微生物工程復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)資料

1、A 知道 知道 B 理解 理解 C 看看 看看傳統(tǒng)發(fā)酵 傳統(tǒng)發(fā)酵：最初發(fā)酵是用來描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，或是指酒的生產(chǎn)過程。生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵 生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵：指微生物在無氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式。在無氧等外源氫受體的條件下，底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力[H]未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交某一內(nèi)源性中間代謝物接受，以實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)。如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精

2、并放出 CO2。工業(yè)上發(fā)酵 工業(yè)上發(fā)酵 發(fā)酵： 發(fā)酵：利用微生物在有或無氧條件下的生命活動(dòng)來生產(chǎn)微生物菌體或代謝產(chǎn)物的過程。微生物工程涵義 微生物工程涵義 微生物工程 微生物工程是滲透有工程 工程學(xué)的微生物學(xué) 微生物學(xué)。利用微生物的特定性狀、功能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)，生產(chǎn)各種生理活性物質(zhì)的技術(shù)體系是在酵母發(fā)酵生產(chǎn)飲料酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，又稱為發(fā)酵工程 發(fā)酵工程是將傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與基因工程、細(xì)胞工程、代謝工程和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制 傳統(tǒng)發(fā)酵技

3、術(shù)與基因工程、細(xì)胞工程、代謝工程和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等新技術(shù)結(jié)合并發(fā)展起來的現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)微生物工程的發(fā)展階段 微生物工程的發(fā)展階段 1 天然發(fā)酵階段 2 純培養(yǎng)技術(shù)的建立：巴斯德，科赫等。人為地控制微生物的發(fā)酵進(jìn)程。3 通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立 4 代謝控制發(fā)酵技術(shù) 5 開拓發(fā)酵原料時(shí)期 6 基因工程階段 定向地改變生物性狀發(fā)酵的流程 發(fā)酵的流程 見筆記 見筆記第二章 第二章國(guó)外菌種保藏中心 國(guó)外菌種保藏中心 美國(guó)典型微生物菌種保藏中心(AT

4、CC) 英國(guó)國(guó)家典型菌種保藏所(NCTC)日本大阪發(fā)酵研究所（IFO）法國(guó)巴斯德研究所（IPL）國(guó)內(nèi)菌種保藏中心 國(guó)內(nèi)菌種保藏中心 1 普通微生物菌種保藏管理中心(CCGMC) 中科院微生物所，北京：真菌、細(xì)菌 中科院武漢病毒所，武漢： 病毒 2 農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(ACCC) 農(nóng)科院土壤肥料所，北京 3 工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC) 中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)科學(xué)研究所，北京菌種篩選主要步驟和掌握一種菌的分離方法 菌種篩選主

5、要步驟和掌握一種菌的分離方法 見筆記 見筆記誘變育種： 誘變育種：利用誘變劑處理微生物細(xì)胞，提高基因突變頻率，再通過合適的篩選辦法獲得所需的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的方法物理誘變劑 物理誘變劑：射線如紫外線、X—射線、γ—射線，快中子等化學(xué)誘變劑： 化學(xué)誘變劑：化學(xué)因子如堿基類似物、5—氟尿嘧啶、烷化劑等。化學(xué)誘變劑中使用最多、最有效的是烷化劑 烷化劑C 誘變劑的選擇 誘變劑的選擇1．堿基類似物和羥胺具有很高的特異性，但很少使用，回復(fù)突變率高，效果

6、不大。2．亞硝酸和烷化劑應(yīng)用較廣，造成的遺傳損傷較多。其中亞硝基胍和甲基磺酸乙酯 亞硝基胍和甲基磺酸乙酯常被稱為“超誘變劑”，甲基磺酸乙酯是毒性最小的誘變劑之一。3．吖啶類誘變劑可以造成生化代謝途徑的完全中斷。4．紫外線仍十分有效。電離輻射是造成染色體巨大損傷的最好誘變劑，它能造成不可回復(fù)的缺突變。但它可能影響鄰近基因的功能。誘變育種步驟 誘變育種步驟 1 出發(fā)菌株的選擇 2 處理菌懸液的制備 3 誘變處理 4 中間培養(yǎng) 5 分離和篩選

7、出發(fā)菌株的選擇 出發(fā)菌株的選擇 4．出發(fā)菌株開始時(shí)可以同時(shí)選 2～3 株，在處理比較后，將更適合的出發(fā)菌株留作繼續(xù)誘變。中間培養(yǎng) 中間培養(yǎng) 由于在發(fā)生了突變尚未表現(xiàn)出來之前，有一個(gè)表現(xiàn)延遲的過程，即細(xì)胞內(nèi)原有酶量的斜面培養(yǎng)基 斜面培養(yǎng)基:對(duì)于放線菌或霉菌產(chǎn)孢子培養(yǎng)基，氮源碳源不宜太豐富，否則易長(zhǎng)菌絲而較少形成孢子。種子培養(yǎng)基特點(diǎn)： 種子培養(yǎng)基特點(diǎn)：1. 必須有較完全和豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別需要充足的氮源和生長(zhǎng)因子 2. 種子培養(yǎng)基中各

8、種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高。供孢子發(fā)芽生長(zhǎng)用的種子培養(yǎng)基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。3. 種子培養(yǎng)基成分還應(yīng)考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近。前體物質(zhì)： 前體物質(zhì)：是指某些化合物添加到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物中去，而其自身的結(jié)構(gòu)沒有多大的變化，但產(chǎn)物量提高。(在發(fā)酵中添加前體物質(zhì)將有利于產(chǎn)物的合成和顯著提高產(chǎn)量，如苯乙酸及其衍生物被認(rèn)為是青霉素的前體物質(zhì))用法： 用法：前體使用時(shí)普遍采用流加的方。前體

9、一般都有毒性，濃度過大對(duì)菌體的生長(zhǎng)不利。 前體一般都有毒性，濃度過大對(duì)菌體的生長(zhǎng)不利。苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加 0.07%。前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化， 前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，流加也有利于提高前體的轉(zhuǎn)化率。 流加也有利于提高前體的轉(zhuǎn)化率。金屬離子的影響： 金屬離子的影響：有些種類的發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)金屬離子相當(dāng)敏感，因?yàn)橛行┙饘匐x子是中間代謝酶抑制劑或激活劑。對(duì)于有重大影響的金屬離子必須嚴(yán)格控制

10、。如檸檬酸發(fā)酵中鐵、錳和鋅離子都能明顯影響產(chǎn)量，鈣離子對(duì)細(xì)菌淀粉酶的生產(chǎn)有促進(jìn)作用，而鈷離子對(duì)葡萄糖異構(gòu)酶的發(fā)酵是必需的，這些在培養(yǎng)基配制時(shí)都必須予以注意。碳源 碳源 葡萄糖： 葡萄糖：是最易利用的糖，并且作為加速微生物生長(zhǎng)的一種有效的糖。過多的葡萄糖會(huì)過分加速菌體的呼吸，以致培養(yǎng)基中的溶解氧不能滿足需要。油和脂肪： 油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解為甘油和脂肪酸，在溶解氧的參與下，氧化成水和CO2。因此用脂肪作碳源時(shí)需比糖代

11、謝供給更多的氧。淀粉： 淀粉：一般要經(jīng)菌體產(chǎn)生的胞外酶水解成單糖后再被吸收利用。可克服葡萄代謝過快的弊病。來源豐富，價(jià)格比較低廉。常用的為玉米淀粉、小麥淀粉和甘薯淀粉。無機(jī)氮源：銨鹽、硝酸鹽、氨水等。微生物對(duì)其吸收利用比有機(jī)物快，所以也稱速效氮。 無機(jī)氮源：銨鹽、硝酸鹽、氨水等。微生物對(duì)其吸收利用比有機(jī)物快，所以也稱速效氮。利用無機(jī)氮時(shí)應(yīng)注意引起的 pH 變化。實(shí)驗(yàn)室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作為有機(jī)氮源，工業(yè)生產(chǎn)上常用硫酸銨、尿素

12、、氨水、豆餅粉、花生餅粉、麩皮等 常用硫酸銨、尿素、氨水、豆餅粉、花生餅粉、麩皮等原料作氮源。根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益選擇培基原料： 根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益選擇培基原料：碳源的代用方向主要是尋找植物淀粉、纖維水解物，以廢糖蜜代替淀粉、糊精和葡萄糖，以工業(yè)葡萄糖代替食用葡萄糖。同時(shí)，使用稀薄的培養(yǎng)基，適當(dāng)減少碳氮配比。 有機(jī)氮源代替主要為減少或代替黃豆餅粉、花生餅粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有豐富蛋白質(zhì)的原料。代用的原料可以是棉籽餅粉、玉米漿、蠶蛹粉、雜

13、魚粉或麩汁、飼料酵母、石油酵母、骨膠、酒糟，及各種食品工業(yè)下腳料等。pH 的具體控制方法： 的具體控制方法：1. 可在培養(yǎng)過程中加入酸或堿或流加某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的 pH，但更應(yīng)在配制培養(yǎng)基時(shí)考慮所用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組成成分，使 pH 值適合該微生物生長(zhǎng)或合成代謝產(chǎn)物的需要。2. 還要注意有些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被利用后培養(yǎng)基的 pH 變化情況.3. 控制 pH 最常用的方法是在培養(yǎng)基中添加具有一定緩沖能力的物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物，如以磷酸鹽作為磷的成分；

14、或者避免使用容易產(chǎn)生生理酸性或堿性使培養(yǎng)基 pH 波動(dòng)太大的物質(zhì)。發(fā)酵生產(chǎn)中如何解決溶解氧不足 發(fā)酵生產(chǎn)中如何解決溶解氧不足? 通氣可以供給大量的氧。攪拌能使新鮮氧氣更好地與培養(yǎng)液混合，保證氧的最大限度溶解.。若培養(yǎng)罐深，攪拌轉(zhuǎn)速大，通氣管開孔小或多，氣泡在培養(yǎng)液內(nèi)停留時(shí)間就長(zhǎng)，氧的溶解速度就大。利用透明顫菌血紅蛋白（VHb）基因工程菌解決溶解氧不足固體培養(yǎng)特點(diǎn)： 固體培養(yǎng)特點(diǎn)：①原料:以谷物和農(nóng)業(yè)廢物為主要原料，只需外加適量水分、無機(jī)