高三生物4、微生物与发酵工程人教版微生物与发酵工程.ppt

微生物与发酵工程 复习目标 1 细菌 放线菌 病毒的结构和繁殖 识记 2 微生物所需的碳源 氮源 生长因子等营养物质的主要来源和功能 应用 3 培养基的种类和培养基配制的原则 应用 4 微生物细胞内代谢产物的种类和主要功能 理解 5 微生物代谢调节的方式 以及如何人工控制微生物的代谢 应用 6 发酵的概念和种类 理解 7 微生物生长的规律及其在生产实践中的应用 理解 8 测定微生物群体生长的方法 识记 9 温度 ph和氧等因素对微生物生长的影响 理解 10 发酵工程的概念 内容和应用 了解 微生物的类群 微生物的营养 微生物的代谢 微生物的生长 发酵工程简介 微生物的类群 细菌 细菌的结构 单细胞的原核生物 主要由细胞壁 细胞膜 细胞质和拟核等部分构成 细菌的繁殖 细菌主要以方式繁殖 菌落 细菌的繁殖 二分裂 肉眼可见的 具有一定形态结构的子代细菌细胞群体 放线菌 病毒 基内 单细胞的原核生物 菌体一般由分支状的菌丝 分气生菌丝和菌丝 构成 病毒的结构 主要由核酸和衣壳构成 病毒的繁殖 只能在宿主的活细胞中进行 病毒的繁殖方式称为增殖 微生物的营养 微生物需要的营养物质及功能 培养基的配制原则 培养基的种类 碳源 氮源 生长因子 水和无机盐 微生物的代谢 微生物的代谢产物 微生物的代谢调节 微生物代谢的人工控制 发酵的概念和种类 微生物的生长 微生物群体生长的规律及其在实践中的应用 微生物群体生长的测定 影响微生物生长的环境因素 测微生物的细胞数目 测重量 方法 发酵工程简介 实例 谷氨酸发酵 发酵工程的概念 发酵工程的内容 应用 医药工业 种类繁多的药品 抗生素使用最多 利润最大 食品工业 传统产品 啤酒 果洒 食醋等 食品添加剂 单细胞蛋白 微生物菌体 1 下列关于病毒的叙述正确的是 多选 a 病毒的衣壳决定其抗原的特异性b 含rna的病毒较含dna的病毒更易发生变异c 病毒的繁殖只能在宿主的活细胞中进行d 灭活的病毒不具有抗原性 例题讲解 2 下列有关微生物营养物质的叙述中 正确的是 a 是碳源的物质不可能同时是氮源b 凡是碳源都能提供能量c 有些含氮的无机盐可以是生长因子d 有些无机氮源也能提供能量 3 某一种细菌菌株需要从环境中摄取现成的亮氨酸 20种氨基酸中的一种 才能够生长 此菌株对链霉素敏感 实验者用诱变剂处理此菌株 想筛选出表中列出的细菌菌株类型 根据实验目的 选用的培养基类型是注 l 亮氨酸s 链霉素 示加入 示不加入例如 l 不加入亮氨酸 s 加入链霉素 4 下列属于选择培养基的有 多选 a 培养金黄色葡萄菌所用的加高浓度食盐的培养基b 分离自生固氮菌所用的无氮培养基c 加入伊红 美蓝用于检测大肠杆菌的培养基d 制备单克隆抗体时所用的能抑制骨髓瘤细胞和b细胞增殖而不抑制杂交瘤细胞增殖的培养基 5 下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是 a 氨基酸 核苷酸 多糖 毒素 激素b 核苷酸 维生素 多糖 脂类 氨基酸c 多糖 脂类 维生素 抗生素 氨基酸d 氨基酸 多糖 维生素 色素 抗生素 6 关于微生物代谢调节说法正确的是 a 乳糖诱导大肠杆菌合成分解乳糖的酶属于酶活性的调节b 酶活性调节是一种快速 精细的调节方式c 酶合成调节与酶活性调节不是同时存在的d 微生物的代谢产物与酶结合不会改变酶的结构 7 科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理 选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种 从而达到了让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的 这种人工控制的方法实质上利用了以下哪种调节方式 a 酶合成的调节b 酶活性的调节c 二者都有d 二者都无 8 下列对连续培养优点的叙述 正确的是 a 能及时补充所需的营养 提高产量b 有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中c 能消除不利于微生物生长的某些环境因子d 提高了设备的利用率 9 下图为细菌生长曲线 请据图回答下列问题 图中ab段为 期 bc段为 期 cd段为 期 de段为 期 大量合成细胞分裂所需的酶和atp的时期在 期 若扩大再生产选取菌种最好在 期 该期细菌的增长呈 型增长 调整 对数 稳定 衰亡 调整 对数 j 从bc段进入cd段的原因有 等 发酵工业为了获得较多的代谢产品 需延长 期 此时除了要适当补充营养物质外 还应严格控制的条件有 等 营养物质的消耗 有害代谢产物的积累 ph的改变 稳定 温度 ph 溶氧量 转速 若在培养中灭菌不严格混入了青霉菌 那么初期出现的生态学现象是 一段时间后发现细菌 原因是 从生存斗争角度考虑 种内斗争最激烈的是 期 竞争 死亡 青霉菌产生青霉素抑制细菌生长 稳定 10 右图是人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径 请回答下列问题 黄色短杆菌中含有遗传物质的结构分别是 和 用黄色短杆菌生产赖氨酸 培养基按物理性质分属于 含c h o n的某相对大分子化合物可以为黄色短杆菌提供哪些营养要素物质 核区质粒 液体培养基 碳源 氮源 能源 生长因素 由图可知 要增加赖氨酸产量 就必须 为了培育新品种 科学家通常采用的方法是 赖氨酸是黄色短杆菌的 产物 在生产实际中 人们通过黄色短杆菌的培养 大量生产赖氨酸的过程叫 消除高丝氨酸脱氢酶 诱变育种 初级代谢 发酵 在黄色短杆菌培养过程中要进行灭菌 灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的 在黄色短杆菌培养过程中 如果培养基中的ph发生变化 将影响黄色短杆菌细胞中的 等 从而影响黄色短杆菌对营养物质的吸收 细胞 芽孢 孢子 酶的活性 细胞膜的稳定性 再见 碳源 概念 种类 自养 异养生物对碳源要求的区别 凡是能为微生物提供所需碳元素的营养物质 就叫做碳源 co2 nahco3等含碳无机物糖类 脂肪酸等含碳有机物花生粉饼 石油等成分复杂的天然物质 功能 构成微生物的细胞物质和一些代谢产物异养微生物的主要能源物质 概念 种类 功能 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 分子态氮 氨 铵盐 硝酸盐 尿素 牛肉膏和蛋白胨等 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 生长因子 有些微生物不需要补充生长因子 如大肠杆菌 而有些微生物则必须补充生长因子才能正常生长 如乳酸杆菌就需要补充多种维生素和氨基酸 化学本质 有机物 主要有 氨基酸 维生素 碱基等 概念 微生物生长不可缺少的微量有机物 含量 微量 作用 一般是酶和核酸的组成成分 补充原因 缺乏合成某些物质所需的酶或合成能力有限 培养基的配制原则 目的要明确 自养 异养 固氮 非固氮等 营养要协调 注意各营养物质的浓度和比例 ph要适宜 真菌细菌放线菌 培养基的种类 液体 半固体和固体培养基 选择培养基 鉴别培养基 天然培养基 合成培养基 1 微生物的代谢产物 初级代谢产物 微生物生长和繁殖所必需的物质 如氨基酸 核苷酸 多糖 脂类 维生素等 在不同种类的微生物细胞中 初级代谢产物的种类基本相同 次级代谢产物 微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂 对该微生物无明显生理功能 或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质 如抗生素 毒素 激素 色素等 不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同 2 微生物的代谢调节 酶合成的调节组成酶 诱导酶 微生物细胞内一直存在的酶 它们的合成只受遗传物质的控制 例如 大肠杆菌分解葡萄糖的酶在环境中存在某种物质的情况下才能够合成的酶 例如 大肠杆菌分解乳糖的酶 意义 既保证了代谢的需要 又避免了细胞内物质和能量的浪费 增强了微生物对环境的适应能力 酶活性的调节 示例 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的过程 特点 快速 精细 3 微生物代谢的人工控制 改变微生物遗传特性控制生产过程中的各种条件 即发酵条件 科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理 选育出了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种 在谷氨酸的生产过程中 可以采取一定的手段改变细胞膜的透性 使谷氨酸能迅速排放到细胞外面 从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用 提高谷氨酸产量 4 发酵的概念和种类 通过微生物的培养 大量生产各种代谢产物的过程叫做发酵 根据培养基的物理状态可以分为 根据所生成的产物可以分为 根据发酵过程对氧的需求情况可以分为 固体发酵和液体发酵 抗生素发酵 维生素发酵 氨基酸发酵等 厌氧发酵 如酒精发酵 乳酸发酵 和需氧发酵 如抗生素发酵 氨基酸发酵 1 微生物群体生长的规律及其在实践中的应用 调整期 对数期 稳定期 衰亡期 代谢活跃 v增大 合成分裂所需atp 酶等 长短与菌种 培养条件有关 快速分裂 呈等比数列递增 特点 代谢旺盛 形态和生理特性稳定 应用 作菌种 缩短生产周期 数目最多 达k值 生存斗争最剧烈 大量积累 特别是 芽孢形成 连续培养 延长稳定期 提高产量 缩短生产周期 死亡速率 繁殖速率数目急剧下降 分化 解体释放代谢产物 2 影响微生物生长的环境因素 温度 ph o2 最适温度 25 37 影响 超过最适生长温度以后 微生物的生长速率会急剧下降 这是由于细胞内的蛋白质和核酸等发生了不可逆的破坏 每种微生物的最适ph不同 影响 超过最适ph范围以后 就会影响酶的活性 细胞膜的稳定性等 从而影响微生物对营养物质的吸收等 对不同代谢类型的微生物 有不同的影响 如 实例 谷氨酸发酵 常用生产菌 谷氨酸棒状杆菌 黄色短杆菌等 培养基类型 液体 培养液 天然培养基 途径 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径