资源描述
单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 微生物与发酵工程,旧知回顾,微生物包括五类,病毒,细菌,放线菌,真菌,原生动物,特点：结构都相当简单,个体多数十分微小,.,通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构,.,原核生物界,原生生物界,真菌界,病毒界,微生物的类群,微生物的类群,细菌,病毒,细菌的结构,细菌的繁殖,放线菌,病毒的结构,病毒的繁殖,菌落,单细胞原核生物，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等部分构成,主要以二分裂方式进行繁殖,指肉眼可见的，具有一定形态结构的子代细菌细胞群体,单细胞原核生物，菌体一般由分枝状的菌丝构成,主要由核酸和蛋白质衣壳两部分构成,病毒的繁殖过程称为增殖,细菌,细胞的结构,:,细胞壁 细胞膜 细胞质 核区,营养方式,:,异养,靠吸收现成的有机物来维持生活,.,腐生 寄生,生殖方式,:,二分裂,自养 靠光合作用或化能合成作用,兼性营养型,一、细菌的大小,观察细菌常用光学显微镜,通常以微米作为测量它们大小的单位,.,内眼的最小分辩率为,0.2mm,观察细菌要用光学显微镜放大几百倍到上千倍才能看到。,二、细菌的形态,球菌,杆菌,螺旋菌,弧菌,细菌细胞由外向里依次有,鞭毛,、,菌,（,纤）毛,、,荚膜,、,细胞壁,、,细胞膜、细胞质,，,细胞质中又有液泡、储存性颗粒、质粒等，还有核区,DNA,。,三、细菌的构造,细菌的结构,基本结构,细胞壁：肽聚糖，保护,细胞膜,细胞质,核区（拟核）：未成形的细胞核,特殊结构,荚膜：粘性，保护作用,鞭毛：运动器官,芽孢：细菌休眠体，对恶劣的环境有抵抗力,细菌是否有染色体？,细菌的核区由一个大型的环状,DNA,分子反复折叠缠绕而成，呈棒状、哑铃状或球状，控制着细菌的主要遗传性状。,DNA,分子不缠绕组蛋白。,细菌质粒？,质粒上面一般含有几个到几百个基因，控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状。,结构特点：坚韧且有弹性,功能,固定细胞外形；,保护细胞免受外力的损伤；,使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性,。,阻拦大分子物质进人细胞,；,伤寒杆菌细胞壁中含毒素,细胞壁,芽孢,有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸,3,小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌,四、细菌的营养,除靠光合作用或化能合成作用自养型细菌外，细菌只能吸收现成的有机物来维持生活。这样的营养方式叫做,异养,。异养的细菌主要分,腐生,和,寄生,两种情况：,腐生,依靠分解动植物的遗体（尸体、粪便和枯枝落叶），从中吸取有机物来生活。例如枯,草杆菌，它可以引起食物的腐败。,寄生,从活的动植物体内吸取有机物来生活。例如寄生在肠道内的痢疾杆菌，它能够引起细菌性痢疾。,有氧呼吸,：有氧条件下，好氧性细菌。如：枯草杆菌。,无氧呼吸,：无氧条件下，厌氧性细菌。,如：大肠杆菌，乳酸菌等。,细菌呼吸方式,五、细菌的生殖,方式：,细菌一般以简单的,二分裂法,进行无性繁殖,过程：,细菌分裂时，菌细胞首先增大，核区,DNA,复制，接着细胞中部的细胞膜由外向内陷入，逐渐伸展，形成横隔。同时细胞壁亦向内生长，成为两个子代细胞的胞壁，最后由于肽聚糖水解酶的作用，使细胞壁肽聚糖的共价键断裂，分裂成为两个细胞,速度：,20,分钟一,30,分钟，细菌就能分裂一次。细菌的生殖速度是相当快的,*菌落：,单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落,。,不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征,(,如图,),。,菌落是鉴定菌种,的重要依据。,菌落类型,有鞭毛细菌：大而扁平，边缘成波状或锯齿状。,无鞭毛细菌：较小较厚，边缘整齐。,有荚膜细菌：菌落光滑。,S,型,无荚膜细菌：菌落粗糙。,R,型,大肠杆菌在伊红美蓝培养基上形成深紫色，并带有金属光泽的菌落。,单细胞原核生物,1、结构与功能：由分支状的菌丝构成,基内菌丝吸收营养,气生菌丝生殖,2、生活方式：腐生,3、应用：,为我们人类的健康立下了不朽的功勋。从它们中制成了许多的抗菌素，如头孢拉定、链霉素、金霉素、土霉素、庆大霉素、春雷霉素、四环素、红霉素和卡那霉素等,放线菌,病 毒,1、病毒的结构,（1）衣壳与衣壳粒,（2）核酸,核,衣壳,（3）囊膜和刺突,2、病毒的增殖：,活的宿主细胞中，,病毒繁殖的过程,真 菌,如图是酵母菌电子显微镜下的形态结构,酵母菌和霉菌,1,、酵母菌,1,2,3,4,5,细胞壁,细胞核,细胞膜,细胞质,液泡,（,1,）酵母菌的细胞结构,细菌和酵母菌的相同点和不同点,相同点,:,细胞壁,细胞膜,细胞质,不同点,:,1.,酵母菌有成形的细胞核,而细菌没有成型的细胞核但有核区,2.,酵母菌有液泡而细菌没有,都是单细胞生物,（,2,）营养方式,异养,:,腐生生活的方式,(,体内不含有叶绿素,不能进行光合作用,),有氧条件,无,氧,条件,将葡萄糖彻底养化分解为二氧化碳和水,射放大量热量,.,将葡萄糖分解成二养化碳和酒精,.,（,3,）生殖方式,1.,出芽生殖,:,2.,孢子生殖,:,成熟的酵母菌细胞,向外生出的突起叫芽体,芽体逐渐长大,最后与母体脱离,成为一个新的酵母菌,.,当酵母菌发育到一定的阶段时,一个酵母菌的细胞里会产生几个孢子,每个孢子最终能发育成一个新个体,.,.,酵母菌的出芽生殖,2.,霉菌,青霉,（,1,）结构特点,青霉和曲霉都是由很多的菌丝构成的,放线菌,:,菌丝内没有横隔是 的原核生物,.,青霉和曲霉,:,菌丝内具有横隔,是 的真核生物,.,单细胞,多细胞,（,2,）菌丝类型,直立菌丝,营养菌丝,在营养物质的表面,且向上生长的菌丝,.,有的菌丝蔓延到营养物质的内部叫营养菌丝,.,（,3,）营养方式,青霉,曲霉都没有叶绿素,不进行光合作用,;,靠营养菌丝从营养物质中吸收有机物维持生活,.,腐生生活,（,4,）生殖方式,1.,青霉,直立菌丝的顶端长有扫帚状的结构,这种结构的每一个个分枝上,都生有成,串的孢子,一个孢子就会发育成一新的青霉,.,孢子生殖,2.,曲霉,直立菌丝的顶端,膨大成球状,求状结构的表面射放地生有成,串的孢子,每一孢子就可发育成一曲霉,青霉素的应用,图中央是青霉菌，周围是致病细菌。,距青霉素最远的细菌个大、色浓，,活力十足；距青霉菌较近的细菌个较,小、色较浅，活力较差；而最接近青,霉菌的细菌个最小、色发白，显然已经死亡,.,小结,酵母菌,青霉,曲霉,细胞结构 营养方式 生殖方式,单,多,多,腐生生活,腐生生活,腐生生活,出芽或孢子生殖,孢子生殖,孢子生殖,练习,1,、下列哪项不是酵母菌与细菌共有的结构的是,(),A,细胞壁,B,细胞膜,C,细胞质,D,成型的细胞核,D,2,有氧条件下，酵母菌的生殖方式是,(),A,裂殖,B,断裂生殖,C,出芽生殖,D,孢子生殖,C,微生物的营养、代谢和生长,微生物的生长,微生物群体的生长规律：调整期、对数期、稳定期、衰亡期,影响微生物生长的环境因素：湿度、,pH,、氧气,微生物的营养、代谢和生长,微生物的营养,微生物的代谢,微生物需要的营养物质及功能：碳源、氮源、生长因子、,水、无机盐,培养基的配制原则：目的明确、营养协调、,pH,值 适宜,培养基的种类：液体、半固体和固体培养基；选择性培养,基、鉴别性培养基,微生物的代谢产物,初级代谢（基本代谢）产物：氨基酸、糖等等,次级代谢产物：抗生素、毒素、色素、激素等,微生物代谢的调节：酶合成调节、酶活性调节,微生物代谢的人工控制：改变菌种的遗传特性、控制发酵条件,碳源,氮源,生长因子,无机盐,水,一 微生物的营养,碳源,凡是能为微生物提供所需碳元素的营养物质，,就叫做碳源。糖类是最常用的碳源，尤其是葡萄糖。,碳源主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养微生物的主要能源物质，因此微生物对碳源的需要量最大。,氮源,凡是能为微生物提供所需氮元素的营养物质，就叫做氮源。其中铵盐、硝酸盐等是最常用的氮源。,氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。对于异养微生物来说，含,C,、,H,、,O,、,N,的化合物既是碳源，又是氮源。,生长因子,指微生物生长不可缺少的微量有机物，主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般是酶、核酸等的组成成分。,培养基的配制原则,1,、根据不同种类微生物的营养需要选择不同,的原料配制培养基。,2,、不同种类的微生物对各种营养物质的需要量不同，配制培养基时要注意各种营养物质的浓度和比例。,3,、培养基的,pH,要适宜。,在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源和氮源的比为,41,时，菌体大量生长繁殖而合成谷氨酸少；当碳源与氮源比为,31,时，菌体的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。,培养基的种类,根据物理性质的不同，可以将培养基分为,液体培养基,、半固体培养基和,固体培养基,。固体和半固体培养基需加入凝固剂，如琼脂。根据用途的不同，可以将培养基分为选择培养基、鉴别培养基等。,是在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长。,例如，当需要酵母菌和霉菌时，可以在培养基中加入青霉素，以抑制细菌、放线菌的生长，从而分离到酵母菌和霉菌。又如，在培养基中加入高浓度的食盐可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将该菌分离出来。,选择培养基,选择培养基,加入青霉素的培养基,分离酵母菌、霉菌等真菌,加入高浓度食盐的培养基,分离金黄色葡萄球菌,不加氮源的无氮培养基,分离自生固氮菌,不加含碳有机物的无碳培养基,分离自养型微生物,加入青霉素等抗生素的培养基,分离导入了目的基因的受体细胞,加入氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培养基,分离杂交瘤细胞,是根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的，用以鉴别不同种类的微生物。,例如，在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌：如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。,鉴别培养基,学以致用,若硝化细菌、圆褐固氮菌、不固氮的蓝藻混合在一起，我们配置什么样的培养即可以将三种微生物分离？,碳源,氮源,能源,硝化细菌,CO,2,氨,氨,圆褐固氮菌,糖类等含碳有机物,N,2,有机物,不固氮的蓝藻,CO,2,铵盐、硝酸盐,光,微生物的代谢,微生物的个体虽小，但表面积与体积的比很大，约为同等重量成年人的三十万倍，这使微生物能够迅速与外界环境进行物质交换，也使它们的代谢活动异常旺盛。,初级代谢产物和次级代谢产物的不同,初级代谢产物,次级代谢产物,生长繁殖是否必需,是,否,产生阶段,一直产生,生长到一定阶段后产生,是否有菌种特异性,否,是,分布,细胞内,细胞内或细胞外,种类,氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等,四素（激素、毒素、色素、抗生素）,微生物代谢的调节,实例,1,大肠杆菌合成半乳糖苷酶的调节,实例,2,谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的调节,实例,3,大肠杆菌合成异亮氨酸的调节,实例,4,亮白曲霉合成蔗糖酶的调节,酶合成的调节和酶活性的调节的比较,酶合成的调节,酶活性的调节,调节对象,诱导酶的合成,酶的活性,调节机制,对基因表达的调控,反馈性调节,特点,间接、缓慢,快速、精细,意义,避免物质和能量的浪费,避免代谢产物的积累,微生物的生长,细菌数目的对数,时间,1,2,3,4,将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中，定时取样测定培养基里的细菌数目。然后，以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，便可以得到反映细菌生长规律的曲线，叫做生长曲线,(,如图,),。,调整期,刚刚接种到培养基上的细菌，对新环境有一个短暂的调整或适应过程，因此，一般不立即开始分裂繁殖，这段时间称为调整期。这时细菌的代谢活跃，体积增长较快，大量合成细胞分裂所需的酶类、,ATP,以及其他细胞成分。调整期的长短与菌种、培养条件等因素有关。,对数期,这个时期的细菌进入快速分裂阶段，细胞数目以等比数列的形式增加：,1248,即,2,0,2,1,2,2,2,3,因此，一个细菌繁殖,n,代，可以产生,2,n,个细菌。处于对数期的细菌，代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种,(,也叫种子,),和科研的材料。,稳定期,经过一段时间的高速生长以后，随着营养物质的消耗，有害代谢产物的积累，,pH,的变化等，细菌的分裂速率下降，死亡细胞的数目逐渐增加，整个培养基中新增加的细胞数和死亡的细胞数达到动态平衡，这个时期称为稳定期。在稳定期，活菌数目达到最高峰，细胞内大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物，某些细菌的芽孢也是在这个时期形成的。,衰亡期,随着培养的继续，细菌的死亡速率超过繁殖速率，最终导致培养基中的活菌数目急剧下降，这个时期称为衰亡期。到了衰亡期，细胞会出现多种形态，甚至畸形，有些细胞开始自溶，释放出代谢产物等。,学习细菌培养的基本技术,课前准备,实验室：用,3,来苏水消毒，紫外线灯照射半小时。,实验材料：枯草芽孢杆菌,10g,田园土加水,90mL,，,取其中,10mL,加水,90mL,，,连续稀释,3,次，用涂布法在牛肉膏蛋白胨培养基上培养，,32,，,38-48h,。,选择大小适中的乳白色的菌落进行镜检，用结晶紫染色。镜下菌体成杆状，芽孢位于菌体中间或靠尖端。将菌种转接到斜面培养基上进行扩大培养。,实验用具：接种环（自制）、高压灭菌锅（常温间歇灭菌法）、恒温箱,实验过程,一、培养基的配制,二、灭菌,三、接种,四、搁置斜面,小结,充分预习 注意安全 提倡节约 培养助手,发酵工程简介,发酵工程简介,应用发酵工程的生产实例：,发酵工程的概念和内容,发酵工程的应用,菌种的选育,培养基的配制,灭菌,扩大培养和接种,发酵过程和分离提纯,谷氨酸的微生物发酵法生产,在医药工业上的应用,食品工业上,的应用,生产传统发酵产品，如啤酒、食醋等,生产食品添加剂，如,L-,苹果酸,解决粮食短缺问题,谷氨酸发酵实例,谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径,选用什么样的培养基？,成分,pH,豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素,7-8,从微生物所需营养物质分析：,从物理性质上看：液体培养基,从化学性质上看：天然培养基,发酵的主体设备,发酵条件的控制,温度：,30-37,通过冷却水的进出控制温度,pH,：,7-8,通过添加尿素控制,pH,（,注意,C/N,）,溶氧：通入无菌空气,谷氨酸的提取和加工,发酵工程生产产品的流程图,相关考题,(03,年天津卷,),据右面的图解回答：,（,1,）反应,中，可在人体细胞中进行的是,。,（,2,）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为,。,（,3,）在微生物体内酮酸可以转化为,酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，,当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是,。,相关考题,(03,年天津卷,),据右面的图解回答：,（,1,）反应,中，可在人体细胞中进行的是,。,（,2,）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为,。,（,3,）在微生物体内酮酸可以转化为,酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，,当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是,。,
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
