高三復(fù)習(xí)新陳代謝-微生物PPT.ppt

第五章 微生物與發(fā)酵工程,微生物,類群 與 營(yíng)養(yǎng),代謝 與 生長(zhǎng),發(fā)酵工程,第一節(jié) 微生物類群,微生物的概念： 形體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，必須借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能看清其形態(tài)結(jié)構(gòu)。 一般指體形在0.1毫米以下的小生物。 體積小面積大，吸收多轉(zhuǎn)化快，生長(zhǎng)旺繁殖快，適應(yīng)強(qiáng)變異頻，分布廣種類多。,第一節(jié) 微生物類群,分類： 無細(xì)胞結(jié)構(gòu)：病毒 有細(xì)胞結(jié)構(gòu)： 原核生物：細(xì)菌、放線菌、立克次氏體、支原體、衣原體、藍(lán)藻 真核生物：真菌、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物,細(xì) 菌,細(xì)胞壁 保護(hù)支持作用；防止細(xì)菌細(xì)胞吸水脹破； 成分與植物細(xì)胞不同，含有肽聚糖； 溶菌酶、青霉素作用于細(xì)菌的細(xì)胞壁。 細(xì)胞膜 不含膽固醇 有呼吸酶 擬核 大型環(huán)狀DNA分子 細(xì)胞質(zhì) 核糖體、質(zhì)粒、貯藏顆粒、RNA等,特殊結(jié)構(gòu)： 莢膜 鞭毛 芽孢,（一）細(xì)菌的結(jié)構(gòu),細(xì)菌結(jié)構(gòu)模式圖,細(xì)菌的遺傳物質(zhì)DNA,注意： * 擬核DNA、質(zhì)粒DNA均不與蛋白質(zhì)結(jié)合； 質(zhì)粒在細(xì)菌中的數(shù)目不止一個(gè)！ 擬核DNA控制細(xì)菌的主要性狀，而質(zhì)粒DNA控制特殊性狀,芽孢的形成與萌發(fā),注意：一般情況下，一個(gè)細(xì)菌只形成一個(gè)芽孢，因而不是一種生殖方式。,芽孢在構(gòu)造、化學(xué)成分和生理特征上都與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞有很大不同，對(duì)熱、紫外線和許多有毒物質(zhì)有很強(qiáng)的抗性。,/200406/ca458390.htm,細(xì)菌的繁殖及菌落,繁殖方式： 主要是二分裂，有的細(xì)菌進(jìn)行出芽生殖。,菌 落,銅綠假單孢菌菌落,弗氏志賀氏菌菌落,粘質(zhì)沙雷氏菌菌落,大腸桿菌菌落,概念： 單個(gè)或少數(shù)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時(shí)，形成的肉眼可見、具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體。 特異性： 不同種類細(xì)菌所形成的菌落，大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明度等具有不同的特征。可作為菌種鑒定的重要依據(jù)。,菌種鑒定的重要依據(jù),菌 落,無鞭毛菌落特征：,有鞭毛菌落特征：,較小較厚、邊緣較整齊,大而扁平、邊緣呈波狀或齒狀,關(guān)于細(xì)菌的敘述中正確的是（ ） A 細(xì)菌只能進(jìn)行分裂生殖 B 分裂生殖時(shí)大型環(huán)狀DNA平均分配 C 分裂生殖時(shí)細(xì)胞質(zhì)平均分配 D 分裂生殖時(shí)DNA平均分配,放線菌,構(gòu)成：由分枝狀菌絲構(gòu)成 基內(nèi)菌絲：吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)； 氣生菌絲：部分可分化為孢子絲，進(jìn)行孢子繁殖。 分布：廣泛分布于土壤、空氣和不中 產(chǎn)生抗菌素 舉例：鏈霉菌,病 毒 （一）病毒的結(jié)構(gòu),核衣殼： 核酸：只有DNA或只有RNA。 衣殼：由許多結(jié)構(gòu)相同的衣殼粒組成。 電鏡下能夠看到的最小形態(tài)單位，由16個(gè)多肽分子組成。 排列方式不同使病毒呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。 囊膜： 由蛋白質(zhì)、多糖和脂類構(gòu)成；生有刺突。,病毒的增殖,吸附,注入核酸,釋放,裝配,合成,說明,核酸只有一種，DNA或RNA,決定生物的遺傳性狀 衣殼決定病毒的抗原特異性 具有嚢膜和刺突的病毒作為抗原時(shí)需要吞噬細(xì)胞處理。 病毒不能獨(dú)立生活的原因：缺乏代謝所需的酶、能量。只能在宿主細(xì)胞中繁殖。DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成的原料能量和酶全部來自宿主細(xì)胞。,幾個(gè)問題,1.不用顯微鏡如何區(qū)分有鞭毛,無鞭毛細(xì)菌? 2.病毒的核心,電鏡下能看到的病毒的最小形態(tài)單位和決定病毒抗原特異性的結(jié)構(gòu)分別是什么? 3.病毒和寄生細(xì)菌合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所分別是什么? 4.如何培養(yǎng)并繁殖大量噬菌體?,凡能為微生物提供生長(zhǎng)繁殖所需碳元素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),凡能為微生物提供生長(zhǎng)繁殖所需氮元素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),有機(jī)物：糖類、脂肪酸、花生餅、石油等,無機(jī)物：CO2、 NaHCO3,糖類 尤其是 葡萄糖,1、合成細(xì)胞物質(zhì) 和代謝產(chǎn)物 2、提供能量,無機(jī)物：氮?dú)?、氨、銨鹽、硝酸鹽,有機(jī)物：尿素、牛肉膏、蛋白胨,銨鹽、硝酸鹽,合成蛋白質(zhì)、核酸、以及含氮的代謝產(chǎn)物,微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物,維生素、氨基酸、堿基、葉酸酵母膏、動(dòng)植物組織提取液等,維生素、氨基酸、堿基,酶和核酸的組成成分,說明,自養(yǎng)微生物用無機(jī)碳源，異養(yǎng)微生物用有機(jī)碳源，有機(jī)碳源也可作為能源物質(zhì)。 自生固氮微生物的培養(yǎng)基可以不加氮源。 對(duì)于異養(yǎng)微生物來說，含CHON的有機(jī)化合物既可作碳源也可作能源。復(fù)雜的有機(jī)化合物還可做生長(zhǎng)因子。,培養(yǎng)基的種類,培養(yǎng)基的種類,按物理性質(zhì)分,固體培養(yǎng)基 （分離、計(jì)數(shù)等）,半固體培養(yǎng)基（觀察運(yùn)動(dòng)、保種）,液體培養(yǎng)基 （工業(yè)生產(chǎn)）,按化學(xué)成分分,合成培養(yǎng)基 （化學(xué)成分明確，常用于分類、鑒定等）,天然培養(yǎng)基 （天然物質(zhì)配制，成分不明確，常用于工業(yè)生產(chǎn)）,按 用 途 分,選擇培養(yǎng)基（用于從多種微生物中選出需要的種類）,鑒別培養(yǎng)基（用于判定某一微生物的存在）,配制培養(yǎng)基的原則,1、目的明確,根據(jù)所培養(yǎng)的微生物的種類、培養(yǎng)目的（用于生產(chǎn)還是實(shí)驗(yàn)）等，選擇原料配制培養(yǎng)基。,2、營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào),配制培養(yǎng)基時(shí)必須注意各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例。其中碳源與氮源的比最重要。,3、pH要適宜,根據(jù)不同的微生物適宜生長(zhǎng)的pH范圍調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。,幾個(gè)問題,1.為什么培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過高會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)? 2.舉例說明各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例中,碳源與氮源比例最為重要. 3.細(xì)菌等微生物的分離或鑒別方法有哪些?,什么是微生物的代謝?與其他生物相比,它的代謝主要特點(diǎn)是什么?為什么會(huì)有這樣的特點(diǎn)呢? 比較初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物的異同點(diǎn). 抗生素,抗毒素和干擾素有何不同? 組成酶與誘導(dǎo)酶有何區(qū)別? 舉例說明什么是酶合成調(diào)節(jié)和酶活性調(diào)節(jié)? 酶合成調(diào)節(jié)與酶活性調(diào)節(jié)各有何意義? 怎么樣才能使黃色短桿菌大量合成賴氨酸? 什么是發(fā)酵?發(fā)酵有哪幾種?,生長(zhǎng),微生物的代謝產(chǎn)物,生長(zhǎng)到一定階段,細(xì)胞內(nèi),是,否,細(xì)胞內(nèi)或外,氨基酸、核苷酸 多糖、維生素等,抗生素、毒素 色素、激素等,均在微生物細(xì)胞的調(diào)節(jié)下，有步驟地產(chǎn)生,必需的,不是必需的,整個(gè)生命過程中,思考:酒精屬于何種代謝產(chǎn)物?依據(jù)?,微生物的生命活動(dòng)受什么調(diào)節(jié),活性,合成,兩種調(diào)節(jié)方式的區(qū)別與聯(lián)系：,聯(lián)系,調(diào)節(jié)意義,調(diào)節(jié)特點(diǎn),調(diào)節(jié)本質(zhì),調(diào)節(jié)結(jié)果,調(diào)節(jié)對(duì)象,酶活性調(diào)節(jié),酶合成調(diào)節(jié),誘導(dǎo)酶,所有酶（組成酶和誘導(dǎo)酶）,細(xì)胞內(nèi)酶的種類增多,酶活性的可逆性改變,基因水平調(diào)節(jié), 控制酶的合成,代謝水平調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)酶的活性,間接、緩慢,快速、精細(xì),既保證代謝需要，又避免細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量浪費(fèi),避免代謝產(chǎn)物積累過多,細(xì)胞內(nèi)兩種方式同時(shí)存在，密切配合，高效、準(zhǔn)確控制代謝的正常進(jìn)行。,微生物代謝的人工控制 措施：改變微生物遺傳特性、控制生產(chǎn)過程中的各種條件。,生物素的作用,(1).按培養(yǎng)基的物理狀態(tài),(2).根據(jù)產(chǎn)物不同分類,（酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵）,（抗生素發(fā)酵、 氨基酸發(fā)酵）,(3).根據(jù)發(fā)酵過程 對(duì)氧的需求分類,三、微生物的生長(zhǎng),如何觀察和研究？ 微生物群體生長(zhǎng)的規(guī)律 人工培養(yǎng)：將少量細(xì)菌接種到恒定容積的液體培養(yǎng)基中，并置于適宜的條件下培養(yǎng)，定期取樣測(cè)定。 測(cè)定方法： 測(cè)細(xì)胞數(shù)目：與等量已知含量的紅細(xì)胞或霉菌孢子混勻，計(jì)數(shù)。 測(cè)重量： 結(jié)果：細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線,微生物群體數(shù)量的測(cè)定方法 測(cè)數(shù)目 例 待測(cè)樣品1ml,稀釋100倍后,取1ml稀釋液與1ml含有紅細(xì)胞1000個(gè)的液體混合均勻,顯微鏡下隨機(jī)選若干個(gè)視野計(jì)數(shù),得出細(xì)菌個(gè)數(shù)與紅細(xì)胞個(gè)數(shù)比為3:1,則待測(cè)樣品中含細(xì)菌多少個(gè)？,3105個(gè),測(cè)重量,一個(gè)細(xì)胞（細(xì)菌）一般重約10121013 g， 干重為濕重的10%20%。,比較生長(zhǎng)曲線各階段的特點(diǎn),連續(xù)培養(yǎng)的方法 原理：微生物群體的生長(zhǎng)規(guī)律 方法：不斷添加新的培養(yǎng)基、放出老的培養(yǎng)基，以保證微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，并排出部分有害代謝產(chǎn)物。,影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素,最適生長(zhǎng)溫度,絕大多數(shù)微生物的最適生長(zhǎng)溫度為：2537,1、溫 度,2、PH值,最適生長(zhǎng)PH值,多數(shù)細(xì)菌的最適PH值為：6.57.5,多數(shù)真菌的最適PH值為：5.06.0,多數(shù)放線菌的最適PH值為：7.58.5,3、氧,根據(jù)微生物對(duì)于氧的需要可以將微生物分為：,（多數(shù)細(xì)菌和大多數(shù)真菌）,好氧型微生物,某些鏈球菌、產(chǎn)甲烷桿菌）,厭氧型微生物,（如：酵母菌）,兼性厭氧型微生物,（如：乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌,第三節(jié) 發(fā)酵工程簡(jiǎn)介,比較用植物蛋白（如大豆）水解法和用發(fā)酵工程的方法生產(chǎn)谷氨酸有何不同？ 蛋白質(zhì) 氨基酸 工程菌以糖類、尿素、生物素等為原料，在無菌條件下生長(zhǎng)繁殖，生產(chǎn)谷氨酸,利用發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸,菌種：谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌 培養(yǎng)基成分：豆餅（馬鈴薯）水解液、玉米漿、尿素、K2HPO4、K2O、Mg2SO4、生物素（生長(zhǎng)因子） 培養(yǎng)方式：液體培養(yǎng) 培養(yǎng)過程：配制培養(yǎng)基滅菌接種培養(yǎng) 培養(yǎng)條件：溫度 3037；pH7 8；通氣、無雜菌 培養(yǎng)時(shí)間：28 32h 產(chǎn)品獲得方式：分離提取中和過濾濃縮離心分離 產(chǎn)品：谷氨酸鈉（味精）,利用發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸,優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)條件溫和 原料來源豐富，價(jià)格低廉 產(chǎn)物專一 廢棄物易處理，對(duì)環(huán)境污染少,發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容,選育菌種：獲得工程菌 自然界中尋找、人工誘變育種、基因工程、細(xì)胞工程 培養(yǎng)基的配制：液體培養(yǎng)基 滅菌：培養(yǎng)基滅菌、發(fā)酵設(shè)備滅菌 擴(kuò)大培養(yǎng)和接種 利用什么時(shí)期的菌體接種速度最快？ 5. 發(fā)酵過程 如何調(diào)控發(fā)酵過程，獲得更多的產(chǎn)品？ 6. 分離提純 方法 產(chǎn)品 蒸餾、萃取、離子交換 初級(jí)、次級(jí)代謝產(chǎn)物 過濾、沉淀 微生物菌體單細(xì)胞蛋白,發(fā)酵工程的應(yīng)用,醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用 抗生素的生產(chǎn) 人生長(zhǎng)激素、胰島素、生長(zhǎng)激素釋放抑制因子（治療肢端肥大癥） 重組乙肝疫苗、單克隆抗體、白細(xì)胞介素-2、抗血友病因子 食品工業(yè)中的應(yīng)用 發(fā)酵產(chǎn)品：如啤酒、食醋等 食品添加劑 食品、飼料：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白,發(fā)酵工程,什么是發(fā)酵工程?谷氨酸發(fā)酵常用的菌種是什么? 谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基中碳源,氮源