微生物工程重点内容

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1、微生物工程的基本概念利用微生物的特定性状和机能，通过现代化工程技术，生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代基因工程、细胞工程、代谢工程、生物信息工程和计算机控制等新技术结合并迅速发展起来的现代发酵技术。微生物工程是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展。微生物工程发展简史1、传统的微生物发酵技术——天然发酵2、第一代微生物发酵技术——纯培养技术3、第二代微生物发酵技术——深层培养技术4、第三代微生物发酵技术——代谢调控技术5、第四代发酵技术——基因工程技术微生物工程微生物工程既基于生物学知识、又依托工程概念，解决的是生物技术产业化进

2、程中的关键问题，被誉为工业生物技术的核心。借助于微生物进行产品开发或环境改造是微生物工程的基本内容和目标，涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题，为人类社会带来巨大经济和社会效益。微生物工程的组成微生物学化学工程生物化学菌种的选育培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种发酵过程产品的分离提纯等微生物发酵生产流程微生物工程产品类型1.微生物代谢产物发酵2、微生物菌体的发酵3、微生物的生物转化初级代谢产物与菌体生长相伴随的产物，氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累次级代谢产物与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物

3、为原料而合成抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等结构常较复杂对环境条件敏感1.微生物代谢产物发酵发酵生产产品的类型目的初级代谢产物primarymetabolite是指微生物通过代谢活动所产生的、自身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。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secondarymetabolite是指微生物生长到一定阶段才产

4、生的化学结构十分复杂、对该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，他们可能积累在细胞内，也可能排到外环境中。2、微生物菌体的发酵SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等）生物防治制剂（如苏云金杆菌）活性乳酸菌制剂、食用和药用酵母细胞的生长与产物的积累成平行关系，生长速率最大的时期也是产物合成最高阶段3、微生物的生物转化利用微生物细胞的一种或几种酶，对外源化合物的特定部位进行加工，如加入羟基、还原双键、脱氧或切断支链等。转化的最终产物并不是微生物细胞利用营养物质经细胞代谢产生，而是微

5、生物细胞的酶或酶系作用于底物的某一部位，进行特定部位的化学反应而形成。反应最显著的特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性、立体特异性4）微生物特殊机能的利用利用微生物消除环境污染利用微生物保持生态平衡利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等（氧化硫杆菌、排硫杆菌、脱氨硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌（如芽孢杆菌属、土壤杆菌属）等。）利用基因工程菌生产动、植物细胞产品工业微生物的特点1、概念(什么是工业微生物)从来源于自然界大量的微生物中分离并筛选出有用菌种，再加以改良，贮存待用于生产的微生物称为工业微生物。通常在发酵过程作为活细胞催化剂传统的工业微生物包括细菌、放线菌、酵母菌

6、和霉菌四大类。目前最有应用前景的工业微生物：基因工程菌株2、工业微生物种类2.1原核细胞类微生物:细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等2.2真核细胞类微生物:酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等2.1非细胞类微生物（主要作为基因工程的载体）:RNA病毒（逆转录病毒）DNA病毒（腺病毒）3、微生物的特点3.1种类多3.2分布广3.3体积小3.4繁殖快3.5代谢强3.6易变异（1）廉价原料、生长迅速、目的产物产量高。（2）易于控制培养条件，生产效率高。发酵周期较短。（3）抗杂菌和噬菌体的能力强。（4）菌种遗传性能稳定，不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保

7、证安全生产。（5）产品容易分离提纯。对于胞外产品，细胞膜具有良好的渗透性，或者细胞膜的渗透性可以调节，细胞不易发生菌体自溶；对于胞内产品，要求菌体易分离和收集，菌体易破碎。二、工业化菌种的要求微生物与工业生产二、人类是如何利用微生物进行工业生产的呢？（通过微生物工业生产想获得什么？）1.获取菌体物质，例如蛋白、脂肪和糖类。2.获取微生物的代谢产物，例如抗生素、乙醇、甘油等等。3.利用微生物的酶作为活化剂进行产品加工。基因工程菌与传统工业微生物的差别前者含有带外源基因的重组载体;而后者是单一的微生物细胞;前者需要发酵条件满足外源基因的表达，后者则只需要满足细菌本身