高三复习新陈代谢-微生物PPT.ppt

第五章 微生物与发酵工程,微生物,类群 与 营养,代谢 与 生长,发酵工程,第一节 微生物类群,微生物的概念： 形体微小、结构简单，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清其形态结构。 一般指体形在0.1毫米以下的小生物。 体积小面积大，吸收多转化快，生长旺繁殖快，适应强变异频，分布广种类多。,第一节 微生物类群,分类： 无细胞结构：病毒 有细胞结构： 原核生物：细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝藻 真核生物：真菌、单细胞藻类、原生动物,细 菌,细胞壁 保护支持作用；防止细菌细胞吸水胀破； 成分与植物细胞不同，含有肽聚糖； 溶菌酶、青霉素作用于细菌的细胞壁。 细胞膜 不含胆固醇 有呼吸酶 拟核 大型环状DNA分子 细胞质 核糖体、质粒、贮藏颗粒、RNA等,特殊结构： 荚膜 鞭毛 芽孢,（一）细菌的结构,细菌结构模式图,细菌的遗传物质DNA,注意： * 拟核DNA、质粒DNA均不与蛋白质结合； 质粒在细菌中的数目不止一个！ 拟核DNA控制细菌的主要性状，而质粒DNA控制特殊性状,芽孢的形成与萌发,注意：一般情况下，一个细菌只形成一个芽孢，因而不是一种生殖方式。,芽孢在构造、化学成分和生理特征上都与营养细胞有很大不同，对热、紫外线和许多有毒物质有很强的抗性。,/200406/ca458390.htm,细菌的繁殖及菌落,繁殖方式： 主要是二分裂，有的细菌进行出芽生殖。,菌 落,铜绿假单孢菌菌落,弗氏志贺氏菌菌落,粘质沙雷氏菌菌落,大肠杆菌菌落,概念： 单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的肉眼可见、具有一定形态结构的子细胞群体。 特异性： 不同种类细菌所形成的菌落，大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等具有不同的特征。可作为菌种鉴定的重要依据。,菌种鉴定的重要依据,菌 落,无鞭毛菌落特征：,有鞭毛菌落特征：,较小较厚、边缘较整齐,大而扁平、边缘呈波状或齿状,关于细菌的叙述中正确的是（ ） A 细菌只能进行分裂生殖 B 分裂生殖时大型环状DNA平均分配 C 分裂生殖时细胞质平均分配 D 分裂生殖时DNA平均分配,放线菌,构成：由分枝状菌丝构成 基内菌丝：吸收营养物质； 气生菌丝：部分可分化为孢子丝，进行孢子繁殖。 分布：广泛分布于土壤、空气和不中 产生抗菌素 举例：链霉菌,病 毒 （一）病毒的结构,核衣壳： 核酸：只有DNA或只有RNA。 衣壳：由许多结构相同的衣壳粒组成。 电镜下能够看到的最小形态单位，由16个多肽分子组成。 排列方式不同使病毒呈现出不同的形态。 囊膜： 由蛋白质、多糖和脂类构成；生有刺突。,病毒的增殖,吸附,注入核酸,释放,装配,合成,说明,核酸只有一种，DNA或RNA,决定生物的遗传性状 衣壳决定病毒的抗原特异性 具有嚢膜和刺突的病毒作为抗原时需要吞噬细胞处理。 病毒不能独立生活的原因：缺乏代谢所需的酶、能量。只能在宿主细胞中繁殖。DNA复制和蛋白质合成的原料能量和酶全部来自宿主细胞。,几个问题,1.不用显微镜如何区分有鞭毛,无鞭毛细菌? 2.病毒的核心,电镜下能看到的病毒的最小形态单位和决定病毒抗原特异性的结构分别是什么? 3.病毒和寄生细菌合成蛋白质的场所分别是什么? 4.如何培养并繁殖大量噬菌体?,凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质,凡能为微生物提供生长繁殖所需氮元素的营养物质,有机物：糖类、脂肪酸、花生饼、石油等,无机物：CO2、 NaHCO3,糖类 尤其是 葡萄糖,1、合成细胞物质 和代谢产物 2、提供能量,无机物：氮气、氨、铵盐、硝酸盐,有机物：尿素、牛肉膏、蛋白胨,铵盐、硝酸盐,合成蛋白质、核酸、以及含氮的代谢产物,微生物生长不可缺少的微量有机物,维生素、氨基酸、碱基、叶酸酵母膏、动植物组织提取液等,维生素、氨基酸、碱基,酶和核酸的组成成分,说明,自养微生物用无机碳源，异养微生物用有机碳源，有机碳源也可作为能源物质。 自生固氮微生物的培养基可以不加氮源。 对于异养微生物来说，含CHON的有机化合物既可作碳源也可作能源。复杂的有机化合物还可做生长因子。,培养基的种类,培养基的种类,按物理性质分,固体培养基 （分离、计数等）,半固体培养基（观察运动、保种）,液体培养基 （工业生产）,按化学成分分,合成培养基 （化学成分明确，常用于分类、鉴定等）,天然培养基 （天然物质配制，成分不明确，常用于工业生产）,按 用 途 分,选择培养基（用于从多种微生物中选出需要的种类）,鉴别培养基（用于判定某一微生物的存在）,配制培养基的原则,1、目的明确,根据所培养的微生物的种类、培养目的（用于生产还是实验）等，选择原料配制培养基。,2、营养要协调,配制培养基时必须注意各种营养物质的浓度和比例。其中碳源与氮源的比最重要。,3、pH要适宜,根据不同的微生物适宜生长的pH范围调节培养基的pH。,几个问题,1.为什么培养基中的营养物质浓度过高会抑制微生物的生长? 2.举例说明各种营养物质比例中,碳源与氮源比例最为重要. 3.细菌等微生物的分离或鉴别方法有哪些?,什么是微生物的代谢?与其他生物相比,它的代谢主要特点是什么?为什么会有这样的特点呢? 比较初级代谢产物与次级代谢产物的异同点. 抗生素,抗毒素和干扰素有何不同? 组成酶与诱导酶有何区别? 举例说明什么是酶合成调节和酶活性调节? 酶合成调节与酶活性调节各有何意义? 怎么样才能使黄色短杆菌大量合成赖氨酸? 什么是发酵?发酵有哪几种?,生长,微生物的代谢产物,生长到一定阶段,细胞内,是,否,细胞内或外,氨基酸、核苷酸 多糖、维生素等,抗生素、毒素 色素、激素等,均在微生物细胞的调节下，有步骤地产生,必需的,不是必需的,整个生命过程中,思考:酒精属于何种代谢产物?依据?,微生物的生命活动受什么调节,活性,合成,两种调节方式的区别与联系：,联系,调节意义,调节特点,调节本质,调节结果,调节对象,酶活性调节,酶合成调节,诱导酶,所有酶（组成酶和诱导酶）,细胞内酶的种类增多,酶活性的可逆性改变,基因水平调节, 控制酶的合成,代谢水平调节，调节酶的活性,间接、缓慢,快速、精细,既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费,避免代谢产物积累过多,细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。,微生物代谢的人工控制 措施：改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件。,生物素的作用,(1).按培养基的物理状态,(2).根据产物不同分类,（酒精发酵、乳酸发酵）,（抗生素发酵、 氨基酸发酵）,(3).根据发酵过程 对氧的需求分类,三、微生物的生长,如何观察和研究？ 微生物群体生长的规律 人工培养：将少量细菌接种到恒定容积的液体培养基中，并置于适宜的条件下培养，定期取样测定。 测定方法： 测细胞数目：与等量已知含量的红细胞或霉菌孢子混匀，计数。 测重量： 结果：细菌的生长曲线,微生物群体数量的测定方法 测数目 例 待测样品1ml,稀释100倍后,取1ml稀释液与1ml含有红细胞1000个的液体混合均匀,显微镜下随机选若干个视野计数,得出细菌个数与红细胞个数比为3:1,则待测样品中含细菌多少个？,3105个,测重量,一个细胞（细菌）一般重约10121013 g， 干重为湿重的10%20%。,比较生长曲线各阶段的特点,连续培养的方法 原理：微生物群体的生长规律 方法：不断添加新的培养基、放出老的培养基，以保证微生物对营养物质的需要，并排出部分有害代谢产物。,影响微生物生长的环境因素,最适生长温度,绝大多数微生物的最适生长温度为：2537,1、温 度,2、PH值,最适生长PH值,多数细菌的最适PH值为：6.57.5,多数真菌的最适PH值为：5.06.0,多数放线菌的最适PH值为：7.58.5,3、氧,根据微生物对于氧的需要可以将微生物分为：,（多数细菌和大多数真菌）,好氧型微生物,某些链球菌、产甲烷杆菌）,厌氧型微生物,（如：酵母菌）,兼性厌氧型微生物,（如：乳酸菌、破伤风杆菌,第三节 发酵工程简介,比较用植物蛋白（如大豆）水解法和用发酵工程的方法生产谷氨酸有何不同？ 蛋白质 氨基酸 工程菌以糖类、尿素、生物素等为原料，在无菌条件下生长繁殖，生产谷氨酸,利用发酵工程生产谷氨酸,菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌 培养基成分：豆饼（马铃薯）水解液、玉米浆、尿素、K2HPO4、K2O、Mg2SO4、生物素（生长因子） 培养方式：液体培养 培养过程：配制培养基灭菌接种培养 培养条件：温度 3037；pH7 8；通气、无杂菌 培养时间：28 32h 产品获得方式：分离提取中和过滤浓缩离心分离 产品：谷氨酸钠（味精）,利用发酵工程生产谷氨酸,优点： 生产条件温和 原料来源丰富，价格低廉 产物专一 废弃物易处理，对环境污染少,发酵工程的概念和内容,选育菌种：获得工程菌 自然界中寻找、人工诱变育种、基因工程、细胞工程 培养基的配制：液体培养基 灭菌：培养基灭菌、发酵设备灭菌 扩大培养和接种 利用什么时期的菌体接种速度最快？ 5. 发酵过程 如何调控发酵过程，获得更多的产品？ 6. 分离提纯 方法 产品 蒸馏、萃取、离子交换 初级、次级代谢产物 过滤、沉淀 微生物菌体单细胞蛋白,发酵工程的应用,医药工业上的应用 抗生素的生产 人生长激素、胰岛素、生长激素释放抑制因子（治疗肢端肥大症） 重组乙肝疫苗、单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子 食品工业中的应用 发酵产品：如啤酒、食醋等 食品添加剂 食品、饲料：单细胞蛋白,发酵工程,什么是发酵工程?谷氨酸发酵常用的菌种是什么? 谷氨酸发酵的培养基中碳源,氮源