生物微生物与发酵工程
微生物学与发酵工程的关系
微生物学与发酵工程的关系
微生物学是研究微生物的科学,而发酵工程是利用微生物进行工业生产的一门学科。微生物学与发酵工程之间存在着紧密的联系和互相促进的关系。微生物学为发酵工程提供了理论基础和实验依据,而发酵工程则是微生物学研究成果的应用和发展。
微生物学为发酵工程提供了丰富的微生物资源。微生物是发酵工程的基础和关键。通过对各种微生物的研究和分离,可以得到适合发酵生产的菌种。微生物学家通过对微生物的形态、生理、遗传等方面的研究,为发酵工程提供了合适的菌种选择和培养条件的优化。微生物学的发展也推动了发酵工程的进步,新的微生物资源的发现使得发酵工程的应用范围更加广泛。
微生物学为发酵工程提供了发酵过程的理论基础。微生物学研究了微生物的代谢途径、生长规律、产物合成等方面的原理,为发酵工程的设计和优化提供了重要的依据。通过对微生物代谢途径的研究,可以了解微生物在不同条件下的生长和代谢特点,从而调节发酵条件以提高产物的合成效率。微生物学还研究了微生物的基因工程和代谢工程,通过改造微生物的基因组和代谢途径,可以实现对发酵过程的精确控制和产物的改良。
发酵工程的实践应用也促进了微生物学的发展。发酵工程的需求推动了微生物学技术的创新和改进。在大规模发酵生产中,微生物的
培养、发酵条件的控制、产物的提取纯化等都需要微生物学的技术支持。同时,发酵工程中的问题和挑战也促使微生物学家进行更深入的研究,以提供更好的解决方案和技术支持。
微生物学与发酵工程的关系可以用一个相互促进的循环来描述。微生物学为发酵工程提供了理论和实验基础,为发酵工程的发展提供了支持;而发酵工程的应用和需求则推动了微生物学的研究和创新。两者相互依赖、相互促进,共同推动了微生物学和发酵工程的发展。
第五章微生物与发酵工程
第五章微生物与发酵工程
一、
单选题(35分):
1.操纵细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状的基因位于( )
A. 核区
B.线粒体
C. 核糖体
D.质粒 2.通常用来作为菌种鉴定的重要依据是( )
A. 细菌体积 B .细菌形状 C .菌落特点 D.细菌结构 3.要从多种细菌中分离出金黄色葡萄球菌,培养基要用 ( )
A. 加入青霉素的培养基 B .加入高浓度食盐的培养基 C .固体培养基 D.液体培养基 4.下列与微生物的代谢活动专门旺盛无关的缘故是 ( )
A .表面积与体积比大
B .数量多
C .对物质的转化利用快 D. 表面积大 5.下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是 ( )
A .氨基酸、核苷酸、多糖、毒素、激素
B .核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸
C .多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
D .氨基酸、多糖、维生素、色素、抗生素 6.可用于观看细菌运动的培养基是 ( )
A .固体培养基
B .半固体培养基 C.液体培养基 D.天然培养基 7.研究微生物的生长是以群体为单位的,这项研究不包括 ( ) A .菌落的生长 B .繁育 C.群体细胞数增加 D.个体的体积增大 8.作为生产用和科研材料用的菌种,常选 ( ) A.稳固期 B .衰亡期
C .调整期 D. 对数期
9.下列不属于微生物的是 ( )
A.原核生物
B.原生生物
C.真菌
D.微小动植物
10.在微生物生长的过程中,细胞形状最多和数目最多的时期是 ( )
A.对数期、稳固期
B.衰亡期、对数期
C.稳固期、衰亡期
D.衰亡期、稳固期
11.环境中氧含量的状况,对不同代谢类型的微生物群体的生长具有不同的阻碍,下列菌中无明
微生物工程
微生物复习资料
1.发酵工程:即微生物工程。是渗透有工程学的微生物学,是传统的发酵技术与基因工程、细胞工程、蛋白质工程等相结合,具体包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
发酵:借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动,来制备微生物菌体本身,或其代谢产物的过程。
2.菌种:用于发酵过程作为活细胞催化剂的微生物,包括细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。来源于自然界大量的微生物,从中经分离并筛选出有用菌种,再加以改良,贮存待用于生产。
3.培养基:供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料,一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微量元素)以及维生素和水等。有的培养基还含有抗菌素和色素,用于单种微生物培养和鉴定。
4.菌种退化:菌种的发酵能力降低、繁殖能力降低、发酵产品的得率降低
5.下游技术:发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程称为下游加工过程
6.工业微生物育种方法:
A、自然选育;
B、生产选育;
C、诱变育种;
D、细胞工程育种
E、基于代谢调节的育种;
F、代谢工程育种
G、基因重组育种;
H、蛋白质工程育种;J、组合生物合成育种;K、反向生物工程育种
7.菌种选育目的:改善菌种的特性,使产量提高,改进质量、降低成本、改革工艺、方便管理及综合利用等
8.影响微生物生长的环境因素:温度ph 氧
9.好氧发酵罐:机械搅拌式通风发酵罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐和塔式发酵罐
10.影响种子质量的主要因素
1、培养基:
2、种龄与接种量
微生物代谢与发酵工程的研究及应用
微生物代谢与发酵工程的研究及应用微生物代谢和发酵工程是现代生物工程学中的重要组成部分,
它们在食品、制药、化工、环境保护等领域发挥着重要的作用。
微生物可以利用废物、廉价原料生产高价值产品,对于提高资源
利用效率具有重要意义。在发酵工程领域,为了提高丰度和产量,对微生物的代谢调控研究已成为研究前沿。
一、微生物代谢
微生物代谢是指微生物内部的化学反应过程,包括物质的合成
反应、分解反应和转化反应等,是微生物生长和繁殖的必要条件。代谢途径需要消耗能量,常常是从底部的有机化合物中提取能量,以ATP作为最常见的能量介质。微生物代谢通常分为两类:有氧
代谢和无氧代谢。有氧代谢需要氧气参与,可以从较高浓度的底
物中提取更多的能量;无氧代谢则是在没有氧气的情况下进行的,有时候甚至能够从较低浓度的底物中提取能量。
微生物代谢的研究,对于发酵工程和深层次了解微生物的生长、代谢机制、产物合成和分解,都具有非常重要的意义。通过代谢
途径的调控,提高代谢产物的产率和水平,对于工业生产具有非
常重要的实际意义。
二、发酵工程
发酵工程是微生物代谢的应用领域,是利用微生物进行发酵生产的工程学科。发酵工程涉及大量的学科知识,主要包括微生物学、生物化学、反应工程、传热传质、流体力学等。发酵工程的目的是通过准确的代谢途径调控,推动微生物利用废物和廉价原料进行有机合成和分解,产生高质量的产品,包括生物农药、食品添加剂、医药中间体、生物染料、工业酶、生物燃料等。发酵过程需要消耗大量的能量,通过调整温度、pH值、氧气含量、添加营养素等方式来优化代谢途径,提高产率和质量。
专题23 微生物的培养与发酵工程(讲解部分)
高考生物
第七单元 生物技术与工程
专题23 微生物的培养与发酵工程
栏目索引
考点清单
考点一 微生物的培养技术及应用
一、微生物的培养基 1.概念:人们按照微生物对① 营养物质 的不同需求,配制出供其生长繁 殖的营养基质。 2.营养成分 (1)确定原则:根据微生物的② 需要 。 (2)主要营养物质:碳源、③ 氮源 、水和无机盐。 (3)其他条件:pH、④ 特殊营养 和氧气。
通过④ 连续划线 操作实现 每次划线前后均需⑦ 灼烧接种环
将菌液进行⑤ 一系列的梯度稀释 和 ⑥ 涂布平板 操作实现
稀释度要足够高
在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 取菌体
可以根据菌落的特点获得某种微生物的 既可以获得单细胞菌落,又能对微生物计数 单细胞菌落
不能对微生物计数
栏目索引
要点点拨 (1)与煮沸消毒法相比,巴氏消毒法或高温瞬时消毒法在达到消 毒目的的同时,营养成分不被破坏。 (2)超市买来的老酸奶中含有乳酸菌等发酵菌种。 (3)抗生素会抑制接种细菌的生长,使发酵受到抑制。
栏目索引
二、无菌技术
项目 条件
结果
常用方法
应用范围
消毒
较为温和的物理 仅杀死物体表面或内 煮沸消毒法
或化学方法
部的部分微生物
① 巴氏消毒 法
微生物工程与发酵工程
微生物工程与发酵工程
微生物工程与发酵工程是一门涵盖微生物学、生物工程学和化学工
程学等多个学科知识的综合性学科。本文将从微生物工程与发酵工程
的基本概念、应用领域以及发展前景等方面进行探讨。
微生物工程与发酵工程是利用微生物生长、代谢和功能特性,通过
工程手段加工产品的一门学科。微生物是一类生命活动较为简单的生
物体,但却在自然界中发挥着不可或缺的作用。微生物工程利用这些
微生物可控地合成有用的物质,如酶、抗生素、有机酸等。而发酵工
程则是在具体产品的生产过程中,通过对微生物生长环境、培养基和
发酵条件的控制,达到最佳生产效果。
微生物工程与发酵工程的应用领域非常广泛。在食品工业中,微生
物工程与发酵工程被广泛应用于酿造、发酵、酸奶、酵素等食品的生
产过程中,提高了产品的质量和产量。在制药工业中,利用微生物工
程生产抗生素和其他药物,为人类的健康提供了重要保障。在环境保
护领域,微生物工程与发酵工程可以用来处理废水、废气等环境问题,起到净化环境、保护生态的作用。
随着科学技术的不断发展,微生物工程与发酵工程的前景非常广阔。在新药开发领域,微生物工程可以利用基因重组技术合成更多更有效
的药物,为医疗健康领域带来更多新的突破。在能源领域,微生物工
程可以研发利用微生物生产生物燃料的技术,为替代传统石油能源提
供新的途径。在环境领域,微生物工程可以利用微生物降解有害物质、净化环境等技术,为环境保护和生态建设贡献力量。
总而言之,微生物工程与发酵工程作为一门前沿交叉学科,将继续在多个领域发挥重要作用,为人类的生产生活、医疗健康、环境保护等方面提供更多更好的解决方案。未来,随着科学技术的不断进步和创新,微生物工程与发酵工程必将迎来更加美好的发展前景。
以我是如何看待微生物与发酵工程技术的或以学习完微生物发酵与美
以我是如何看待微生物与发酵工程技术的或以学习完微生物发酵与美
微生物与发酵工程技术是现代生物科技领域的重要分支,对于食品工业、医药工业、能源生产等具有重要的应用价值。微生物包括细菌和真菌等微小生物,它们能够通过发酵过程将基础物质转化为有用的产物。
在食品工业中,微生物发酵技术被广泛应用于酿酒、乳制品、酱料、酸奶等食品的生产中。通过合理选择和运用微生物,可以改善食品质量、增加营养成分、延长保质期等。
在医药工业中,通过利用微生物进行发酵,可以生产各种药物、抗生素、酶制剂以及其他生物活性物质。微生物发酵技术被运用于新药开发、医疗器械的消毒灭菌等方面,为人类健康事业作出了积极贡献。
此外,微生物发酵技术在能源领域也具有潜在应用。例如生物燃料的生产过程中,利用微生物发酵可将废弃物转化为生物质能源,既减少了二氧化碳排放,又降低了对传统石油能源的依赖。
总之,微生物发酵与发酵工程技术在各个领域都具有重要的应用价值,并且随着科技的发展,其应用范围还在不断拓展。对于学习者而言,了解并掌握微生物发酵技术,将有助于进一步推动科技创新,为社会发展做出贡献。
《微生物与发酵工程》第10章 发酵工程在农业方面的应用(19P)
3. 好氧堆肥生产工艺
1. 原料处理 2. 堆制地点选择和改造
二、生物肥料的发酵生产
3. 堆积(配比、堆层结构、体积、密封) 4. 堆后管理(温湿度、20天翻堆) 5. 脱臭和贮藏
4. 堆肥质量标准
• 主要从体积、颜色、气味、浸出液、秸秆硬度等 方面考察堆肥腐熟程度。
2. 有机复合肥
教材P266~270, 课下阅读。
一、酵母单细胞蛋白发酵
1. 生物饲料简介 2. 酵母SCP发酵流程
酒精工业废水生产酵母 SCP工艺见图10-4.
酵 母 Y -1 0 斜 面 菌 种
酒 精 废 液
摇 瓶 培 养
上 清 液
扩 大 培 养
发 酵 罐 发 酵
3. 利用丙酮丁醇、柠檬 酸、味精、抗生素工 业废水发酵生产酵母 SCP工艺
参见教材P285~289.
Azotodecter vinelandii
1.Pseudomoras geniculata 2.Bacillus megaterium
钾细菌 高温菌
硅酸盐胶质芽孢杆菌 嗜热芽孢杆菌
Bac. mucilaginosus silicas 分解土壤矿物钾,提高速效钾含量
1.Bac.thermophilus 2.Bac.stearothrmopilus 促进有机质分解,提高发酵温度。 杀灭虫卵、病菌 ,加速有机物矿化 抗病、减毒及分泌植物生长刺激素、 分解纤维素 糖化及纤维素分解等
冲刺高考生物学科高三二轮复习策略《微生物与发酵工程》
《微生物与发酵工程》二轮复习策略
综观近三年高考,《微生物与发酵工程》每年都有所涉及,并有分值加重趋势。预测本专题有可能以简答题形式出现。而本专题基础知识难度不大。知识点大致有16处,图有8处。就此,本人提出如下复习建议,供同行商榷。
1.进一步强化有关基础知识的理解,落实,把握关键字词。
例:‘一般’,‘通常’,‘大多数’,‘在``````范围内’,‘不足’
等,理解其内涵和外延。
例1.通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸,生产常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下列有关谷氨酸发酵过程的叙述中,不正确的是()
A.溶氧不足时,发酵液中有乳酸的累积
B.发酵液中碳源和氮源比例的变化会影响谷氨酸的产量
C.菌体中谷氨酸的排出,有利于谷氨酸的合成和产量的提高
D.发酵液PH呈碱性时,有利于谷氨酸棒状杆菌生成乙酰谷氨酰胺
2.加强有关图表图像等分析理解,提取有用信息的能力。一方面强化有关培养基配方的图表的分析运用能力(例略);一
方面强化有关图像,图解的综合分析处理能力。
例2.右图是某细菌的生长曲线,下列措施符合微生物生产实际
的是()
A.
2 3 4
B.4时期菌体多样化,不适合获取菌种
1
C.3时期的长短与培养基容积的大小无关
D.如果在1时期混入青霉菌,则3时期的值更高
时间
分析:选B。为发酵工程提供依据的是群体生长规律。稳定期3的长短与培养基的量有关,量越大,该期相应越长。若在调整期混入青霉菌,将会抑制细菌的繁殖和生长。4为衰亡期,菌体出现多种形态,甚至畸形,不适合获取菌种。
例3.用基本培养基对某种细菌进行培养,定时测定细胞数目,并在a、b两点分别加入两种营养物质,甲和乙是细胞中两种酶的含量变化曲线如图所示。以下判断不正确的是()
高二生物第十三章微生物与发酵工程
得夺市安庆阳光实验学校高二生物第十三章微生物与发酵工程
【知识网络】
细胞结构和繁殖
病毒的结构和繁殖
微生物的营养:营养物质及功能、培养基的配制原则、培
养基的种类
微生物代谢:代谢产物、代谢调节、代谢的人工控制
微生物的生长:生长规律、影响微生物生长的因素
生产实例
概念
内容:菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养、接种、
发酵、产品分离、纯化
应用
第一节微生物的类群
【考点透视】
一、考纲指要
1.细菌的结构与繁殖
2.病毒的结构与增殖
1.病毒的结构和功能特点。
2.细菌与其他“菌”类的区别。
3.细菌繁殖过程中的有关问题。
4.学科内小综合。
【典例精析】
例1.细菌抗药性基因存在于()
A.核DNA B.质粒C.RNA D.小的直线型DNA
解析:细菌的抗药性、固氮、抗生素产生等性状,不是细菌的主要遗传性状,也不是所有细菌都有的性状,只是有些细菌有其中的抗药性、固氮性状、抗生素产生的性状。细菌的主要遗传性状是由核区的大型环状DNA控制,非主要遗传性状由质粒DNA控制。在题目中,迷惑项是D选项,即质粒DNA不是直线型的,质粒DNA是环型的。答案:B。
例2.在以下描述中,可以将病毒与其他微生物相区别的是()A.能够使人或动、植物患病B.没有细胞核,仅有核酸
C.具有寄生性D.由核酸和蛋白质装配进行增殖
解析:考查病毒的结构和功能特点。病毒的结构很简单,只含有核酸和蛋白质两种成分。病毒是一种专业寄生性生物,其增殖过程就是在其他生物的细胞内进行核酸的复制和蛋白质的合成并装配成新的病毒的过程。答案:D。
例3.细菌繁殖中不可能发生的是()
生物发酵和发酵工程技术的研究进展及应用
生物发酵和发酵工程技术的研究进展及应用
生物发酵技术作为一种传统的养殖方式,在不断地发展和创新中,被人们广泛应用于食品加工、医药、化工以及环保等领域。而发酵工程技术作为生物发酵产业链的重要组成部分,也随着市场需求的变化而发生着快速的变革和创新,为生物发酵产业的发展添砖加瓦。
一、生物发酵的概念和发展历程
生物发酵是指利用微生物代谢产生的酶和代谢产物在一定条件下合成化合物或物质的过程。它是日常生活中常见的一种传统发酵技术,如酸奶、酒酿、豆腐等均使用了发酵技术。而现代生物技术的发展和成熟,也为生物发酵技术的创新和进步提供了更多的手段和途径。
生物发酵技术的历程可以追溯到远古时代。早期人们通过使用天然的微生物群落来实现发酵的过程,这种方法虽然效率较低,但却被广泛应用于食品加工和药物研发等领域。随着人们对微生物的深入研究和对发酵过程的更深刻理解,一些基本的微生物学原理和技术被逐渐确立和发展。在此基础上,发酵工程技术逐渐成为一门独立的学科,为生物发酵技术的创新与发展提供了坚实的技术基础和支柱。二、基于微生物的生物发酵技术
生物发酵技术主要是基于微生物的代谢特性进行设计和调控的。生物发酵技术的核心在于微生物的生长过程,其基本内容包括微生物分离和筛选、称量和混合培养基、pH控制、氧气供应和控制、发酵时间以及产品分离和纯化等方面。
微生物的分离和筛选是保证发酵效率和质量的基础。在此基础上,混合培养基的配方和添加量则会直接影响到微生物的生长和代谢过程。为了保证培养基的适宜性和稳定性,必须掌握微生物的真实生长特性以及微生物与培养基之间相互作用的影响机制。
微生物与发酵工程(精)
微生物与发酵工程
微生物是指形体微小、结构简单、通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。
第一节:微生物的类群
微生物比较表:
微生物 细菌 放线菌 蓝藻
支原体 真菌
原生生物
第二节:微生物的营养、代谢和生长
一、微生物的营养
1.微生物需要的营养物质、来源及功能
2.微生物培养基的配制原则
(1) 目的明确:培养不同的微生物选用不同的材料 (2) 营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例
(3) PH 要适宜:不同的微生物适宜生长的PH 范围不同 3.培养基的种类
培养基是一种人工配制的、适合微生物生长或产生代谢产物用的混合养料。 其分类如下:
(2)
固体培养基:用于微生物的分离、计数
半固体培养基:用于观察微生物的运动、鉴定、保藏菌种
液体培养基:用于工业生产
根据化学成分分为:
合成培养基:用已知成分的化学物质配成
天然培养基:用成分不明确的天然物质配成,用于工业生产
二、微生物的代谢
定义:微生物代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。
特点:由于微生物的表面积与体积比很大,有利于与外界环境进行物质交换,
所以其代谢异常旺盛。
2. 微生物代谢的调节
主要有两种调节方式:酶合成的调节和酶活性的调节。两种方法同时存在,密切配合相互协调。
3. 微生物代谢的人工控制
酶合成调节
(基因表达的调控) 组成酶:微生物中一直存在,受遗传物质控制的酶 诱导酶:环境中特定物质诱导下合成的酶
酶活性调节 (酶结构的变化)
代谢产物积累过量时就会抑制酶的活性 特点是:快速、精细。
措 施 改变微生物的遗传特性:例如诱变处理 控制发酵条件:例如改变细胞膜的透性
《微生物与发酵工程》易错问题解析.doc
《微生物与发酵工程》易错问题解析1
《微生物与发酵工程》易错问题解析
375.根瘤菌和自生固氮菌属于消费者还是分解者?
答:①根瘤菌属于共生固氮微生物,能将氮气合成为氨气,异养需氧型,在生态系统中属于消费者。②自生固氮菌,如圆褐固氮菌,也能将氮气合成为氨气,异养需氧型,在生态系统中属于分解者。
1.用缺氮培养基可分离出土壤中的圆褐固氮菌和根瘤菌吗?
解答:缺氮培养基只能分离出土壤中的自生固氮菌(如圆褐固氮菌)而不能分离出共生固氮菌(如根瘤菌)。
2.单细胞蛋白是否就是通过发酵获得的微生物细胞内的蛋白质吗?
解答:单细胞蛋白就是指微生物菌体本身。
3.采用连续培养,延长稳定期,提高代谢产物的产量,是否意味着可以缩短生产周期?
解答:采用连续培养,延长稳定期,缩短培养周期,延长生产周期,而不是缩短生产周期。生产周期是指产品从原料投入生产到产品制成、验收入库为止整个生产工程所经历时间。培养周期是指为获得一定量的产品所需要的培养时间。对数期的细菌生理特征稳定,代谢旺盛,所以生产上用这个时期的细菌作为菌种,
可以缩短生产周期,又缩短培养周期。细菌进入稳定期大量积累代谢产物的最佳时期,因此采用连续培养获得一定量的产品所需要的培养时间大大缩短,但生产周期延长。由此可见,缩短生产周期,可以缩短培养周期;缩短培养周期不一定缩短生产周期。
4.我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种选用谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌,是否意味着只有它们才会产生谷氨酸?
解答:谷氨酸是微生物生长和繁殖所必需的初级代谢产物,微生物应该都能产生。发酵工程生产常选用这2种菌种,主要原因这2种菌种是生物素缺陷型菌种,当生物素(细胞内油酸成分生物合成必需的辅酶)水平高时,谷氨酸不能透过膜而排到细胞外,通过反馈抑制影响产量;当生物素水平很低时,膜结构缺陷使其通透性增大,谷氨酸透过膜大量排到细胞外,大大减轻反馈抑制。另外生物素含量的变化会引起发酵转换。因此,通过人为控制生物素缺陷型菌种的生物素含量,就能有效地进行谷氨酸生产。
微生物发酵与发酵工程
产物形成速度由与比生长速度无关的其它因素决定,不能用动力学 方程描述,但可对具体的发酵过程简化一些条件后建立数学方程
产乳酸发酵:
第9页/共114页
发酵的后处理
• 后处理在发酵工业中的地位:
•
普通发酵产品,后处理成本 > 60%
•
基因工程发酵产品,后处理成本 > 80%
第24页/共114页
学科发展与属性
微生物利用工业的迅速发展──产生 了生化工程学科
发酵工程的三大学科基础──微生物 学、生物化学及生化工程
第25页/共114页
现代生物技术──分子生物学 与发酵工程
20世纪50年代: 氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸 核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸 微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技 术
第37页/共114页
• 特点: • 恒定的生理状态(比生长速率恒定),有利于微生 物生理特
性和遗传特性的研究-动力学和最适培养条件的研究; • 基质在发酵罐中停留时间短,原材料转化率低,只能适用在
生长快的微生物菌体; • 在长时间培养过程中菌种易变异,有可能产生适应特殊环境的
负变异菌株,而且易于染菌。
生物农药、生物肥料等
现代生物技术 基因工程菌发酵
基因工程药物、疫苗及抗体产品
医药、轻工、食品、农业、环保等行业
高三生物微生物发酵及其应用知识点
精心整理
高三生物微生物发酵及其应用知识点
发酵工程的概念和内容
发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种(2)(3)的工程学问题,一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。
(4)微生物是发酵工程的灵魂。近年来,对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化,发酵工程正在走近科学。
(5)发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。
(6)发酵工程有三个发展阶段。
现代意义上的发酵工程是一个由多学科交叉、融合而形成的技术性和应用性较强的开放性的学科。发酵工程经历了“农产手工加工——近
),
通过发酵工业化生产的几十年实践,人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的(时变的)、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程,按照化学工程的模式来处理发酵工业生产(特别是大规模生产)的问题,往往难以收到预期的效果。从化学工程的角度来看,发酵罐也就是生产原料发酵的反应器,发酵罐中培养的微生物细
胞只是一种催化剂,按化学工程的正统思维,微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。于是,追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核(微生物),返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。发酵工程的生物学属性的认定,使发酵工程的发展有了明确的方向,发酵工程进入了生物工程的范畴。
利用微
学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包,而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物,生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料,在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。
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HIV病毒结构
第1节 微生物的类群
3.病毒的核酸 DNA 双链 T系大肠杆菌噬菌体
单链 线状 环状
RNA 双链 单链 逆转录病毒、烟草花叶病毒
第1节 微生物的类群
5.病毒的繁殖 噬菌体的繁殖 HIV的繁殖
方式:复制
第1节 微生物的类群
6. SARS病毒、禽流感病毒、
朊病毒(蛋白质病毒)
有
无
可部分 需宿主
合成 细胞合成
有
无
无
第1节 微生物的类群
2.细菌结构的几个问题 细胞壁的成分 细胞膜与细菌的呼吸 细菌DNA 细菌的特殊结构
细菌DNA
芽孢的形成与萌发
第1节 微生物的类群
3.病毒的结构
哪些病毒的结构具有囊膜,哪些病毒不具有囊 膜?
两类病毒的化学成分有什么差异 囊膜结构的化学成分与来源
有
可以合成
有
支原体 0.2—.25
光镜勉 强可见 能过滤
缺 二分裂 DNA和RNA
有
可以合成
有
立克 次氏体 0.2—0.5
光镜 不能过滤
与细菌 相似
二分裂 DNA和RNA
有 可部分
合成
衣原体 病毒
0.2—0.3 <0.25
光镜勉 强可见
电镜
能过滤 能过滤
与细菌 相似
无细胞 结构
二分裂 复制
DNA和RNA DNA或RNA
影响微生物生长的环境因素
第2节 微生物的营养、代谢和生长
教学目标 理解、分析微生物的营养物质的来源和功能 掌握培养基的种类和配制原则 分析为生物细胞代谢产物的种类和主要功能 说出微生物代谢调节方式,说明在生产实践中
如何控制微生物代谢 解释发酵的概念,说出生产中利用的发酵类型 认识微生物群体生长规律以及生产中的应用 说明测定微生物群体生长的方法 解释温度、酸碱度、氧等因子对微生物生长的
镜或电子显微镜才能看清楚的生物。 无细胞结构:病毒
原核生物界:细菌、放线菌、蓝藻
有细胞结构 真菌界:酵母菌、霉菌
原生生物界:草履虫、衣藻、变形虫
特征
细菌
直径(μm) 0.5—2.0
可见性 过滤性
细胞壁 繁殖方式 核酸种类
核糖体 大分子
合成 产生 ATP系统 增殖时结 构完整性
光镜 不能过滤
坚韧的 细胞壁 二分裂 DNA和RNA
第2章 原核细胞的基本结构 第3章 微生物的代谢类型 第5章 生殖方式 第6章 遗传学经典试验
诱变育种 第7章 生物的分界 第8章 种群数量的变化
微生物在生态系统中的地位与作用 第9章 土壤、水体污染的净化
本章内容与其他章节的关系
第1章 免疫 第2章 生物固氮 第3章 基因与基因工程 第4章 细胞工程
第1节 微生物的类群
7.为什么HIV具有2-10年的潜伏期?
第2节 微生物的营养、代谢和生长
教材知识结构
微生物的营养 微生物的代谢
微生物需要的营养物质及功能
培养基的配制原则
培养基的类型 微生物的代谢产物 微生物代谢的调节
初级代谢产物 次级代谢产物
微生物代谢的人工调节
微生物群体的生长规律 微生物的生长
是
细胞内或细胞外
种类
氨基酸、核苷酸、 激素、毒素、 多糖、脂类、维生素等 色素、抗生素
第2节 微生物的营养、代谢和生长
3.微生物代谢的调节 调节主要方式 微生物细胞内的酶(根据合成特点分类) 以实例说明不同的调节方式的特点
微生物代谢的调节
调节的主要方式 • 酶合成调节 • 酶活性的调节
微生物代谢的调节
第1节 微生物的类群
教材知识结构
微生物的概念
细菌
细胞结构 繁殖方式 菌落及其特点
微生物的类群
放线菌
菌丝体的结构 繁殖方式
病毒
结构 繁殖方式
第1节 微生物的类群
教学目标 说出细菌的结构特点和繁殖方式、 说出放线菌、病毒的结构特点和繁殖方
式
第1节 微生物的类群
教学建议
1.关于微生物的概念与类群 体型微小,结构简单,通常需要借助光学显微
不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌
不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物
加入青霉素等抗生素的培养基 分离导入了目的基因的受体细胞
加入氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的 培养基 分离杂交瘤细胞
代谢类型
营养类型 能源 氢的供体 基本碳源 微生物举例
光能无机营 养(光能自 光
养型)
无机物
蓝细菌 二氧化碳 绿色硫细菌
本章教学内容安排
微生物的类群 微生物的营养、代谢与生长 发酵工程简介 酶工程(选学)
活动 学习细菌培养的基本技术 研究性学习 调查生物工程制品在社会生活中
的应用情况
本章知识体系
微生物的形态、结构
微生物营养
微生物代谢
微生物生长 微生物培养
微生物代谢产物
如何获得更多代谢产物
发酵工程
高二生物教材 为本章学习提供的背景知识
藻类
光能有机营 养(光能异
养型)
化能无机营 养(化能自
养型)
光
无机 物
有机物 无机物
二氧化碳 及简单有
机物
二氧化碳
紫色 非硫细菌
硝化细菌 氢细菌
化能有机营
养(化能异 有机 有机物
养型)
物百度文库
大多数已知 有机物 细菌和全部
真核微生物
第2节 微生物的营养、代谢和生长
2.关于微生物的代谢产物 说明什么是初级或次级代谢产物,初级
若硝化细菌、圆褐固氮菌、不固氮的蓝 藻混合在一起,我们配置什么样的培养 即可以将三种微生物分离?
硝化细菌 圆褐固氮菌
不固氮的蓝藻
碳源 CO2
糖类等含 碳有机物
CO2
氮源 氨 N2
铵盐、硝酸盐
能源 氨
有机物
光
选择培养基
加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌
加入高浓度食盐的培养基 分离金黄色葡萄球菌
微生物中的酶 组成酶 细胞中始终存在的酶
(遗传物质决定合成) 诱导酶 环境中某种物质诱导下产生的酶
(诱导物:该酶的底物)
酶合成的调节 ——调节诱导酶的合成
与次级代谢产物的特点是什么。 初级、次级代谢产物的产生时期与产生
方式 (既有同化作用产物,也有异化作用产物) 初级、次级代谢产物对微生物自身具有
什么作用
初级代谢产物和次级代谢产物的比较
初级代谢产物
次级代谢产物
生产繁殖 是否必需 产生阶段
是否有菌 种特异性
分布
是 一直产生
否 细胞内
否
生长到 一定阶段后产生
影响
第2节 微生物的营养、代谢和生长
教学建议 1.从问题开始,介绍微生物营养有关知识。 研究微生物,利用微生物,需要培养
微生物。我们怎样培养微生物? 培养微生物,需要提供哪些物质? 各种微生物的代谢类型不同,生长过
程所需要的物质是不同的。怎样根据微 生物代谢方式的差异选择培养基中的物 质?
问题讨论