现代微生物学技术15篇

微生物生物技术是一门将微生物相关的上游研究技术和下游加工技术紧密联系起来的一门学科，其主要任务就是在全面了解微生物理论知识的基础上，通过研究运用各交叉学科的相关知识，为微生物资源的开发、利用、控制和改造提供理论依据并建立可行的模式。涉及分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学以及化学工程学等多个学科。

通过本课程的学习，要求大家初步掌握运用微生物资源生产发酵产品以及防治有害微生物的原理和方法，为全面学习生命科学理论和生物技术奠定基础。

显微技术、检测技术、无菌技术、生长测定技术、培养分离技术、育种技术和保藏技术七大微生物基本操作技术是生物技术的基础和核心之一。

丰富的微生物资源：

细菌、放线菌、酵母菌、霉菌等

存在于土壤、水体、空气

各种环境，包括极端环境

促进自然界的物质循环和转化

与农业、工业发酵、医学等有非常密切关系

微生物的应用：

1. 直接利用微生物营养菌体

单细胞蛋白（Single Cell Protein, SCP ）、酸奶、微生态制剂、疫苗，酵母片、蘑菇和受体菌等

2. 利用微生物代谢产物

包括初级代谢产物和次生代谢产物，各种氨基酸、有机酸、抗生素、酶类等

3. 利用微生物的基因

主要是不可培养微生物

采样→提取总的DNA →基因克隆→目的基因表达

4. 利用微生物的新陈代谢

微生物的分解、转化、修饰作用

5. 利用微生物的拮抗作用

生物防治、生物农药等

应用领域：

1. 在环境污染物治理与修复中的应用

（Bioremediation）

环境污染的发生

综合治理

微生物所起的重要作用

固体废物、污水等

2. 在发酵工业中的应用

有机酸：柠檬酸、乳酸、乙酸等

氨基酸：各种氨基酸，如谷氨酸等

抗生素：青霉素、链霉素

酶制剂等：

工业用酶：如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶

科研用酶：如限制性内切酶等

3. 在农业中的应用

肥料：固氮菌肥，磷细菌肥料，钾细菌肥料

杀虫剂：病毒杀虫剂

真菌杀虫剂（白僵菌）

农用抗生素：5406

植物生长促进剂等

4、在医学中的应用：

疫苗的制备和大规模生产；

抗生素治疗；

针对病原菌开展的以预防、治疗疾病为目的的各项研究；

5. 技术应用

•PCR（从嗜热菌中分离的DNA聚合酶）

•利用质粒、病毒为载体进行基因工程研究；

•利用细菌细胞固定化技术进行发酵生产；

•基因工程技术。

1988年Saiki 等从温泉中分离的一株水生嗜热杆菌(T. aquaticus) 中提取到耐热DNA聚合酶。耐高温，94°C时半衰期为40min；72 °C下催化DNA合成，该酶的发现促进了PCR 的应用

6、特殊应用

•华人科学家发现降解疯牛病蛋白的酶；

•能“挤出”石油的细菌；

•能制氢的细菌；

•能治理污水的细菌；

•能清洁土壤中毒素的细菌；

•能协助排雷的细菌；

微生物技术发展简史

微生物技术：直接或间接的利用微生物、微生物的机能、微生物的组成部分或其代谢产物来加工生产产品，或为社会提供服务的技术。

1. 传统酿造：各种酒类、酸奶、乳制品

2. 微生物的发现（Antony van Leeuwenhoek, 1632-1723)

3. 微生物与发酵的关系Louis Pasteur（1822-1895）酒病，巴斯德消毒，传染病

4. 柯赫（Robert koch, 1843-1910 ）

•建立纯培养技术

•柯赫法则

•促进了医学微生物和发酵工业的发展

5. 弗莱明（Fleming）发现青霉素，开创了抗生素工业，也促进了发酵工业

6. 现代微生物技术的发展

•各个领域中的应用

•各种水平的应用

•各种不同目的

•与其他学科紧密联系

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

常用微生物类群

微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。

包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真核类的真菌（酵母菌和霉菌）、显微藻类、原生动物，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。

细菌

细菌的基本形态：

①球形球菌：直径0.5×2um

②杆形宽×长0.5～1×1～5um 大肠杆菌：0.5×2um

③螺旋形宽×长0.5～1×1～50um

④其它形状：丝状、三角形、方形等

⑤异常形态：

畸形：由于化学或物理因素刺激，阻碍了细胞的发育，从而引起了异常的形态。

衰颓形：由于培养时间过长，营养缺乏，代谢排泄物浓度积累过高等使细胞衰老而引起的异常形态

细菌的基本结构：

一般结构：细胞壁，细胞膜，核区，细胞质；

特殊结构：荚膜，芽孢，鞭毛

革兰氏染色：

（1）细菌细胞壁

细胞壁：位于细胞最外层的一层厚实、坚韧的外被，主要成分是肽聚糖，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等生理功能。

细胞壁的生理功能：

①提高机械强度、固定细胞外形、保护细胞不受损伤

②为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需

③一定的屏障作用（阻碍有害大分子的进入）

④与细菌抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关

（2）细胞壁的分类

革兰氏阳性菌(G+)

①肽聚糖

②磷壁酸

革兰氏阴性菌(G-)

①脂多糖

②磷脂

③脂蛋白

④肽聚糖

（3）革兰氏染色：阳性菌G+—紫色; 阴性菌G-—红色

细胞固定—结晶紫初染—碘液媒染—乙醇脱色—番红复染

革兰氏染色原理：通过初染和媒染后，细胞内形成了不溶于水的结晶紫-碘的大分子复合物。革兰氏阳性细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密，故在用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩，加上它基本不含类脂，故乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此，结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在细胞壁内，使其呈现紫色。而革兰氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩，加上它类脂含量高，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大缝隙，复合物容易溶出细胞壁，因此通