㈠ 工業微生物有哪些優越性
這里說的工業微生物，是指在工業生產中作為生產者的微生物。這類工業微生物種類相當多，形成一支不可多得的生力軍。例如，放線菌、細菌、真菌等能生產5500多種抗生素，其中有4000多種是由放線菌產生的。可見，工業微生物是一支龐大的隊伍了。
為什麼科學家對微生物在工業上的應用這么感興趣呢?不論是微生物學家，還是化工專家，他們看中的是應用工業微生物進行生產有許多優越性。這些優越性主要表現在：
首先，微生物能在常溫常壓下進行各種生物化學反應。即使在發酵罐中，也不會出現爆炸。這就大大避免了在生產過程中的事故。
其次，以微生物為對象進行的物質轉化，不完全利用地球上的有限資源(如石油)，而著眼於再生資源(如纖維素、木質素、澱粉等)的利用。因此，原料來源豐富，不會因原料少而停止生產。
第三，用微生物生產復雜的有機化合物(有機酸、核酸、糖等)，可以讓幾十步化學反應像一步反應那樣在反應器中進行，實現連續性大規模生產，這既縮短周期，又降低成本。
第四，微生物生產安全、干凈，不會產生有害物質，不會污染環境。
生物有雌雄的區別。決定性別的是生物的性染色體。
以家兔為例，它共有22條染色體，其中1對為性染色體。如果兔細胞內的一對性染色體相同，即都為XX染色體，則為雌兔；一對性染色體不同，即為XY染色體，則為雄兔。因此，雌兔只形成一種卵子——X卵子；雄兔形成兩種精子——X精子和Y精子。
為了多繁殖小兔，人們自然喜歡多養雌兔，盡量少養雄兔。只要進行以下實驗，就可達到多養雌兔的目的；取出雄兔的精液倒入一U形管中；往U形管兩端各插入一個電極，一為正極，一為負極；通電。於是，帶X染色體的精子(帶負電)大多數移向正極，帶Y染色體的精子(帶正電)大多移向負極。用人工授精方法，把正極附近的精液注射到雌兔陰道里，結果雌兔懷孕後生下的小兔，大多數是雌兔。類似的實驗，在其他家畜的繁殖上也取得了成功。
人的男女性別也是由一對性染色體決定的。性染色體全是XX時，便是女性；為XY時，便是男性。這就是說明，人與其他生物在很多方面是相同的，人是由生物進化來的；性別並不由母親決定，而是由父親決定的。
家禽(如雞)的性別也是由一對性染色體決定的。不過，它正好與家兔和人的情況相反；性染色體為ZZ的是雄禽；為ZW的是雌禽。
道爾頓是18世紀英國的大科學家，近代原子理論的奠基人。他是第一個發現紅綠色盲的人，也是第一個被發現患紅綠色盲的人，所以紅綠色盲又稱「道爾頓病」。
在一個聖誕節，青年道爾頓給母親買了一雙長襪，作為節日禮物。母親收到這份禮品，非常高興，但美中不足的是顏色實在太鮮艷，與自己的年齡不相稱。道爾頓吃驚地問：「深藍色怎麼不相稱?」母親感到意外：「什麼?這襪子像櫻桃一般紅呀!」
從此，道爾頓才知道自己的色覺和別人的不同，他沒有區分紅色和綠色的能力，即紅綠色盲。後來，他研究了這種病因，還寫了一本書——《論色覺》。
紅綠色盲屬於性染色體隱性遺傳。基因一般隨所在的染色體連在一起或鎖在一起同時傳遞到下代，這叫連鎖。X染色體上的基因隨X染色體一起傳遞，叫X連鎖或性連鎖。紅綠色盲基因不但存在於X染色體(性染色體)中，而且為隱性，所以性連鎖隱性基因的遺傳，隨不同性別的情況而不同。在女性中，X成雙存在，必須兩條都具隱性致病基因才能患病；男性的X染色體是成單的，所以只要X染色體帶有致病基因就會發病。但是，兩條帶病基因的X染色體組合在一起(XX)的機會很小，所以患X連鎖隱性遺傳病的男性要比女性多得多。紅綠色盲，男性遠多於女性，我國男性色盲發病率為7%，女性0?5%
道爾頓的紅綠色盲基因是由母親傳給他的，他的母親是紅綠色盲基因的攜帶者。
1866年，達溫醫生首先提出一種臨床疾病：患者智力極低，頂多會說「爸」「媽」等單音節語言，根本沒有抽象思維能力，坐立行都很晚。外形也很特別：眼裂小，眼間距很寬，鼻根低平，頜小，口常半開，舌吐出口外。手指特短，小指內彎，拇趾與第二趾之間相距很大。
經過染色體檢查，發現患者體細胞中有47條染色體，多了一條21號染色體。其他染色體都是成雙結對，只有21號染色體是三個湊在一起。這屬於常染色體數目的變異。
還有一種遺傳病叫貓叫綜合症，顯著特點是患兒的哭聲音調特高，聲音較低，很像貓叫的聲音，因此而得名。患者女性多，頭小，臉很圓，眼間距寬，容貌古怪，身體發育遲滯，智力嚴重減退。常在嬰兒期或幼兒期夭折。
染色體檢查發現，患者體細胞第5號染色體的短臂丟失了大約二分之一。這屬於常染色體結構的變異。
染色體數目和結構的變異都是不治之症。最好進行產前檢查，做染色體分析。如發現是先天愚型或貓叫綜合症，即做人工流產，不讓患兒出生。
㈡ 常用的工業微生物有哪些
工業生產上常用的微生物有細菌、放線菌、酵母菌和黴菌,由於發酵工程本身的發展以及遺傳工程的介入,藻類、病毒等也正在逐步成為工業生產的微生物.
1．細菌 工業生產中常用的細菌有：枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌、短桿菌、節桿菌、假單胞菌、小球菌等,用於生產乳酸、醋酸、氨基酸、核苷酸、澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶、維生素、肌苷酸、丙酮丁醇等產品以及生物防治、細菌浸礦等.
2．放線菌
它的最大經濟價值在於能產生多種抗生素.從微生物中發現的抗生素,有60%以上是放線菌產生的,如鏈黴素、金黴素、紅黴素、慶大黴素等.常用的放線菌主要來自以下幾個屬：鏈黴菌屬、小單孢菌屬和諾卡氏菌屬等.近年來也用放線菌生產氨基酸、核苷酸、維生素和酶制劑等.
3．酵母菌 工業上常用的酵母菌有：啤酒酵母、假絲酵母、類酵母等,用於釀酒、製造麵包、製造低凝固點石油、生產酒精、脂肪酶,以及生產可食用、葯用和飼用的酵母菌體蛋白等.
4． 黴菌 工業上常用的黴菌有：藻狀菌綱的根霉、毛霉、犁頭霉、子囊菌綱的紅麴黴,半知菌類的麴黴、木霉、青黴等；它們可用於生產多種酶制劑、抗生素、有機酸、生長素及甾體激素等.
㈢ 工業微生物特點
三,微生物的生物學特點與作用
微生物除具有生物的共性外,也有其獨特的特點,正因為其具有這些特點,才使得這樣微不可見的生物類群引起人們的高度重視.
(一)種類繁多,分布廣泛
(二)生長繁殖快,代謝能力強
(三)遺傳穩定性差,容易發生變異
(一)種類繁多,分布廣泛
種類極其繁多——已發現的微生物達10萬種以上,新種不斷發現.
分布非常廣泛——可以說微生物無處不有,無處不在.
極端環境:冰川,溫泉,火山口等極端環境;
土 壤:土壤是微生物的大本營,一克沃土中含菌量高達幾億甚至幾十億;
空 氣:空氣中也含有大量微生物,越是人員聚集的公共場所,微生物含量越高;
水:水中以江,湖,河,海中含量高,井水次之;
動植物體表及某些內部器官:如皮膚及消化道等.
微生物的多樣性已在全球范圍內對人類產生巨大影響.
土壤中微生物的種類繁多,幾乎所有的微生物都能從土壤中分離篩選得到,要分離篩選某中微生物,多數情況都是從土壤採取樣品.
首先微生物為人類創造了巨大的物質財富,目前所使用的抗生素葯物,絕大多數是微生物發酵產生的,以微生物為勞動者的發酵工業,為工,農,醫等領域提供各種產品.
另外微生物也為人類帶來巨大危害,如疫病的傳播,並且引起疫病傳播的新微生物種類總不斷出現.
(二)生長繁殖快,代謝能力強
大腸桿菌(Escherichia coli)在適宜的條件下,每20分鍾即繁殖一代,24小時即可繁殖72代,由一個菌細胞可繁殖到47×1022個,如果將這些新生菌體排列起來,可繞地球一周有餘;
生理基礎:因為微生物的代謝能力很強, 由於微生物個體微小,單位體積的表面積相對很大,有利於細胞內外的物質交換,細胞內的代謝反應較快.
極大的物質資源:正因為微生物具有生長快,代謝能力強的特點,才使得微生物能夠成為發酵工業的產業大軍,在工,農,醫等戰線上發揮巨大作用;
在物質轉化中的作用:如果沒有微生物,自古以來的動,植物屍體不能分解腐爛,早已是動,植物屍體堆積如山,布滿全球.
(三)遺傳穩定性差,容易發生變異
微生物個體微小,對外界環境很敏感,抗逆性較差,很容易受到各種不良外界環境的影響;另外,微生物的結構簡單,缺乏免疫監控系統, 很容易變異.
微生物的遺傳不穩定性,是相對高等生物而言的,實際上在自然條件下,微生物的自發突變頻率為10-6左右.
微生物的遺傳穩定性差,給微生物菌種保藏工作帶來一定不便.
另一方面,正因為微生物的遺傳穩定性差,其遺傳的保守性低,使得微生物菌種培育相對容易得多.通過育種工作,可大幅度地提高菌種的生產性能,其產量性狀提高幅度是高等動,植物所難以實現的.
微生物學及其分支學科
一,微生物學及其研究對象
二,微生物學的分支學科
一,微生物學及其研究對象
微生物學概念:概括地講,微生物學(Microbiology)是研究微生物及其生命活動規律的學科.
研究對象:研究的主要內容涉及微生物的形態結構,營養特點,生理生化,生長繁殖,遺傳變異,分類鑒定,生態分布以及微生物在工業,農業,醫療衛生,環境保護等各方面的應用.研究微生物及其生命活動規律之目的在於充分利用有益微生物,控制有害微生物,使這些微小生物更好地貢獻於人類文明.
二,微生物學的分支學科
(一)根據基礎理論研究內容不同,形成的分支學科
微生物生理學(Microbiol Physiology)
微生物遺傳學(Microbiol Genetics)
微生物生物化學(Microbiol Biochemistry)
微生物分類學(Microbiol Taxonomy)
微生物生態學等(Microbiol Ecology).
(二)根據微生物類群不同,形成的分支學科
細菌學(Bacteriology)
病毒學(Virology)
真菌學(Fungi)
放線菌學(Actinomycetes)等.
(三)根據微生物的應用領域不同,形成的分支學科
工業微生物學(Intustrial Microbiology)
農業微生物學(Agricultural Microbiology)
醫學微生物學(Medical Microbiology)
葯用微生物學(Patherological Microbiology)
食品微生物學(Food Microbiology)
獸醫微生物學(Viterinary Microbiology)等.
(四)根據微生物的生態環境不同,形成的分支學科
土壤微生物學(Soil Microbiology)
海洋微生物學(Marine Microbiology)等.
第三節 食品微生物學及其研究內容
食品微生物學:食品微生物學是專門研究與食品有關的微生物的種類,特點及其在一定條件下與食品工業關系的一門學科.
盡管人類對食品微生物研究的歷史很長,但作為微生物學的一門獨立的分支學科——食品微生物學,其仍屬一門新興學科.尤其在我國,人們對食品科學的重視僅是改革開放以來,人們解決了溫飽問題之後的事情;食品微生物學是隨著食品科學的發展而產生的一個重要的學科.
食品微生物研究的主要內容包括三個方面:
一,在食品工業中有益的微生物及其應用;
二,在食品保藏過程中引起食品變質的微生物及其控制;
三,與食品衛生有關的微生物.
第四節 微生物學的發展簡史
我們把這個過程分成以下四個階段加以闡述.
一,微生物學的史前時期
二,微生物的發現與微生物學的啟蒙時期
三,微生物學的形成時期
四,微生物學的發展時期
一,微生物學的史前時期
盲目應用時期.
人類已經在很多方面利用了微生物,世界各國人民在自己的生產實踐中都積累了很多利用有益微生物和防治有害微生物的經驗.北魏的賈思勰《齊民要術》一書中,就詳細記載了制醋的方法.我國古代勞動人民就利用了鹽腌,糖漬,煙熏,風乾等.
二,微生物發現與微生物學啟蒙時期
十七世紀,荷蘭人呂文虎克(Antony van Leeuwenhock)發明了第一台簡易顯微鏡(200～300倍).
於1669年出版了《安東.列文虎克所發現的自然界秘密》.
隨後在近200年的時期,隨著顯微鏡的不斷改進,解析度的提高,人們對微生物的認識由粗略的形態描述逐步發展到對微生物進行詳細的觀察和根據形態進行分類研究,形成了啟蒙的微生物學.
三,微生物學的形成時期
由研究微生物形態的啟蒙時期到對微生物的生理生化水平研究時期.
巴斯德(Louis Pasteur, 1822～1895)通過對酒麴的研究,證明了酒麴發酵是其中的酵母菌代謝作用,這一研究結果把對微生物的研究由形態轉向生理生化研究水平,為微生物學的形成和發展奠定了基礎.巴斯德還通過大量實驗證明了食品的腐敗變質是遭受微生物污染後,微生物生長繁殖而引起的,從根本上否定了"微生物自然發生說".
微生物學的另一位奠基人是一位德國醫生柯赫(Robert Koch, 1843～1910),他為疾病的病原學說建立了基礎.
首先從患病動物的病變臟器中分離純化得到病原菌,通過將病原菌接種回到動物體內,能引起相同症狀的疾病,證明了傳染病是由某些特定的病原菌傳播的.
由於巴斯德和柯赫對微生物學的形成作出了極大的貢獻,普遍認為,他們兩位是微生物學的奠基人.
四,微生物學的發展時期
本世紀是微生物學的全面發展時期:
細胞的結構與功能,細菌的代謝等;
微生物在工農業生產上發揮巨大作用;
微生物成為生物學研究的主要研究材料;
50年代DNA雙螺旋解密後,微生物又成了分子生物學的主要研究材料.微生物學,遺傳學和生物化學的相互滲透與作用導致了現代分子遺傳學的誕生與發展;
進入70年代,在微生物的研究基礎上,導致了DNA重組技術和基因工程的發展.
參考資料：http://chat.hebau.e.cn/jingpinke/shengji/shipinweishengwu/powerpoint/1.ppt