發(fā)酵工程 2 發(fā)酵工業(yè)菌種

1、2發(fā)酵工業(yè)菌種發(fā)酵工業(yè)菌種思考題思考題1 1、常見的工業(yè)微生物包括哪些類群？、常見的工業(yè)微生物包括哪些類群？2 2、作為工業(yè)生產(chǎn)菌株應(yīng)具備哪些基本特性？、作為工業(yè)生產(chǎn)菌株應(yīng)具備哪些基本特性？3 3、了解發(fā)酵工業(yè)中的細(xì)菌、酵母菌、霉菌、放、了解發(fā)酵工業(yè)中的細(xì)菌、酵母菌、霉菌、放線菌及其生產(chǎn)的產(chǎn)品。線菌及其生產(chǎn)的產(chǎn)品。4 4、掌握菌種分離篩選的基本過程。、掌握菌種分離篩選的基本過程。常見的工業(yè)微生物：常見的工業(yè)微生物： 包括病毒、立克次氏體、細(xì)菌、放線菌、酵母菌、包括病毒、立克次氏體、細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物和支原體等。霉菌、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物和支原體等。 廣義的微生物：

2、廣義的微生物： 細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌及危害細(xì)菌、放細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌及危害細(xì)菌、放線菌生長的噬菌體等線菌生長的噬菌體等 。 2 2放線菌放線菌( (actinomycesactinomyces) ) 1 1）鏈霉菌屬鏈霉菌屬( (StreptomycesStreptomyces) )產(chǎn)生的抗生素：包產(chǎn)生的抗生素：包括鏈霉素、新霉素、卡那霉素、妥布拉霉素、括鏈霉素、新霉素、卡那霉素、妥布拉霉素、越霉素、春雷霉素、土霉素、金霉素、螺旋霉越霉素、春雷霉素、土霉素、金霉素、螺旋霉素、紅霉素、麥迪霉素等。素、紅霉素、麥迪霉素等。 2 2）其它放線菌產(chǎn)生的抗生素：慶大霉素、利福）其它放線菌產(chǎn)

3、生的抗生素：慶大霉素、利福霉素、指孢囊霉素、馬杜拉霉素。霉素、指孢囊霉素、馬杜拉霉素。4霉菌(mould) 是一群在營養(yǎng)基質(zhì)止形成絨毛狀、網(wǎng)狀或絮狀菌絲真菌的通稱。1）曲霉屬(Aspergillus) 黑曲霉（A. niger）：有多種活性強(qiáng)大的酶系，是酶制劑工業(yè)廣泛應(yīng)用的菌種之一。用以生產(chǎn)酸性蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶、纖維素酶等，它的變異菌株可產(chǎn)生檸檬酸、葡萄糖酸、草酸及抗壞血酸。二、工業(yè)生產(chǎn)對菌種的要求二、工業(yè)生產(chǎn)對菌種的要求 2、誘變育種 誘變育種是利用物理或化學(xué)誘變劑處理均勻分散的微生物細(xì)胞群，促進(jìn)其突變率大幅度提高，然后采用簡便、快速和高效的篩選方法，從中挑選少數(shù)符合育種

4、目的的突變株，以供生產(chǎn)實(shí)踐或科學(xué)研究用。常用的化學(xué)誘變劑根據(jù)其作用方式不同分為三種類型。 (1)與核酸堿基化學(xué)反應(yīng)的誘變劑 此類型主要有烷化劑、亞硝酸和羥胺等。常見的烷化劑有硫酸二乙酯(EDS)、甲基磺酸乙酯(EMS)、N-甲基-N-硝基-N-亞硝基胍(NTG)、亞硝基甲基脲(NMU)、氮芥、乙烯亞胺和環(huán)氧乙酸等。 堿基中的鳥嘌呤最易受烷化劑作用，形成6-烷基鳥嘌呤，并與胸腺嘧啶錯(cuò)誤配對，造成堿基轉(zhuǎn)換。 胸腺嘧啶被烷基化后，可與鳥嘌呤錯(cuò)誤配對。 (2)堿基類似物 這些化合物有5-溴尿嘧啶(5-BU)，5-氟尿嘧啶(5-FU)、8氮鳥嘌呤(8-NG)和2-氨基嘌呤(2-AP)等。它們與堿基的結(jié)構(gòu)

5、類似，在DNA復(fù)制時(shí)，它們可以它們可以被錯(cuò)誤地?fù)饺氡诲e(cuò)誤地?fù)饺隓NA，引起誘變效應(yīng)，所以說它們引起誘變效應(yīng)，所以說它們引起堿基置換的作用是間接的。引起堿基置換的作用是間接的。 (3)移碼突變的誘變劑 移碼突變是指由一種誘變劑引起DNA分子中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的插入或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和翻譯錯(cuò)誤的一類突變。由移碼突變產(chǎn)生的突變體稱為移碼突變體。 吖啶類染料(原黃素、吖啶黃、吖啶橙及 -氨基吖啶等)和一系列稱為ICR類的化合物(它們是一些由烷化劑與吖啶類化合物相結(jié)合的化合物)都是移碼突變的有效誘變劑。自然界直接分離到的野生型菌株自然界直接分離到的野生型菌株 經(jīng)歷過生產(chǎn)

6、條件考驗(yàn)的菌株經(jīng)歷過生產(chǎn)條件考驗(yàn)的菌株 已經(jīng)歷多次育種處理的菌株已經(jīng)歷多次育種處理的菌株2）制備菌懸液3）誘變處理劑量確定預(yù)試驗(yàn)誘變育種中還常常采取誘變劑復(fù)合處理誘變劑復(fù)合處理，使它們產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。復(fù)合處理可以將兩種或多種誘變劑分先后或同時(shí)使用，也可用同一誘變劑重復(fù)使用。因?yàn)槊糠N誘變劑有各自的作用方式，引起的變異有局限性，復(fù)合處理則可擴(kuò)大突變的位點(diǎn)范復(fù)合處理則可擴(kuò)大突變的位點(diǎn)范圍圍，使獲得正突變菌株的可能性增大，因此，誘變劑復(fù)合處理的效果往往好于單獨(dú)處理。4、雜交育種 雜交育種(Hybridization)一般是指人為利用真核微生物的有性生殖或準(zhǔn)性生殖，或原核微生物的接合、F因子轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)

7、化等過程，促使兩個(gè)具不同遺傳性狀的菌株發(fā)生基因重組，以獲得性能優(yōu)良的生產(chǎn)菌株。6、基因工程育種、基因工程育種六、發(fā)酵工業(yè)菌種的復(fù)壯與保藏 （一）工業(yè)生產(chǎn)菌種的退化現(xiàn)象及原因 菌種退化（degeneration）主要指生產(chǎn)菌種或選育過程中篩選出來的優(yōu)良菌株，由于連續(xù)傳代或保藏之后，群體中某些生理和形態(tài)特征逐漸退化或完全喪失（包括菌株產(chǎn)孢子能力、發(fā)酵主產(chǎn)物產(chǎn)量下降）的現(xiàn)象。抗不良環(huán)境條件（抗噬菌體、抗低溫等）能力的減弱。代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力下降：如藤倉赤霉產(chǎn)赤霉素能力下降；1）從菌種選育方面考慮在育種過程中，應(yīng)盡可能使用孢子或單核菌株，避免對多核細(xì)胞進(jìn)行處理；在使單鏈突變的同時(shí)，使另一條單鏈喪失模板作

8、用，以減少出現(xiàn)分離回復(fù)現(xiàn)象；誘變處理后應(yīng)進(jìn)行充分的后培養(yǎng)及分離純化，以保證菌株的“純度”。3）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件在進(jìn)行棲土曲霉培養(yǎng)時(shí)，溫度從28-30提高到33-34，可防止產(chǎn)孢子能力的衰退。1、純種分離法 在衰退菌種的細(xì)胞群中，一般還存在仍保持原有性狀的個(gè)體，設(shè)法對其進(jìn)行分離純化。3、選擇合適的培養(yǎng)條件 如平菇菌種在PDA培養(yǎng)基上連續(xù)傳代會(huì)導(dǎo)致菌種衰退，而在PDA綜合培養(yǎng)基（PDA中添加維生素和蛋白胨等）中培養(yǎng)則能使衰退的菌種復(fù)壯。v菌種保藏的基本原理： 根據(jù)微生物的生理生化特性，人為地創(chuàng)造條件，使微生物處于代謝不活潑、生長繁殖受到抑制的休眠狀態(tài)，以減少菌種的變異。一般可通過降低培養(yǎng)營養(yǎng)成分、低溫、干燥和缺氧等方法，達(dá)到防止突變、保持純種的目的。1斜面保藏法 這是一種最基本的方法，適用范圍廣，細(xì)菌、真菌和放線菌都可應(yīng)用。 3沙土管干燥保藏法： 這種方法適用于形成芽孢的細(xì)菌、形成孢子的絲狀真菌和放線菌。其原理是將微生物吸附在各種載體上，干燥后保藏