发酵工程菌种的来源

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1、发酵工程课件FermentationEngineering第二章菌种的来源主讲人：夏帆欢迎光临教学目的：了解工业化菌种的要求以及一些工业化生产菌介绍；了解菌种分离的一般过程；掌握土样采集应注意的问题，菌种的分离方法；掌握优良菌种应具备的基本特性和菌种的选育、种子扩大培养。教学重点、难点：土样采集应注意不同的土壤特点、地理和气候条件，土样的采集方法；生化反应分离法；种子扩大培养。第二章菌种的来源(4学时)8/6/20212长江大学生科院生物工程系内容速览2诱变育种2.2目的微生物的分离2.1工业化菌种的要求及介绍2.3菌种选育1自然选育菌种的来源2.4种子扩大培养8/6/

2、20213长江大学生科院生物工程系一、工业化菌种的要求§1工业化菌种的要求及已工业化产品生产菌介绍能在廉价原料制成的培养基上生长，且大量高效地合成产物；遗传性能要相对稳定；菌种改造的可操作性要强；抗噬菌体及杂菌污染能力强；产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）；发酵条件如温度、pH、溶解氧、泡沫等易控制。8/6/20214长江大学生科院生物工程系放线菌（链霉素、四环素、红霉素等）真菌（青霉素、头孢菌素等）一些产芽孢的细菌（多黏菌素、丁胺菌素等）植物或动物来源（蒜素、番茄素、鱼素等）1、抗生素生产有关的微生物抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代

3、谢，目前发现的生物来源如下：二、已工业化产品生产菌介绍8/6/20215长江大学生科院生物工程系初级代谢和次级代谢异同？1概念不同2产物不同3存在范围不同4对微生物的作用不同5同微生物生长过程的关系6对环境条件的敏感性或遗传稳定性上明显不同7相关酶的专一性不同8两者既有区别性又有连续性8/6/20216长江大学生科院生物工程系概念不同在微生物的新陈代谢中，一般将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程，称为初级代谢而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。一般认为，次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体

4、，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程8/6/20217长江大学生科院生物工程系产物不同初级代谢的产物，即为初级代谢产物。如单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。<通过次级代谢合成的产物称为次级代谢产物，大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素等类型8/6/20218长江大学生科院生物工程系存在范围不同初级代谢的代谢系统、代谢途径和代谢产物在各类生物中都基本相同，它是一类普遍存在于各类微生物中的一种基本代谢类型。<次级代谢只存在

5、于某些微生物中，并且代谢途径和代谢产物因生物不同而不同，就是同种生物也会由于培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。8/6/20219长江大学生科院生物工程系对微生物的作用不同通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发生突变或死亡，是一种基本代谢类型。次级代谢产物一般对菌体自身的生命活动无明确功能，不参与细胞结构组成，也不是酶活性必需的，不是机体生长与繁殖所必需的物质，即使在次级代谢的某个环节上发生障碍，也不会导致机

6、体生长的停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。但许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响8/6/202110长江大学生科院生物工程系2、氨基酸生产有关的微生物用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。50、60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵，是发酵工业发展历史上的一个转折点。代谢控制发酵8/6/202111长江大学生科院生物工程系可以大量积累人工诱变的菌株不能合成反馈抑制不能合成人工诱变控制黄色短杆菌的代谢过程生产赖氨酸P459高丝氨酸脱氢酶8/

7、6/202112长江大学生科院生物工程系氨基酸生产菌的要求：代谢途径比较清楚；代谢途径比较简单。谷氨酸发酵的菌种：其它氨基酸生产菌：棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小杆菌属的棒型细菌。常规菌种一般是以谷氨酸生产菌选育而成；大肠杆菌，枯草芽孢杆菌，工程菌。8/6/202113长江大学生科院生物工程系3、酶制剂生产有关的微生物利用微生物来进行酶制剂生产是19世纪日本人用曲霉通过固体培养生产他卡淀粉酶，而大规模工业化生产则始于20世纪40年代末日本用深层发酵法生产α—淀粉酶。α—淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌等；β-淀粉酶：米