余。微生物生長繁殖的速度如此快，是因為微生物的代謝能力很強(qiáng)，由于微生物個體微小，單位體積的表面積相對很大，有利于細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換，細(xì)胞內(nèi)的代謝反應(yīng)較快。微生物名稱代時每日分裂次數(shù)溫度（℃）每日增殖率細(xì)菌乳酸菌38分38252.7×1011大腸桿菌18分80371.2×1024根瘤菌110分13258.2×103枯草桿菌31分46307.0×1013光合細(xì)菌144分10301.0×103釀酒酵母120分12304.1×103藻類小球藻7小時3.42510.6念球藻23小時1.04252.1硅藻17小時1.4202.64草履蟲10.4小時2.3264.92微生物的代時和每日增殖率正因為微生物具有生長快、代謝能力強(qiáng)的特點(diǎn)，才使得微生物能夠成為發(fā)酵工業(yè)的產(chǎn)業(yè)大軍。在發(fā)酵工業(yè)上具有重要意義，可以提高生產(chǎn)效率，縮短發(fā)酵周期。更多更好的獲得發(fā)酵代謝產(chǎn)物。如生產(chǎn)味精的氨酸發(fā)酵中，對于發(fā)酵菌種谷氨酸短桿菌從搖瓶種子到50噸的發(fā)酵罐，52h內(nèi)菌體細(xì)胞數(shù)目可增加32億倍，大量的谷氨酸短桿菌可在短時間內(nèi)把大量有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為谷氨酸，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的短周期、高效率生產(chǎn)。

微生物的生長繁殖快的特點(diǎn)，也有不利的一面，當(dāng)發(fā)酵工業(yè)被雜菌污染出現(xiàn)倒罐現(xiàn)象或當(dāng)食品遇到腐敗微生物

，則損失就會越大。甚至致病微生物也有可能給人類帶來疫病的災(zāi)難。03遺傳穩(wěn)定性差，容易發(fā)生變異微生物個體微小，對外界環(huán)境很敏感，抗逆性較差，很容易受到各種不良外界環(huán)境的影響。微生物的結(jié)構(gòu)簡單，缺乏免疫監(jiān)控系統(tǒng)，很容易發(fā)生遺傳性狀的變異。微生物的遺傳不穩(wěn)定性，是相對高等生物而言的，實(shí)際上在自然條件下，微生物的自發(fā)突變頻率在10-8左右盡管變異發(fā)生的機(jī)會很低，但由于微生物繁殖快，也可在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量變異的后代。有益的變異可為人類創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)社會效益，如青霉素生產(chǎn)菌（產(chǎn)黃青霉）的產(chǎn)青霉素發(fā)酵水平由每毫升20單位上升到近10萬個單位，利用變異和育種得到如此大幅度的產(chǎn)量提高，在動植物育種工作中是根本不可能的。青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平1940年每毫升20單位2000年每毫升10萬單位而有害的變異則是人類各項事業(yè)的大敵。如各種致病菌的耐藥性變異，產(chǎn)生的所謂“超級細(xì)菌”使原本已得到控制的疾病變得無藥可醫(yī)。各種優(yōu)良菌種生產(chǎn)性狀的變異退化則促使發(fā)酵生產(chǎn)中，必須不斷對菌種進(jìn)行復(fù)壯、突變培育工作，使通過突變選育的生產(chǎn)菌種的生產(chǎn)性能大幅度提高。

青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平1940年每毫升20單位2000年每毫升10萬單位青霉素的使用劑量：1940年：輸液10萬單位/次1980年：