最新工业发酵的细胞机器[精品ppt课件]PPT课件.ppt

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1、工业发酵的细胞机器[精品ppt课件]第一节工业发酵生产线上的细胞机器1.1.1生物机器和细胞机器的概念1.1.2发酵工厂里关键的生产机器2021/10/12张星元：发酵学原理走进现代发酵工厂，最引人注意的是，在排列整齐、纵横交叉的彩色管道的映衬下，一排排的银灰色的庞然大物，它们的名字叫发酵罐。在庄重而祥和的发酵罐里亿万微生物小兄弟正在为人类，也为自己的生存欢快地忙碌着。面对此情此景人们不禁要问，工业发酵生产线上关键的生产机器是发酵罐，还是微生物？2021/10/13张星元：发酵学原理生物机器是从机器衍生的新

2、概念，生物机器是指由代谢能驱动的机器。在这个意义上牛奶工厂的奶牛，水果原料基地的果树，发酵工厂的菌种微生物分别称作为动物生物机器、植物生物机器和微生物生物机器。微生物细胞能自主生活和独立存在，因此微生物生物机器也就是微生物细胞机器，简称细胞机器。2021/10/17张星元：发酵学原理1.1.2发酵工厂里关键的生产机器2021/10/18张星元：发酵学原理多年来，我们从研究微生物的生命活动规律入手，从生物学的角度重新审视了发酵工程，形成以下关于现代发酵工程新思路：2021/10/19张星元：发酵学原理现代发酵工

3、程依靠微生物活细胞来完成发酵工厂生产线上不可缺少的加工（或转化）步骤，在这个意义上，微生物活细胞就是工业发酵生产线上不可缺少的微生物生物机器（或称细胞机器），是发酵工厂里关键的生产机器。2021/10/110张星元：发酵学原理细胞机器与普通意义上的机器不同，它们必须由代谢能（metabolicenergy）直接驱动。在发酵工厂的生产线上，微生物必须完成微生物细胞机器的“在线制造”（细胞增殖）和“生产运行”（目的产物的合成和输出）的双重任务。2021/10/111张星元：发酵学原理微生物细胞机器按其自身固有的规

4、律运行。为了引导微生物为我们服务，必须深入研究微生物细胞机器的工作原理。要研究微生物细胞机器的工作原理，首先要建立微生物细胞机器的工作模式。2021/10/112张星元：发酵学原理第二节微生物细胞机器的工作模式1.2.1活细胞的基本性能1.2.2微生物细胞的工作模式1.2.3创新思路的理论基础2021/10/113张星元：发酵学原理微生物细胞能自主生活（free-living）和独立存在。单个微生物细胞能独立地完成能量转化及其自身的生长、繁殖等生命过程，而不直接依赖于其他同一类型的或不同类型的细胞。而动植

5、物细胞（体细胞）在自然界不能单独存活，只能作为动植物个体的一部分而存在，具有相互依赖性。2021/10/114张星元：发酵学原理细胞是微生物生命活动的基本单位。微生物细胞是一个由细胞膜（外面一般有细胞壁）包围的，包含许多化学物质和亚细胞结构的整体。细胞膜是将空间分为细胞内与细胞外的界面，也是对细胞有保护作用的屏障。2021/10/115张星元：发酵学原理细胞膜包围的部分是细胞行使功能的结构和化学物质。细胞的关键结构是核（或核区）以及细胞质，前者储存着用来制造更多细胞的生物信息，后者包含实现细胞生长和细胞功能的

6、机构。2021/10/116张星元：发酵学原理虽然每种微生物细胞都有一定的结构和大小，但微生物细胞是动态的单位，是其所在环境中的微生物细胞，它们每时每刻都在自我更新，通过与环境不断的交换，保持相对稳定的存在方式。2021/10/117张星元：发酵学原理1.2.1活细胞的基本性能2021/10/118张星元：发酵学原理活细胞的基本性能主要包括以下5条：①自我复制：自我复制是一切生物（包括非细胞生物和细胞生物）的基本性质。2021/10/119张星元：发酵学原理②代谢和代谢能支撑：细胞生物的生命活性来自于组成

7、其自身的活细胞。活细胞的生命活动，包括能源化合物被降解以前的激活和生物合成，以及细胞自身高度有序状态的维持，均需要代谢能的支撑。细胞中的所有的生化反应，包括降解代谢和合成代谢是一个整体，叫做代谢体系。细胞的代谢体系能将其他形式的能量转变成代谢能，而代谢能反过来又支撑细胞代谢体系，即支持细胞的生命活动。2021/10/120张星元：发酵学原理③进化：进化是指经自然选择而获得的遗传性变异。与无生命的化学结构不同，单细胞或多细胞有机体会进化。遗传性能的改变能以正的或负的方式影响微生物细胞的适应性，进化的结果是对最适

8、合于在该特定环境中生活的那些微生物做出选择（适者生存）。2021/10/121张星元：发酵学原理④分化：在生物体的生命循环过程的特定阶段，某些细胞类型在形式或功能方面的发生改变的现象，通称分化。细胞分化时，某些分化前不能形成的物质或结构得以形成，而某些分化前可以形成的物质或结构不能再形成。微生物细胞分化时往往生成次生代谢产物。2021/10/122张星元：发酵学原理⑤化学通讯：细胞间一般可通过化学信