1.什么是微生物?广义的微生物和工业微生物主要包括哪几大类?
答:
微生物是指所有形体微小,单细胞或结构简单的多细胞,或没有细胞结构的一群最低等的生物。
整个微生物家族的成员包括三大类:(1)非细胞类微生物(真病毒、亚病毒);(2)原核细胞类微生物(细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体);(3)真核细胞类微生物(酵母菌、霉菌、蕈菌、藻类、原生动物)。
以上三大类微生物中,原核生物中的细菌、放线菌,真核生物中的酵母菌、霉菌和蕈菌,以及非细胞生物中的噬菌体,是在工业上有重要用途或关系密切的微生物。
2.微生物具有哪些主要特性?试简要说明之。
微生物,除了具有一般大型生物的共性外,还带来了以下这些任何其它生物所不能比拟的特性:
(1)种类多到目前为止,人们已经发现并已认识的微生物种类大约有20万种,其中绝大多数为较容易观察和培养的真菌、藻类和原生动物等大型微生物。据粗略估计,微生物的种类约为几百万种。人类已经开发利用的微生物则仅占已发现微生物种的约1%,都是与人类的生活、生产关系最密切的那些种类。此外,在现有环境中还存在着极其大量的“不可培养的”(unculturable)微生物。微生物种类多,一方面还表现在微生物的生理代谢类型多,另一方面还表现在微生物能产生和积累的代谢产物种类繁多。
(2)分布广微生物因其形体微小、重量轻,故可以随着风和水流到处传播。在空气、水、土壤和动植物体表体内,到处都充满了大量的各种微生物。可以说微生物是无处不有,无孔不入,几乎到处都是微生物活动的场所。只要环境条件合适,它们就可以在那里大量地繁殖起来。凡是有动植物生存的地方都有微生物存在,而没有动植物生存的地方也有微生物存在。因为一部分微生物具有特殊的抗逆性,它们可以在某些恶劣的极端环境条件下生活,被人们认为是生物圈上下限的开拓者和各种世界记录的保持者。
(3)繁殖快微生物惊人的生长繁殖速度是其它任何生物都望尘莫及的。在最适宜的培养条件下,人们最熟悉的大肠杆菌每13~20分钟就可分裂出新的一代。微生物繁殖速度快这一特性,在发酵工业上有着重要的实践意义。
(4)代谢强微生物的代谢强度比起高等生物要高出几百至几万倍。微生物代谢能力强主要表现在吸收多,转化快。吸收多即“胃口大”。微生物代谢能力强这个特性,为它们的高速生长繁殖和产生大量代谢产物提供了充足的物质基础。其代谢能力强的主要原因是由于个体小,比表面积大,因此它们能够在细胞与环境之间迅速交换营养物质和代谢产物。同时,它们在细胞内也会不断合成具有高活性的代谢酶类以适应自身迅速生长繁殖的需要。
(5)易变异微生物容易发生变异的主要原因,是个体多为单细胞或结构简单的多细
3.何谓微生物的分类、鉴定和命名?微生物的主要分类单位有哪些?其命名法则怎样?
微生物种以上的分类单位自上而下依次分为域、界、门、纲、目、科、属、种共8级,这是主要的分类单位。此外,在两个主要分类单位之间,还可添加亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、亚种等次要分类单位。
微生物与其他生物一样,按国际命名法规命名,即采用双名法或三名法,给每一种微生物取一个国际学术界都公认的科学名称,即学名(scientificname)。每一个微生物的学名均由拉丁词、希腊词或拉丁化的外来词组成,在出版物中应排成斜体字。
4.若按六界系统分类,生物可分为哪六界?工业微生物在该分类系统中的位置怎样?
答:若按1977年我国学者王大耜等在魏塔克(R.H.Whittaker)主张五界系统的基础上再增加一个病毒界而形成的六界系统,那么微生物在该分类系统中应分别属于病毒界、原核生物界、真核原生生物界和真菌界。工业微生物在该分类系统中的位于:
动物界
植物界
蕈菌
真菌门霉菌
真菌界酵母菌
粘菌门—粘菌
原生动物
生物分类系统真核原生生物界微生物
单细胞藻类
蓝色光合菌门—蓝细菌
原核生物界放线菌
细菌门
细菌
病毒界—病毒(噬菌体)
5.微生物分类鉴定的主要依据是什么?微生物的分类鉴定方法和技术可归纳为哪几种?
(1)经典的分类鉴定依据微生物的形态特征、微生物的生理生化特性、微生物的生态特性、血清学反应;
(2)现代的分类鉴定依据细胞壁的化学成分、细胞的其他化学成分、DNA碱基比例(GC比)、DNA杂交率、rRNA寡核昔酸序列同源性、微生物全基因组序列。
6.现代工业微生物学的新发展主要表现在哪几方面?展望新世纪的工业微生物学,有哪些发展趋势?
答:现代工业微生物学的新发展主要表现在:
(1)20世纪50、60年代,受抗生素工业迅猛发展的影响,工业微生物学史上开始出现寻找各种有益微生物代谢产物的热潮,而且工业微生物产品逐步向生产少量而贵重的生物药物新产品的方向发展。在此期间,工业微生物学在应用研究方面,则向着更自觉更有效和可人为控制的方向发展。人们开始采用新的育种方法定向选育优良菌种,以达到提高产品产量的目的。
(3)从80年代初开始,各种微生物细胞的原生质体和原生质体之间的融合再生技术得到迅猛发展,并已成为微生物发酵工业中的另一种重要而有效的育种手段。微生物种内、异种间或异属间的细胞融合的结果形成了各种类型的重组融合体,赋予了微生物新的遗传性状,从而能产生新的组分,新的代谢产物或提高某种产物的产量等。
(4)随着分子生物学和分子遗传学的发展,一门新兴的综合性的应用学科—生物工程学(又称生物技术)在世界范围内迅速地发展起来。生物工程技术体系主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程(微生物工程)和生化工程。现代工业微生物学已经与基因工程、细胞工程和酶工程等紧密结合起来,在生物工程这个高科技前沿带中充分发挥其主角的作用并得到新的发展。
新世纪的工业微生物学发展趋势:
(2)新世纪的工业微生物学将更广泛地与能源、信息、材料、计算机等多种学科交叉、渗透和结合。因此加强学科间的交流和合作具有特别重要的意义,它将开辟新的研究和应