1第一章-微生物和工業(yè)微生物學(xué)-緒論-20160229

工業(yè)微生物學(xué)山東理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院授課教師：劉紅亮電話QQ:369601804郵箱：kydarling@126.com

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)/meol/main.jspIndustrialMicrobiology個(gè)人簡(jiǎn)介學(xué)術(shù)經(jīng)歷理學(xué)博士，2014年6月畢業(yè)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)專業(yè)。2014年7月就職于山東理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院講師，主講工業(yè)微生物學(xué)課程和工業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn),參與講授研究生微生物學(xué)理論和技術(shù)專題。研究方向1、微生物與重金屬互作機(jī)制，2、重金屬污染生物治理，3、重金屬代謝微生物資源發(fā)掘，鑒定和應(yīng)用。科研成果目前已發(fā)表SCI論文9篇，主持國(guó)家自然科學(xué)基金1項(xiàng)，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題1項(xiàng)，青年教師發(fā)展支持計(jì)劃1項(xiàng)，博士啟動(dòng)資金1項(xiàng)，參與國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目3項(xiàng)，參與編寫專著1部。課程教學(xué)主要內(nèi)容（共48學(xué)時(shí)）第一章微生物與工業(yè)微生物學(xué)概述2學(xué)時(shí)第二章工業(yè)微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能8學(xué)時(shí)第三章工業(yè)微生物的營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)6學(xué)時(shí)第四章工業(yè)微生物的代謝和調(diào)控8學(xué)時(shí)第五章工業(yè)微生物遺傳變異和育種6學(xué)時(shí)第六章工業(yè)微生物的進(jìn)化、發(fā)育和分類4學(xué)時(shí)第七章工業(yè)微生物生態(tài)與環(huán)境保護(hù)4學(xué)時(shí)第八章工業(yè)微生物與現(xiàn)代發(fā)酵和食品業(yè)6學(xué)時(shí)第九章工業(yè)微生物與現(xiàn)代制藥4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要內(nèi)容（32學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)一細(xì)菌的革蘭氏染色與觀察2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)二培養(yǎng)基的配制2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)三微生物分離與純化技術(shù)2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)四微生物的形態(tài)觀察2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)五微生物大小和數(shù)量的測(cè)量和測(cè)定2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)六細(xì)菌生理生化反應(yīng)2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)七氧濃度對(duì)微生物生長(zhǎng)影響2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)八抗生素抗菌譜與細(xì)菌抗藥性測(cè)定2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)九&實(shí)驗(yàn)十綜合設(shè)計(jì)性試驗(yàn)8學(xué)時(shí)從第三周開(kāi)始上實(shí)驗(yàn)課，授課教師劉紅亮/高秀珍，上課地點(diǎn)13-133/137,18人/組,共4組，周三（3月18日）下午5-7節(jié)，周四下午7-9節(jié)。課程考核要求全課程考核分三部分：（一）理論課講授部分為閉卷考試，成績(jī)占全課程50%；（二）作業(yè)測(cè)試（線上線下），課堂表現(xiàn)（線上線下），考勤（線上線下）占45%（20%+15%+10%）；（三）微生物專業(yè)文獻(xiàn)講解或翻譯占全課程5%。

教材及教學(xué)參考書授課教材岑沛霖，蔡謹(jǐn)編著，《工業(yè)微生物學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年，第二版。微生物學(xué)課程組編寫《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，內(nèi)部教材，2015，第一版。

參考書目1、楊汝德編著，《現(xiàn)代工業(yè)微生物學(xué)》，高等教育出版社，2006年，第一版2、周德慶主編，《微生物學(xué)教程》（第三版），高等教育出版社，20113、周世寧主編，《現(xiàn)代微生物生物技術(shù)》，高等教出版社，20074、《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》周德慶徐德強(qiáng)主編，2012年，第三版，高等教育出版社5、《環(huán)境工程微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》王國(guó)惠主編，2012年，化學(xué)工業(yè)出版社6、《現(xiàn)代工業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》楊汝德主編，2008年，科學(xué)出版社7、《工科微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》李玉峰唐潔主編，2007年，西南交通大學(xué)出版社8、《工業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)與研究技術(shù)》諸葛健主編，2006年，科學(xué)出版社第一章緒論I、微生物和微生物學(xué)的研究范疇I(yíng)I、學(xué)習(xí)微生物的目的III、微生物的共性IV、微生物學(xué)發(fā)展史（巴斯德和科赫）V、微生物對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響VI、工業(yè)微生物研究進(jìn)展

一、微生物的定義：

傳統(tǒng)定義：微生物（microorganism,microbe）是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微小生物的總稱。它們是一些個(gè)體微?。ㄒ话阈∮?.1mm）、構(gòu)造簡(jiǎn)單的低等生物。

現(xiàn)代定義：一般是指絕大多數(shù)憑肉眼看不見(jiàn)或看不清，必須借助顯微鏡才能看見(jiàn)或看清，以及少數(shù)能直接通過(guò)肉眼看見(jiàn)的單細(xì)胞、多細(xì)胞和無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微小生物的總稱。納米比亞嗜硫細(xì)菌、費(fèi)氏刺尾魚菌(肉眼可以直接看到)I、微生物和微生物學(xué)的研究范疇二、微生物的特點(diǎn)及種類1mm=103μm=106nm=107?

分辨率：肉眼:0.1mm；顯微鏡:0.2μm；電子顯微鏡:10?細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為：10034×1012噸每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌II、為什么要學(xué)習(xí)微生物每張紙幣帶細(xì)菌：≈900萬(wàn)個(gè)

微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！

時(shí)時(shí)刻刻與微生物“共舞”

是

福？是禍？益生菌①乳桿菌類（如嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、詹氏乳桿菌、拉曼乳桿菌等）；②雙歧桿菌類（如長(zhǎng)雙歧桿菌、短雙歧桿菌、卵形雙歧桿菌、嗜熱雙歧桿菌等）；③革蘭氏陽(yáng)性球菌（如糞鏈球菌、乳球菌、中介鏈球菌等）。少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫艾滋病(AIDS)癌癥肺結(jié)核、虐疾、霍亂“卷土重來(lái)”。埃博拉病毒瘋牛病SARS禽流感1347年的一場(chǎng)由鼠疫桿菌(Yersiniapestis)引起的瘟疫幾乎摧毀了整個(gè)歐洲，有1/3的人(約2500萬(wàn)人)死于這場(chǎng)災(zāi)難，在此后的80年間，這種疾病一再肆虐，實(shí)際上消滅了大約75%的歐洲人口，一些歷史學(xué)家認(rèn)為這場(chǎng)災(zāi)難甚至改變了歐洲文化。我國(guó)在解放前也曾多次流行鼠疫，死亡率極高。一種急性出血性傳染病，病死率高達(dá)５０％到９０％，通過(guò)接觸病人的血液或其他體液，經(jīng)皮膚、呼吸道或結(jié)膜而感染，潛伏期為５至１４天TheSARSCoronavirus:

TheSARSoutbreakof2003

AccordingtotheWorldHealthOrganization(WHO),atotalof8,098peopleworldwidebecamesickwithSARSduringthe2003outbreak.Ofthese,774died.2004年禽流感席卷韓日越三國(guó)世界衛(wèi)生組織1月14日警告說(shuō)，禽流感已經(jīng)開(kāi)始席卷亞洲部分地區(qū)，并且導(dǎo)致越南至少3人死亡，它對(duì)亞洲的威脅可能比非典更嚴(yán)重。1878年，意大利禽流感，首次爆發(fā)：危害最大，經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的禽流感（H5N5）:1983年美國(guó)濱州等地區(qū),直接損失6000多萬(wàn)美元，間接經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)達(dá)3.49億美元,1997年5月，香港禽流感，直接損失達(dá)8000萬(wàn)港幣。

2003年3月，荷蘭禽流感，波及最廣的爆發(fā)，荷蘭南部海爾德蘭省800個(gè)農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)受到禽流感的影響，已蔓延到比利時(shí)與德國(guó)邊境附近?？梢哉f(shuō)，微生物與人類關(guān)系的重要性，你怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分，微生物是一把十分鋒利的雙刃劍，它們?cè)诮o人類帶來(lái)巨大利益的同時(shí)也帶來(lái)“殘忍”的破壞。它給人類帶來(lái)的利益不僅是享受，而且實(shí)際上涉及到人類的生存。III、微生物學(xué)對(duì)人類活動(dòng)的影響微生物與醫(yī)療保健微生物與農(nóng)業(yè)微生物與工業(yè)微生物與能源、生態(tài)和環(huán)境保護(hù)微生物與生物技術(shù)在醫(yī)療保健戰(zhàn)線上的六大“戰(zhàn)役”:外科消毒術(shù)的建立；尋找人畜病原菌；免疫防治法的應(yīng)用；化學(xué)治療劑的發(fā)明；抗生素治療的興起；用遺傳工程和生物工程技術(shù)生產(chǎn)生化藥物。根瘤菌的固氮作用；反芻動(dòng)物的消化過(guò)程；微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用；微生物對(duì)農(nóng)業(yè)造成的危害等。六個(gè)里程碑:自然發(fā)酵與食品、飲料的釀造；罐頭保藏；厭氧純種發(fā)酵技術(shù)；深層液體通氣攪拌培養(yǎng)；代謝調(diào)控理論在發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用；生物工程的興起1.生物煉制：生物乙醇、生物柴油、生物制氫、沼氣發(fā)酵、丙酮等生物燃料。2.原油泄漏和生物除污。3.生物環(huán)境技術(shù)。利用分子生物學(xué)技術(shù)改造微生物的代謝特性，再借助發(fā)酵工程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

IV、微生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1.微生物的發(fā)現(xiàn)1.1影響認(rèn)識(shí)微生物的四大障礙：

1.1.1個(gè)體過(guò)于微小1.2.1群體外貌不顯1.3.1種間雜居混生1.4.1形態(tài)與其作用的后果很難被認(rèn)識(shí)2.微生物發(fā)展的五個(gè)時(shí)期

2.1史前期：約8000年前-1676

2.2初創(chuàng)期：1676-1861

2.3奠基期：1861-1897

2.4發(fā)展期：1897-1953

2.5成熟期：1953-IV、微生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史2.1史前時(shí)期（直觀應(yīng)用時(shí)期）春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期微生物分解有機(jī)物質(zhì),漚糞積肥。公元二世紀(jì)的《神農(nóng)本草經(jīng)》

白僵蠶治病。公元6世紀(jì)后魏的賈思勰《齊民要術(shù)》

谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。

豆科植物與其它作物輪作2.2初創(chuàng)時(shí)期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期）（17世紀(jì)下半葉-19世紀(jì)中葉）使用顯微鏡觀察微生物世界的時(shí)期。代表人物：列文·虎克貢獻(xiàn):（１）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（２）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的繁茂性．2.3奠基時(shí)期（生理學(xué)發(fā)展時(shí)期）十九世紀(jì)下葉有關(guān)微生物的兩個(gè)疑難問(wèn)題：1、生物是自然產(chǎn)生的嗎？2、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？新鮮食品擱置細(xì)菌檢定無(wú)細(xì)菌腐敗食品細(xì)菌檢定有細(xì)菌由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生自然發(fā)生說(shuō)（１）巴斯德與自然發(fā)生學(xué)說(shuō)法國(guó)，化學(xué)家，路易斯·巴斯德（LouisPasteur，1822—1895）

微生物學(xué)的奠基人巴斯德反駁自然發(fā)生說(shuō)的三個(gè)實(shí)驗(yàn)空氣乙醇、醚混合物棉纖維沉淀物檢測(cè)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)第二個(gè)實(shí)驗(yàn)加熱營(yíng)養(yǎng)液密封放置細(xì)菌檢測(cè)無(wú)細(xì)菌檢出自然發(fā)生說(shuō)質(zhì)疑：無(wú)機(jī)物自然變?yōu)樯袡C(jī)體必須提供新鮮的空氣第三個(gè)實(shí)驗(yàn)（２）科赫與疾病的病菌說(shuō)

最早人們認(rèn)為疾病是由諸如超自然力、被稱為瘴毒的毒氣以及四種體液（血液、粘痰、黃膽汁、黑膽汁）之間的失調(diào)而引起的。AgostinoBassi（1773~1856）在1835年證明蠶病是由真菌感染引起的，首先提出微生物可引起疾病。1845年，M.J.Berkeley證明愛(ài)爾蘭馬鈴薯枯萎?。≒otatoBlightofIreland）是由真菌引起的。

之后，巴斯德提出“蠶的微粒子病”是由原生動(dòng)物寄生蟲引起的。Lister受巴斯德關(guān)于微生物在發(fā)酵和腐敗問(wèn)題中研究的啟發(fā)，提出了外科消毒術(shù)，消毒所使用的石炭酸可以殺死細(xì)菌，同樣也可以阻止傷口感染，這一觀點(diǎn)為微生物在疾病中的作用提供了間接的證據(jù)。（２）科赫與疾病的病菌說(shuō)德國(guó)，鄉(xiāng)村醫(yī)生，科赫（RobertKoch，1843~1910）

細(xì)菌學(xué)奠基人

直接關(guān)系的證明來(lái)自于德國(guó)醫(yī)生柯赫對(duì)炭疽菌的研究（1876年）科赫法則1、病原微生物存在于患病動(dòng)物中,而健康動(dòng)物中沒(méi)有；2、該微生物可在離開(kāi)動(dòng)物體外純培養(yǎng)生長(zhǎng)；3、當(dāng)培養(yǎng)物接種易感動(dòng)物時(shí)產(chǎn)生特定的疾病癥狀；

4、該病原微生物可從患病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中重新分離到,且在實(shí)驗(yàn)室能夠再次培養(yǎng),最終具有與原始菌株相同的性狀?？潞掌渌饕暙I(xiàn)：

建立了純培養(yǎng)技術(shù)（凝固劑和petridish）

對(duì)結(jié)核桿菌的分離和觀察,首創(chuàng)了抗酸菌染色的Ziehl-Nielsen染色法結(jié)核組織結(jié)核桿菌

發(fā)現(xiàn)和分離了引起霍亂的微生物——霍亂弧菌，發(fā)現(xiàn)了在控制霍亂傳播中水過(guò)濾的重要性，發(fā)表了第一張細(xì)菌的顯微鏡照片。2.4發(fā)展時(shí)期（生物化學(xué)水平）

德國(guó)人E.Buchner

（1897年）用無(wú)細(xì)胞的酵母菌裂解液中的混合酶對(duì)葡萄糖進(jìn)行了酒精發(fā)酵：

酵母細(xì)胞石英砂研磨過(guò)濾濾液葡萄糖酵母細(xì)胞酒精、CO2巴斯德提出發(fā)酵是由微生物引起；他還發(fā)現(xiàn)了厭氧微生物。MartinusBeijerinck（1851-1931）對(duì)微生物領(lǐng)域的最大貢獻(xiàn)是提出了富集培養(yǎng)概念。用富集培養(yǎng)技術(shù)Beijerinck從土壤和水中分離得到許多純種微生物，包括好氣的固氮菌、硫化細(xì)菌、固氮根瘤菌、乳酸菌、綠藻和許多其他微生物。在研究煙草花葉病時(shí)，Beijerinck指出感染物（一種病毒）不是細(xì)菌，而是寄生到植物細(xì)胞中生存的一類微生物；實(shí)際上，Beijerinck描繪了病毒學(xué)的基本理論。SergeiWinogradsky（1856-1935）成功的分離了硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌等和氮、硫化合物循環(huán)有關(guān)的微生物，提出硝化過(guò)程是細(xì)菌作用的結(jié)果，提出無(wú)機(jī)化能營(yíng)養(yǎng)和自養(yǎng)生物的概念。還分離到第一株厭氧固氮菌——巴氏固氮梭狀芽孢桿菌，提出了細(xì)菌固氮作用的概念?？煞Q是土壤微生物學(xué)的奠基石。2.5成熟時(shí)期（分子水平）始于二十世紀(jì)五十年代（電子顯微鏡的使用和DNA的發(fā)現(xiàn)）從1953年4月25日J(rèn)．Watson和F．Crick在英國(guó)的《自然》雜志上發(fā)表關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型起，整個(gè)生命科學(xué)就進(jìn)入了分子生物學(xué)研究的新階段，同樣也是微生物學(xué)發(fā)展史上成熟期到來(lái)的標(biāo)志。(1)微生物學(xué)從以應(yīng)用為主的學(xué)科，迅速成長(zhǎng)為一門十分熱門的前沿基礎(chǔ)學(xué)(2)在基礎(chǔ)理論的研究方面，微生物迅速成為分子生物學(xué)研究中最主要的對(duì)象(3)在應(yīng)用研究方面，向著更自覺(jué)、更有效和可人為控制的方向發(fā)展，至70年代初，有關(guān)發(fā)酵工程的研究已與遺傳工程、細(xì)胞工程和酶工程等緊密結(jié)合，微生物已成為新興的生物工程中的主角。遺傳學(xué)

+生物化學(xué)

+微生物學(xué)

該時(shí)期，多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展

微生物遺傳學(xué)微生物生理學(xué)

分子遺傳學(xué)

微生物學(xué)推動(dòng)生命科學(xué)的發(fā)展同時(shí)微生物的其他分支學(xué)科也得到迅速發(fā)展,使微生物學(xué)發(fā)展成為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一門發(fā)展最快，影響最大、體現(xiàn)生命科學(xué)發(fā)展主流a.促進(jìn)許多重大理論問(wèn)題的突破

遺傳物質(zhì)基礎(chǔ);基因與酶關(guān)系;突變的本質(zhì);操縱子學(xué)說(shuō);PCR;等b.對(duì)生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn)

細(xì)胞的人工培養(yǎng)；突變體篩選；DNA重組技術(shù)和遺傳工程c.微生物與"人類基因組計(jì)劃"

作為模式生物促進(jìn)基因與基因組的功能研究對(duì)生命進(jìn)行系統(tǒng)地和科學(xué)地解碼,以達(dá)到了解和認(rèn)識(shí)生命的起源,種間和個(gè)體間差異的起因,疾病產(chǎn)生的機(jī)制,長(zhǎng)壽及衰老等生命現(xiàn)象.基因組學(xué)(genomics)：研究整個(gè)基因組的所有基因

解碼生命

HumanGenomeProject,HGP

1、體積小，比表面積大單位：um(10-6m)或nm(10-9m)2μm0.5μm桿菌80個(gè)桿菌肩并肩總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度1500個(gè)桿菌首尾相連總長(zhǎng)度=1粒芝麻的長(zhǎng)度微生物的體積大小IV、微生物的共性2、吸收多，轉(zhuǎn)化快人（50kg）500~1000g/d地鼠（體重3g）3g/d大腸桿菌細(xì)胞重量2000倍糖/h奶牛（500kg）合成0.5kg蛋白質(zhì)/24h微生物細(xì)胞合成自身重量30-40倍的細(xì)胞物質(zhì)/24h吸收多轉(zhuǎn)化快3、生長(zhǎng)旺，繁殖速大腸桿菌在合適的生長(zhǎng)條件下：12.5~20分鐘繁殖1代每小時(shí)分裂3代，由1個(gè)變成8個(gè)。經(jīng)24小時(shí)分裂72代，重約4722噸經(jīng)48小時(shí)可產(chǎn)生2.2×1043個(gè)后代。地球重量的4000倍（5.98*1021噸）微生物代時(shí)及每日增殖率微生物名稱代時(shí)(分)溫度日增殖率乳酸菌38252.7×10^11大腸桿菌18371.2×10^24根瘤菌110258.2×10^3枯草桿菌31307.2×10^13光合細(xì)菌144301.0×10^3釀酒酵母120304.1×10^3念珠藻1380252.1硅藻1020202.64小球藻4202510.6草履蟲642264.92

4、適應(yīng)性強(qiáng)，易變異1）對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。2）對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”的適應(yīng)性。耐0～－196℃低溫

耐250℃～300℃的高溫

耐鹽（飽和鹽水）

耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子）

耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射適應(yīng)性強(qiáng)易變異青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平1940年每毫升20單位2000年每毫升10萬(wàn)單位青霉素的使用劑量：1940年10萬(wàn)元單位/次1980年：輸液80萬(wàn)單位/次2000年：輸液800萬(wàn)-1000萬(wàn)單位/次青霉素對(duì)金黃色葡萄球菌最低抑制濃度0.02μg/ml200μg/ml5、分布廣，種類多微生物在自然界的分布：無(wú)處不在，無(wú)孔不入土壤空氣水域生物體內(nèi)外極端環(huán)境正常環(huán)境高空深海底2000米深的地層溫泉VI、微生物學(xué)及其研究?jī)?nèi)容與分科微生物學(xué)(Microbiology)定義：是一門在細(xì)胞、分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動(dòng)基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護(hù)等實(shí)踐領(lǐng)域的科學(xué)。根本任務(wù)：

1.發(fā)掘、利用、改造和保護(hù)有益微生物

2.控制、消滅和改造有害微生物最終目的:

為人類社會(huì)的進(jìn)步服務(wù)21世紀(jì)微生物學(xué)展望1.微生物基因組學(xué)研究將全面展開(kāi)21世紀(jì)微生物基因組學(xué)將在繼續(xù)作為人類基因組計(jì)劃“的主要模式生物，在后基因組研究(認(rèn)識(shí)基因與基因組功能)中發(fā)揮不可取代的作用。模式微生物、特殊微生物及醫(yī)用微生物和其他微生物，特別是與工農(nóng)業(yè)及與環(huán)境、資源有關(guān)的重要微生物。從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)微生物自身以及利用和改造微生物將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。并將帶動(dòng)分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展。

2.微生物資源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物、細(xì)胞微生物學(xué)等，將在基因組信息的基礎(chǔ)上獲得長(zhǎng)足發(fā)展，為人類的生存和健康發(fā)揮積極的作用。3.微生物生命現(xiàn)象的特性和共性將更加受到重視。4.與其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展。5.微生物產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)全新的局面微生物將是21世紀(jì)進(jìn)一步解決重大理論問(wèn)題及實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的最理想的材料。學(xué)科交叉永遠(yuǎn)是科學(xué)創(chuàng)新的源泉！多學(xué)科的交叉和滲透將是必然的發(fā)展趨勢(shì)，21世紀(jì)的微生物學(xué)將向地質(zhì)、海洋、大氣和太空滲透，將會(huì)出現(xiàn)更多的邊緣學(xué)科：微生物地球化學(xué)、海洋微生物學(xué)、大氣微生物學(xué)、太空(或宇宙)微生物學(xué)以及極端環(huán)境微生物學(xué)等。微生物與能源、信息、材料、計(jì)算機(jī)的結(jié)合也將開(kāi)辟新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。微生物學(xué)的研究技術(shù)和方法也將會(huì)在吸收其它學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，向自動(dòng)化、定向化和定量化發(fā)展。VII工業(yè)微生物及其研究對(duì)象和任務(wù)

一、工業(yè)微生物的研究對(duì)象

工業(yè)微生物學(xué)是微生物學(xué)中的重要分支，主要研究用于食品、制藥、環(huán)保、冶金、石油、能源、材料、輕工、化工、軍工等工業(yè)生產(chǎn)中的微生物本身或微生物的眾多代謝產(chǎn)物。包括微生物的種類、菌種的獲得、代謝的機(jī)理和調(diào)控以及實(shí)際生產(chǎn)所需條件和控制。也就是說(shuō)，試圖對(duì)微生物加以控制。即利用微生物來(lái)做我們要做的事，或者防止微生物做我們不要做的事。

微生物種類繁多，容易變異，代謝類型多，適應(yīng)性強(qiáng)。所以，微生物工業(yè)中菌種的選擇和培育是生產(chǎn)之本，代謝調(diào)控是生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前，在工業(yè)上應(yīng)用的微生物主要有細(xì)菌、病毒、真菌、顯微藻類、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)物，具有活性的細(xì)胞碎片如酶和細(xì)胞勻漿物等。而這些微生物中產(chǎn)值最大的主要部分包括酵母業(yè)、抗生素業(yè)、酶制品業(yè)三項(xiàng)。

二、我國(guó)工業(yè)微生物的研究概況

我國(guó)勞動(dòng)人民數(shù)千年前就會(huì)利用微生物來(lái)釀酒，制醬、醋，但直到20世紀(jì)40年代，工業(yè)微生物沒(méi)有一個(gè)獨(dú)立的教學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，發(fā)酵工業(yè)也奄奄一息。20世紀(jì)50年代開(kāi)始，我國(guó)工業(yè)微生物領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)均取得巨大的發(fā)展，國(guó)家設(shè)立了科學(xué)院和各級(jí)科研機(jī)構(gòu)，并在工科院校設(shè)立了發(fā)酵專業(yè)，培養(yǎng)了大批發(fā)酵科技人材，推動(dòng)了科研和生產(chǎn)的發(fā)展。

酶制劑工業(yè)是20世紀(jì)60年代才開(kāi)始建立的，幾個(gè)主要酶種的發(fā)展很快，產(chǎn)量也很大。1986年全國(guó)酶制劑產(chǎn)量達(dá)3萬(wàn)多噸。目前已知的酶有2500余種，有150多種已得到結(jié)晶。酶可分為氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂解酶類、異構(gòu)酶類和合成酶類6大類。酶制劑商品已有100多種，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、纖維素酶、乳糖酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖異構(gòu)酶等。并且有近百種酶可制成固定化酶?，F(xiàn)在微生物酶制品已廣泛應(yīng)用于食品、發(fā)酵、日用化工、紡織、制革、造紙、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等各個(gè)方面。

微生物在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用是20世紀(jì)50年代后才投入生產(chǎn)的，但現(xiàn)在已居世界前列。目前可利用微生物生產(chǎn)生物制品、抗生素、葡萄糖酐、干擾素、核苷酸、維生素