微生物生物技术复习重点.doc

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1、微生物生物技术重点王彦宁第一章1发酵的概念传统概念：指酵母作用于果汁或发芽谷物，进行酒精发酵时产生CO2的现象。生物学概念：发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程。（生化）工业生物学家概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程现代概念：培养生物细胞（含动植物和微生物）来制取产物的所有过程2生物工程（Microbialengineering）是利用微生物的特定性状和功能，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DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。发酵工程的发展简史

2、1、传统的发酵时期——天然发几千年酒（古埃及龙山文化）啤酒、黄酒、酱油、泡菜等特点多数产品为嫌气性发酵非纯种培养单凭经验传授技术，使产品质量不稳定（不了解微生物与发酵的关系）2、近代发酵工程时期——纯培养技术1665英国物理学家RobertHooke（罗伯特·胡克）细胞壁1680荷兰列文·虎克(AntonievanLeeuwenhoek)活细胞人类认识到微生物的存在特点多数产品为嫌气性发酵非纯种培养单凭经验传授技术，使产品质量不稳定（不了解微生物与发酵的关系）由天然发酵阶段转向纯培养发酵（第一次转折过程特点产品的生产过程较为简单，对生产要求不高，规模不大3、近代发酵工程时期——深层培养技术出现

3、于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发现与大量需求表面培养法(surfaceculture)效价40U/mL，纯度20%，收率30%二战期间，青霉素发酵生产成功青霉素发酵生产的成功，给发酵工业带来两大功绩：开拓了以青霉素为先锋的庞大抗生素发酵工业建立深层培养法（submergedfermentation），把通气搅拌技术引入发酵工业。它使得需氧菌的发酵生产从此走上了大规模工业化生产途径。通气搅拌液体深层发酵技术是现代发酵工业最主要的生产方式机械搅拌通气发酵技术的建立是第二次转折4、近代发酵工程时期——代谢控制发酵技术定义：以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得

4、到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，即能选择性地大量生产人们所需要的物质。1956日本人Kinoshita（木下祝郎）谷氨酸发酵已用于氨基酸、核苷酸、有机酸以及一部分抗生素的发酵代谢控制发酵技术的建立是第三次转折5、近代发酵工程时期——连续化、自动化发酵技术6、近代发酵工程时期——开拓发酵原料时期7、现代发酵工程时期——现代分子生物学技术定义：应用分子生物学和分子遗传学的方法，人为的将任意生物的特定又有用的遗传基因组合到特定微生物的基因中去，在分子水平上选育新的物种，创造新的微生物，从而达到定向改变自然界微生物所不能合成的产物。（基因工程阶段）现代分子生物学技术的应用是第四

5、次转折初级代谢产物：指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，生成维持生命活动所需要的物质，如氨基酸、核苷酸、脂类、有机酸、糖等，即为初级代谢产物次级代谢产物：指某些微生物在一定的生长时期（通常是稳定期），能合成一些具有特定功能的产物，而这些产物与微生物的生长繁殖无明显关系，如抗生素、色素、生物碱、胞外多糖等，即为次级代谢产物比较初级代谢产物和次级代谢产物初级代谢产物：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

6、敏感甾体转化含环戊烷多氢菲核的化合物；甾族激素：分肾上腺皮质激素和性激素；重要的生理调节作用，在临床上广泛用于治疗过敏性皮炎、类风湿性关节炎、红班狼疮、支气管哮喘等甾体药物的工业生产主要是通过改造天然的甾体产物而获得的；可的松类抗炎激素之所以有卓越的抗炎活力，主因在甾体母核11位上导入一氧原子，最大的困难也正在此化学转化：步骤繁多、得率低、价格昂贵（Savett,576kg脱氧胆酸，30多步反应，两年→938mg醋酸可的松）生物法：高效、收率高（1952年，Munrry等，黑根霉，仅1步就将孕酮11位上导入一个羟基，使从孕酮合成皮质酮只需3步，这样才使可的松问世）第二章发酵工业对微生物菌种的要

7、求1、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成所需的代谢产物，产量高2、可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需酶活力高3、根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株4、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体5、菌种纯，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性6、菌种不是病原菌，不产生有害的生物活性物质和毒素，以保证安全细菌、酵母菌、霉菌和放线菌细