高三谷咏梅微生物与发酵工程省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

微生物与发酵工程微生物与发酵工程微生物类群微生物类群微生物营养、代谢和生长微生物营养、代谢和生长发酵工程介绍发酵工程介绍酶工程介绍酶工程介绍第1页微生物微生物原核生物界原核生物界真菌界真菌界原生生物界原生生物界病毒界病毒界1、固氮微生物都是原核生物吗？、固氮微生物都是原核生物吗？2、质粒上面普通含有几个到几百个、质粒上面普通含有几个到几百个 ，控制着细菌抗药性、，控制着细菌抗药性、抗生素生成等性状。、抗生素生成等性状。3、菌落能够作为菌种判定主要依据（对或不对）。、菌落能够作为菌种判定主要依据（对或不对）。4、病毒主要由、病毒主要由 和和 两部分组成。衣壳由许多结构相同两部分组成。衣壳由许多结构相同 组成。组成。衣壳粒是电镜下能够看到最小形态单位，通常由一到六个衣壳粒是电镜下能够看到最小形态单位，通常由一到六个 分子组分子组成。衣壳含有成。衣壳含有 病毒核酸，决定病毒核酸，决定 等功效。等功效。微生物类群微生物类群第2页5、病毒繁殖过程只能在寄主、病毒繁殖过程只能在寄主 细胞中进行，细胞中进行，通常将病毒繁殖过程称为通常将病毒繁殖过程称为 。6、微生物包含了除植物界和动物界以外全、微生物包含了除植物界和动物界以外全部生物（对或不对）。部生物（对或不对）。7、细菌遗传物质位于（、细菌遗传物质位于（）和（）和（）中）中 例以下关于病毒叙述，不正确是例以下关于病毒叙述，不正确是A.利用病毒侵染细胞，可将重组利用病毒侵染细胞，可将重组DNA导入受体导入受体细胞细胞B.烟草花叶病毒含有囊膜和刺突，由衣壳表达其烟草花叶病毒含有囊膜和刺突，由衣壳表达其性状性状C.病毒不含有核糖体和独立代谢系统病毒不含有核糖体和独立代谢系统 D.禽流感患者必须依赖细胞免疫和体液免疫才能禽流感患者必须依赖细胞免疫和体液免疫才能彻底毁灭禽流感病毒彻底毁灭禽流感病毒B第3页（四川）以下关于病毒描述，正确是A噬菌体通常在植物细胞中增殖 B病毒可作为基因工程运载体C青霉素可有效抑制流感病毒增殖D癌症发生与病毒感染完全无关B第4页13（广东）以下关于艾滋病广东）以下关于艾滋病(AIDS)叙叙述，错误是述，错误是AIDS患者出现病症直接原因是其它病患者出现病症直接原因是其它病原体感染原体感染HIV攻击人体免疫系统，尤其是攻击人体免疫系统，尤其是B淋巴淋巴细胞细胞HIV侵入人体后存在潜伏期，原因是侵入人体后存在潜伏期，原因是潜伏期潜伏期HIV复制能力较弱复制能力较弱感染感染HIV人称为人称为AIDS患者，应尽快治患者，应尽快治疗疗当前还没有根治当前还没有根治AIDS特效药特效药A.B.C.D.C第5页微生物营养、代谢和生长微生物营养、代谢和生长1、微生物需要营养物质包含、微生物需要营养物质包含 、无机盐、无机盐和水这五大营养要素。微生物对（和水这五大营养要素。微生物对（）需要量最大。生长因）需要量最大。生长因子是指微生物生长不可缺乏子是指微生物生长不可缺乏 物，主要包含物，主要包含 、和和 、碱基等，它们普通是、碱基等，它们普通是 、等组成成份。有些等组成成份。有些微生物微生物 需要补充生长因子，如大肠杆菌；而有些微生物需要补充生长因子，如大肠杆菌；而有些微生物则必须补充生长因子才能则必须补充生长因子才能 生长，如乳酸杆菌就需要补充生长，如乳酸杆菌就需要补充各种维生素和氨基酸。各种维生素和氨基酸。2、各种微生物所要求最适、各种微生物所要求最适pH不一样，细菌最适不一样，细菌最适pH为为 ，放线菌最适，放线菌最适pH为为 ，真菌最适，真菌最适pH为为 。3、惯用于工业生产培养基是、惯用于工业生产培养基是 培养基。依据培养基。依据用途不一样，能够将培养基分为用途不一样，能够将培养基分为 培养基、培养基、培养基等。培养基等。比如，在培养基中加入伊红和美蓝，能够用来判别饮用水和比如，在培养基中加入伊红和美蓝，能够用来判别饮用水和乳制品中是否存在乳制品中是否存在 等细菌。等细菌。第6页微生物营养、代谢和生长微生物营养、代谢和生长4、不一样种类微生物所产生次级代谢产物、不一样种类微生物所产生次级代谢产物 ，它，它们可能积累在细胞内，也可能排到们可能积累在细胞内，也可能排到 中。其中，中。其中，是一类含有特异性是一类含有特异性 菌和菌和 菌作用有机化合物，种菌作用有机化合物，种类很多，惯用有链霉素、青霉素、红霉素和四环素类很多，惯用有链霉素、青霉素、红霉素和四环素等。等。5、酶合成调整既确保了代谢需要，又防止了细胞内、酶合成调整既确保了代谢需要，又防止了细胞内物质和能量物质和能量 ，增强了微生物对环境，增强了微生物对环境 。微生物。微生物还能够经过改变已经有酶催化还能够经过改变已经有酶催化 来调整代谢来调整代谢 。酶。酶活性调整是一个活性调整是一个 、调整方式。这种调整现象调整方式。这种调整现象在在 、合成代谢中十分普遍。合成代谢中十分普遍。第7页6、人工控制微生物代谢办法包含改变微生物、人工控制微生物代谢办法包含改变微生物 特征、特征、控制生产过程中各种条件控制生产过程中各种条件(即即 条件条件)等。依据发酵过程等。依据发酵过程对对 需求情况，能够分为厌氧发酵需求情况，能够分为厌氧发酵(如酒精发酵、乳酸如酒精发酵、乳酸发酵发酵)和需氧发酵和需氧发酵(如抗生素发酵、氨基酸发酵如抗生素发酵、氨基酸发酵)。7、以细菌为例讲述微生物群体生长规律。将少许某种、以细菌为例讲述微生物群体生长规律。将少许某种细菌接种到恒定容积（细菌接种到恒定容积（）培养基中，定时取样测定培）培养基中，定时取样测定培养基里细菌群体生长情况。然后，以时间为横坐标，以养基里细菌群体生长情况。然后，以时间为横坐标，以细菌数目标对数为纵坐标作图，便能够得到反应细菌生细菌数目标对数为纵坐标作图，便能够得到反应细菌生长规律曲线，叫做生长曲长规律曲线，叫做生长曲线。线。微生物营养、代谢和生长微生物营养、代谢和生长第8页8、处于（、处于（）期细菌，生长繁殖速率快，代谢旺盛，个）期细菌，生长繁殖速率快，代谢旺盛，个体形态和体形态和 比较稳定，常作为生产用比较稳定，常作为生产用 和科研材料。和科研材料。所以，生产上惯用这个时期细菌作为菌种，以缩短生产所以，生产上惯用这个时期细菌作为菌种，以缩短生产周期。进入稳定时后，抗生素等代谢产物逐步增多，这周期。进入稳定时后，抗生素等代谢产物逐步增多，这时假如适当补充营养物质，就有利于延长（）期、时假如适当补充营养物质，就有利于延长（）期、提升代谢产物产量。为此，人们经过长久探索，总结出提升代谢产物产量。为此，人们经过长久探索，总结出一个方法，叫做连续培养法。一个方法，叫做连续培养法。9、绝大多数微生物最适生长温度为、绝大多数微生物最适生长温度为 。超出最适。超出最适生长温度以后，微生物生长速率会急剧下降，这是因为生长温度以后，微生物生长速率会急剧下降，这是因为细胞内细胞内 和和 等发生了不等发生了不 破坏。破坏。微生物营养、代谢和生长微生物营养、代谢和生长第9页营养类型营养类型能源能源基本碳源基本碳源微生物举例微生物举例光能自养型光能自养型光光二氧化碳二氧化碳蓝藻蓝藻红硫细菌红硫细菌衣藻衣藻光能异养型光能异养型光光二氧化碳及简单有二氧化碳及简单有机物机物红螺菌红螺菌化能自养型化能自养型无机无机物物二氧化碳二氧化碳硝化细菌硝化细菌硫细菌硫细菌铁细菌铁细菌化能异养型化能异养型有机有机物物有机物有机物大多数已知细大多数已知细菌和全部真核菌和全部真核微生物微生物微生物营养类型微生物营养类型第10页选择培养基选择培养基加入青霉素培养基加入青霉素培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌分离酵母菌、霉菌等真菌加入高浓度食盐培养基加入高浓度食盐培养基 分离金黄色葡萄球菌分离金黄色葡萄球菌不加氮源无氮培养基不加氮源无氮培养基 分离固氮菌分离固氮菌不加含碳有机物无碳培养基不加含碳有机物无碳培养基 分离自养型微生物分离自养型微生物加入青霉素等抗生素培养基加入青霉素等抗生素培养基 分离导入了目标基因受体细胞分离导入了目标基因受体细胞第11页细菌群体生长情况测定方法细菌群体生长情况测定方法测细菌细胞数目测细菌细胞数目测细菌细胞总重量（干重或湿重）测细菌细胞总重量（干重或湿重）第12页 测数目测数目 例例 待测样品待测样品1ml,1ml,稀释稀释100100倍后倍后,取取1ml1ml稀释液与稀释液与1ml1ml含有红细胞含有红细胞10001000个液体混个液体混合均匀合均匀,显微镜下随机选若干个视野计显微镜下随机选若干个视野计数数,得出细菌个数与红细胞个数比为得出细菌个数与红细胞个数比为5:1,5:1,则待测样品中含细菌多少个？则待测样品中含细菌多少个？5105个个第13页微生物群体生长规律微生物群体生长规律调调整整期期对数期对数期稳定时稳定时衰亡期衰亡期细菌生长曲线细菌生长曲线第14页 思索并回答思索并回答1 1、种内斗争最、种内斗争最激烈阶段是？激烈阶段是？2 2、几乎不存在、几乎不存在种内斗争阶段是？种内斗争阶段是？3 3、一次性收获菌体数最多阶段是？、一次性收获菌体数最多阶段是？4 4、芽孢形成阶段是？、芽孢形成阶段是？5 5、与无机环境斗争最激烈阶段是？、与无机环境斗争最激烈阶段是？6 6、调整期产生代谢产物属于什么、调整期产生代谢产物属于什么(初级、初级、次级次级)代谢产物？代谢产物？第15页课堂练习课堂练习4掌握微生物群体生长规律，目标是更好地研究和利用它们。以下有关描述中错误是：（）A生产上经常用对数期细菌作为菌种 B在稳定时中适当补充营养物质有利于提高产量 C连续培养延长了培养周期，从而提高产量 D调整期细菌代谢活跃，体积增加快C第16页第17页发酵工程概念和内容发酵工程概念和内容（一）发酵工程概念（一）发酵工程概念采取当代工程技术伎俩，利用微生物一些采取当代工程技术伎俩，利用微生物一些特定功效，为人类生产有用产品，或者直特定功效，为人类生产有用产品，或者直接把微生物应用于工业生产一个新技术。接把微生物应用于工业生产一个新技术。第18页二、发酵工程概念和内容二、发酵工程概念和内容（二）发酵工程内容（二）发酵工程内容1、菌种选育、菌种选育2、培养基配制、培养基配制3、灭菌、灭菌-高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌4、扩大培养和接种、扩大培养和接种5、发酵过程、发酵过程6、产品分离提纯等、产品分离提纯等第19页从自然界分离菌种从自然界分离菌种从自然界分离菌种从自然界分离菌种产 品基因工程基因工程基因工程基因工程诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程生产用菌种生产用菌种生产用菌种生产用菌种扩大培养扩大培养扩大培养扩大培养原原原原 料料料料微生物菌体微生物菌体微生物菌体微生物菌体代谢产物代谢产物代谢产物代谢产物分离提纯分离提纯分离提纯分离提纯接种接种接种接种培养基配置培养基配置培养基配置培养基配置灭菌灭菌灭菌灭菌第20页1、发酵过程、发酵过程 这是发酵 阶段。在这个阶段，要严格控制 、溶氧、通气量与转速等发酵条件。这是因为环境条件改变，不但会影响菌种生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物 。比如，在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。2、分离提纯、分离提纯 这是制取发酵产品不可缺乏阶段。应用发酵工程生产产品有两类：一类是代谢产物，另一类是 ，如酵母菌和细菌等。产品不一样，分离提纯方法普通不一样。假如产品是菌体，可采取过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；假如产品是代谢 ，可采取蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。第21页如图，将谷氨酸棒状杆菌接种到四个营养全方如图，将谷氨酸棒状杆菌接种到四个营养全方面、面、pH 适宜培养基中，用以下条件培养，其适宜培养基中，用以下条件培养，其中菌落形成最快是中菌落形成最快是 C第22页 课堂练习课堂练习时间时间A细细菌数目菌数目对对数数BCDEBC对数对数个体形态和生理特征个体形态和生理特征营养物质消耗营养物质消耗有害代谢产物积累有害代谢产物积累PH值改变值改变竞争竞争全部死亡全部死亡青霉菌代谢产生了青霉素，杀死了细菌青霉菌代谢产生了青霉素，杀死了细菌5.5.发酵工程中所用细菌生长发酵工程中所用细菌生长曲线如右图所表示曲线如右图所表示发酵生产中惯用作菌种扩大发酵生产中惯用作菌种扩大培养是图中培养是图中 段，段，属于属于 期。该期特点是期。该期特点是 代谢旺盛，代谢旺盛，比较稳定。比较稳定。从从BCBC段进入段进入CDCD段原因有段原因有 ，_等。等。若在培养前灭菌不严格，混入了青霉菌，则早期出现生若在培养前灭菌不严格，混入了青霉菌，则早期出现生态学现象叫态学现象叫 ，一段时间后发觉细菌，一段时间后发觉细菌 原因是原因是 。第23页