微生物学讲义第十一章

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1、第十一章微生物工业与应用第一节工业发酵的菌种与特征P411一、生产菌种的要求和来源高产原料低廉无害产物易提取遗传特性稳定要求：P412自然环境图15-2搜集菌种购置菌种表15-2来源：第一节工业发酵的菌种与特征P411二、大规模发酵的特征体积大，辅助设备系统多：扩大培养、空气供应、动力、储液罐、后处理发酵过程的优化和后处理发酵的逐级放大：小试、中试、大试第二节工业发酵的方式P421一、分批发酵（普遍）与连续发酵（方向）图15-8二、液态发酵（普遍）与固态发酵（有特点）图15-10三、混合发酵VC、茅台、代替工程菌目前主要方式：P422好氧、液态、深层、分批、游离、单一纯菌种结合一、饮料、食品

2、表15-10图15-12二、抗生素、微生物药物、生物产品图15-13三、氨基酸、有机酸、维生素等四、酶制剂五、微生物农药、肥料、饲料等表15-17第三节发酵的主要产品P429第三节发酵的主要产品P429一、饮料、食品表15-10图15-12奶牛和奶酪制作一直是瑞士生活的本质制造阿尔卑斯咸奶酪的过程是每一个瑞士奶酪制造人的骄傲。P432见P432第三节发酵的主要产品P433二、抗生素、微生物药物、生物产品抗生素：β-内酰胺类：青霉素、头孢菌素，G+大环内酯：红霉素，G+；阿奇霉素G+、G-、肺炎支原体、砂眼衣原体及梅毒螺旋体氨基糖苷类：链霉素G-四环类：四环素、金霉素、土霉素，广谱氯霉素：广谱

3、发展方向：修饰、引入新的基团；基因工程青霉素G：苯甲基青霉素V：苯氧基第三节发酵的主要产品P435二、抗生素、微生物药物、生物产品微生物药物表15-13酶抑制剂免疫调节剂受体拮抗剂抗氧化剂第三节发酵的主要产品P436二、抗生素、微生物药物、生物产品生物产品预防制剂：疫苗治疗制剂：抗血清、抗毒素；DNA疫苗诊断制剂：抗原、抗体、单克隆抗体系列化、普及化趋势：微生物学、免疫学与基因工程结合淋巴细胞杂交瘤单克隆抗体技术选择培养基：含次黄嘌呤（H）甲氨蝶呤（A）胸嘧啶（T）DNA疫苗抗原DNA通过载体导入人体，表达蛋白，这些蛋白质会被机体识别为外来物体并受到攻击。英国正在开发一系列“ＤＮＡ疫苗”，拟

4、采用使ＤＮＡ直接进入皮肤细胞并有效散播至全身的方法，抵御流感、乙肝、皮肤癌以及糖尿病之类的疾病。即病人只需将嵌有４００个微型针头的硅片在手背上按几秒钟，就能自己完成疫苗接种。整个过程是无痛的，因为这些微型针头只刺入皮肤的外层，而达不到人体的痛感神经末梢。技术成熟。涉及多种酶，重在代谢调控，基因工程尚未发挥重要作用。第三节发酵的主要产品P439三、氨基酸、有机酸、维生素等四、酶制剂P440酶发酵生产常用微生物：大肠杆菌：基因工程工具酶，DNA聚合酶、限制性核酸内切酶枯草杆菌：淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶曲霉：纤维素酶、果胶酶、脂肪酶等啤酒酵母：转化酶、丙酮酸脱羧酶提高途径：诱变筛选、基因工程菌

5、（大肠杆菌凝乳酶）第三节发酵的主要产品五、微生物农药、肥料P442现状：1、符合环保发展趋势，应大力发展；2、虽已得到广泛应用，但存在诸多问题，不宜被农民接受；3、基础研究不足，认识存在误区，使用缺乏规范。发展方向：1、由豆科用肥向非豆科用肥发展；2、由单功能向多功能发展；3、加强基础与应用研究；4、规范质量标准。第四节微生物在冶金、能源等领域的应用一、微生物冶金P445现状：国外已有成熟技术，国内刚起步，尚未应用，主要原因是转化效率低。今后方向：优化工艺、诱变育种、基因改良。原理：微生物（自养型）残渣金铜矿产生硫酸、硫酸铁硫酸铜铜铁硫酸亚铁微生物（自养型）铁氧化钩端螺菌第四节微生物在冶金、

6、能源等领域的应用二、微生物与石油工业指标菌：微生物找石油P446提高采油率：黄原胶（黄单胞菌胞外多糖）增稠剂可扩大扫油面酵母蛋白等石油污染的生物修复：“超级细菌”P447第四节微生物在冶金、能源等领域的应用三、微生物与能源二、微生物与燃料乙醇：原料：取之不尽的农作物淀粉原料工艺：酒精发酵变性与汽油调和意义：缓解石油短缺，改善大气环境，解决粮食过剩国外：汽油发动机：乙醇添加量为5%-22%乙醇发动机：85%-100%乙醇汽油用量占1/3国内：河南（河南天冠燃料乙醇有限公司）、黑龙江三、微生物传感器、电池、DNA芯片P447第四节微生物在冶金、能源等领域的应用固定化微生物的耗氧量氧电极图15-1

7、5血糖、污水BOD（BiochemicalOxygenDemand）介体富含电子的中间产物电极（生物电化学）电子传递链图15-16已知序列核苷酸固定化（玻璃、硅片）：DNA芯片未知样品（用荧光素标记）DNA芯片核酸杂交原理未知样品DNA序列核酸杂交技术：原理：带有互补的核苷酸序列的单链DNA（或RNA），当它们混和在一起时，其相应的同源区段形成双链结构。如果彼此配对的核酸来自不同的生物有机体，那么如此形成的双