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微生物技术及应用PPT课件-2024鲜版

微生物技术及应用PPT课件-2024鲜版
生长曲线的调控与优化 讲解如何通过改变培养条件或使用特定的生长因子等手段, 调控和优化微生物的生长曲线,以满足实验或生产需求。
10
03
微生物代谢与发酵技术
2024/3/28
11
微生物的代谢途径与调控
糖代谢途径
包括糖酵解、三羧酸循 环等,产生ATP和还原
力。
2024/3/28
氮代谢途径
包括氨基酸、核苷酸和 蛋白质的代谢,合成细
2024/3/28
33
微生物在医药工业中的应用
生产抗生素
利用微生物发酵技术生产抗生素,如青霉素、链霉素等,用于治疗 各种细菌感染。
生产疫苗
利用微生物培养技术生产疫苗,如麻疹疫苗、流感疫苗等,用于预 防传染病。
生产酶制剂
利用微生物发酵技术生产酶制剂,如淀粉酶、蛋白酶等,用于促进药 物合成和分解。
2024/3/28
研究微生物生长、底物消耗和 产物生成的动力学关系。
发酵设备与技术
包括发酵罐设计、传质与传热、 在线监测与控制等。
2024/3/28
13
发酵产品的分离与纯化
预处理
去除发酵液中的菌体、杂质等, 提高后续分离纯化效率。
2024/3/28
分离方法
包括萃取、吸附、膜分离等,根 据目标产物的性质选择合适的分 离方法。
医学领域
利用微生物技术生产疫苗和诊断试剂, 预防和治疗各种传染病和慢性病。此 外,基因工程和细胞工程等技术在医 学领域也有广泛应用。
2024/3/28
农业领域
利用微生物肥料和生物农药等技术, 提高农作物产量和品质,减少化学肥 料和农药的使用。
环境领域
利用微生物处理污水和废气等环境污 染物,以及进行环境监测和评价等工 作。

《微生物基因工程》课件

《微生物基因工程》课件

02
微生物基因工程的基本技 术
基因克隆技术基ຫໍສະໝຸດ 克隆技术定义基因克隆技术是一种将特定基因或基因片段分离出来,并在体外进行复制、剪切、拼接等 操作,最终将重组的基因或基因片段导入受体细胞,实现基因的体外操作和扩增的技术。
基因克隆技术原理
基因克隆技术的核心原理是DNA的半保留复制。通过将外源DNA片段插入到载体DNA中 ,形成重组DNA,然后将重组DNA导入到宿主细胞中,实现外源DNA的扩增。
利用基因工程改造微生物,提高生物 燃料的产量和效率,降低生产成本。
药物生产
通过基因工程手段改良微生物,实现 高效的药物生产,降低生产成本。
环境保护
利用基因工程改造微生物,提高污染 物的降解效率和速度,降低环境污染 。
农业领域
通过基因工程手段改良农作物,提高 农作物的抗逆性和产量,改善农业生 产效益。
改良农作物优点
通过基因工程技术,可以提高农作物的抗逆性、产量和品 质,为农业生产的发展做出贡献。
改良农作物挑战
改良农作物需要经过严格的试验和审批,确保安全性、有效性和 可持续性。同时需要加强农业技术的推广和应用,提高农民的素
质和能力。
04
微生物基因工程的前景与 挑战
微生物基因工程的发展前景
生物燃料
基因操作技术
包括基因克隆、转化、表达等关键技 术,是实现基因工程应用的基础。
微生物基因工程的历史与发展
起源
20世纪70年代,随着DNA双螺旋结构的发现和分子生物学的兴起 ,基因工程技术开始起步。
发展历程
经历了从简单到复杂、从单一到多基因的转化,技术不断进步,应 用领域不断扩大。
未来展望
随着基因编辑技术的发展,微生物基因工程将更加精准、高效,有 望在生物医药、生物能源等领域发挥更大作用。

微生物代谢工程ppt课件

微生物代谢工程ppt课件


在生物工程中通常是以生物细胞为反应器, 利用其固有的代谢网络来合成所需的产物。 由于遗传背景的限制,细胞固有的代谢网 络常常很难满足人类的需要,这就促使人 们进一步了解代谢网络,并在此基础上通 过重组DNA技术来重新设计代谢途径,调 整代谢网络,改造细胞原有特性以符合人 类需要。
代谢工程(metabolic engineering)
扩展代谢途径

通过基因工程手段引入外源基因(簇)等,使原 有代谢途径进一步向前或向后延伸,从而可利用 新的原料用于合成目标产物或产生新的末端代谢 产物。
构建新的代谢途径


构建新的代谢途径一般指引入外源基因(簇)来 改造和修饰代谢网络,使细胞从不能合成某种代 谢产物转变为能合成此代谢产物。 常用手段: (1)转移代谢途径,即将多个特定代谢途径中 的相关基因簇转移到无这些基因的菌株中,从而 达到使其能合成新的目标产物的目的; (2)将无关的代谢途径相连,形成新的代谢途 径,从而合成新的目标产物。
UDPGAL r25 U D P G A LA r26 p o ly G A L A N A D H (N A D P H ) + O2 ADP r35(r36)
r24
UDPG r23 G 1P r22
G LC r1 G 6P r2 F 6P r3 G A 3P r4 r20
r16 r21
r18 X 5P


代谢工程的本质

应用重组DNA技术对细胞的酶反应、物质 运输及调控功能进行遗传操作,从而改良 细胞功能的技术。
代谢工程涉及的主要内容



生物合成相关代谢调控和代谢网络理论 代谢流的定量分析 代谢网络的重新设计 中心代谢作用机理及相关代谢分析; 基因操作

《微生物工程》课件

《微生物工程》课件

基因工程的工具
限制性核酸内切酶、DNA连接酶、质粒载体 等。
外源基因的导入
通过转化、转导、接合等方法将外源基因导 入微生物细胞内。
基因的表达和调控
通过基因表达调控机制,实现外源基因的表 达和调控。
微生物的发酵工程
发酵的定义
在一定的条件下,微生物通过代谢活动产生特定的代谢产物。
发酵的类型
厌氧发酵、好氧发酵、兼性厌氧发酵等。
微生物的纯化
在分离的基础上,进一步去除其他杂 菌,获得纯培养物,即单一菌种。
微生物的计数
通过显微镜直接计数法、间接计数法 等方法,对微生物的数量进行测定。
微生物的鉴定
通过形态观察、生理生化试验等方法 ,对分离得到的微生物进行鉴定和分 类。
微生物的基因工程
基因工程的定义
通过人工方法将外源基因导入微生物细胞内 ,实现基因重组和表达。
真核微生物
总结词
真核微生物是一类具有核膜包裹的细胞核的微生物,主要包括真菌、原生动物和 藻类等。
详细描述
真核微生物具有较为复杂的细胞结构,包括细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器, 遗传物质呈染色体状态。它们在生态系统中扮演着重要的角色,如分解有机物、 固氮等,同时也有一些对人类有益的应用,如发酵、食品加工等。
21世纪初 随着生物技术的不断发展,微生 物工程在各个领域的应用越来越 广泛,成为现代生物技术的重要 组成部分。
20世纪40年代 抗生素的发现和应用,如青霉素 的工业化生产,标志着微生物工 程进入工业化时代。
20世纪70年代 基因工程的兴起,通过基因重组 技术对微生物进行改造,提高了 微生物工程的效率和灵活性。
05
CATALOGUE
微生物工程的未来展望
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建立和谐 的
师生关系
感谢你的观看
1. 端正学习态度, 增强学习主动性
2. 正确的学习方法 提高学习效率
3. 利用丰富的学习 资源,拓展思维
6
二、对所授课程的解说
2019年8月29
感谢你的观看
7
说教学的重 难点
说教学内容
说学生
说教法
说教材
2019年8月29
说教学 评价方法
说学法
感谢你的观看
说教学目标
2006-8
43
小结:
发酵类型
分批培养过程反应速度的描述
2006-8
44
种子培养
琼脂斜面 接种
菌 种 提 纯
摇瓶
种 子 罐


空 气
微生物反应
pH调节液
蒸汽
空 气无 过菌 滤空 器气
主发 酵罐
培养基原料
培养基 配料
培养基 配料罐
连消装置
锅炉
空气 压缩机
去菌体分离及后处理
2006-8
分批培养示意图
求在该培养条件下,大肠杆菌的μmax,Ks和td?
解:将数据整理
S/μ 100 137.5 192.5 231.8 311.3
S 6 33 64 153 221
S S Ks
m m
2006-8
36
S S Ks
m m
μmax=1.11 (h-1); Ks=97.6 mg/L
0 0K m 200
400 S 600
800 1000


max
S Ks S
2006-8
米氏方程:
v

vmax
S Ks S
33


max
S Ks S
μ:比生长速率(s-1)
S:限制性基质浓度(mol/m3) Ks:饱和常数(mol/m3)
μmax: 最大比生长速率(s-1)
2006-8
2006-8
23
(二)按工艺流程分类
分批发酵:一次投料,一次接种,一次收获。
连续发酵:新鲜培养基连续加入,含产品的
发酵液以相同流速排出。
流加发酵: 需要中途进行补料。
2006-8
24
(三)按动力学类型分类
依菌体生长,碳源利用和产物生成的变化, Gaden将微生物发酵过程分为三种类型:
第I类型(生长相关型) 第II类型(生长部分相关型) 第III类型(生长不相关型)
2019年8月29
感谢你的观看
11
3.说教学的重难点
教学重点:微生物工程原理和微生物工程生产设备。 教学难点:微生物工程生产设备。
2019年8月29
感谢你的观看
12
4.说学生
★ 2010级生物技术专业学生 ➢ 已修《微生物学》 ➢ 已修《高等数学》 ➢ 已修《物理化学》
2019年8月29
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2006-8
30
菌体浓度对数
减速期 稳定期 衰亡期
对数生长期 延迟期
时间
延迟期: dx 0
dt
对数生长期: max
倍增时间:td
减速期: d 0
dt
稳定期: dx 0
dt
;X Xmax
衰亡期: dx 0
dt
2006-8
31
微生物的生长速度:
μ=f (S ,M,T,pH,DO……)
td=ln2 / μmax=0.64 h
2006-8
37
2. 基质消耗动力学
基质包括细胞生长与代谢所需的各种营 养成分,其消耗分为三个方面:
合成新细胞; 细胞维持生命; 合成代谢产物。
2006-8
38
dS 1 dX mX 1 dP
dt YX / S dt
YP / S dt
34
Monod方程的参数求解


max
S Ks S
将Monod方程取倒数可得:
(双倒数法)
1 1 Ks 1 ×S S S Ks
m m S
m m
2006-8
35
例:在一定条件下培养大肠杆菌,得如下数据:
S(mg/l) μ(h-1)
6 33 64 153 221 0.06 0.24 0.43 0.66 0.70
45
,S0
流入速度=流出速度= F
X0
F,S,X,P
连续培养示意图
2006-8
46
倍增时间 ——细胞浓度增加一倍所需的时间。
积分
d X / d t= μ X
lnXt - lnX0 = μ(t – t0)
td ln 2 0.693
m
m
2006-8
47
生长得率系数: YX/S= -dX / dS 或 ΔX/ – ΔS
8
2019年8月29
1.说教材
《微生物工程》 使用的教材是由曹军 卫主编的,由“科学 出版社”出版的21 世纪高等院校教材 (第二版)。
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9
2.说教学内容
微生物工程原理 微生物工程下游加工工程 微生物工程生产设备 微生物工程生产工艺和产品举例
2019年8月29
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4
主讲专业课:微生物学,微生物工程, 微生物及微生物工程实验
主讲综合教育类选修课:食品与生活,饮料加工
2019年8月29
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5
2. 对教学工作的理解
教师的“教”
Text教2 师与学T生ext 3
学生的“学”
1.认真踏实地备课 2. 热情饱满地上课 3. 客观合理地考核
2019年8月29
13
5.说教法
直观演示法
举例说明法
2019年8月29
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14
6.说教学目标
熟悉微生物工程的基本原理及常用术语 了解发酵工业控制的特性及共性 深入理解发酵工程的过程优化与生产放大
2019年8月29
感谢你的观看
15
7.说学法
课前简要预习
课中分析归纳
课后总结记忆
2019年8月29
《微生物工程 》
xx
西北师范大学 生命科学学院
2020/3/4
1
教学情况及说课
2019年8月29
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2
一、对教学工作的理解及个人 教学工作情况介绍
2019年8月29
感谢你的观看
3
1. 个人教学工作情况介绍
姓名:张爱梅 学位:博士 职称:副教授 学院:生命科学学院
2019年8月29
感谢你的观看
本节课内容
一. 工业化发酵的类型 ➢ 常见分类方式 ➢ 按工艺流程分类 ➢ 按动力学类型分类
二. 分批培养的动力学
➢ 微生物生长的动力学 ➢ 营养物质消耗的动力学 ➢ 产物合成的动力学
一. 工业化发酵的类型
(一)常见分类方式
按发酵原料分为:淀粉类物质发酵、废水发酵等 按发酵形式分为:固体发酵、液体深层发酵等 按氧气需求分为:需氧发酵、厌氧发酵等 按发酵产物分为:氨基酸发酵、抗生素发酵等
10
一条主线:菌种——培养基——发酵过程控制——产品
两个基础:生物学基础;工程学基础
三大模块:微生物工程原理;微生物工程生产设备;生产工
艺和产品举例
四大内容:菌种(来源、选育、保藏、代谢调节);培养基
( 成分、配制、用途、灭菌);发酵(工艺控制、参数检测、 动力学);发酵相关设备(培养基灭菌设备、发酵设备、空气 除菌设备、产品纯化设备)
在一定条件下(限制性基质):
μ=f (S)
2006-8
32
Monod研究了基质浓度与生长速度的关系 ———Monod方程
V V
1.2
μm V1m
0.8
0.6
μ /m 20V.m4/2
μ
0.2
0 0K m 200
400 S 600
800 1000
1.2 V1m
0.8 0.6 0V.m4/2 0.2
2006-8
25
第I类型:生长相关型
产物直接来源于产能的初 级代谢,菌体生长与产物形成 不分开。
菌体生长类型:终产物就是 菌体本身。
例如:酵母,蘑菇菌丝
代谢产物类型:产物的积累 与菌体增长平行。
例如:酒精,葡萄糖酸的发酵
2006-8
菌体比生长速率 碳源利用比速率
产物形成比速率
时间/h
26
第II类型:生长部分相关型
以产物生产率作为菌体生长率和菌体量的函 数(Luedeking和Piret模型)——
dP k1 dX k 2 X dt dt
K1: 与菌体生长关联的细胞生产能力 K2: 非生长关联比生长速率
2006-8
42
dP

dX k1
k2X
dt
dt
按k1,k2常数分
(1) k1>0,k2=0, 生长相关型 (2) k1>0,k2>0, 生长部分相关型 (3) k1=0, k2>0,生长不相关型
YX/S:生长得率系数
(以消耗的基质为基准的细胞得率系数)
ΔX:干细胞的生长量 – ΔS:基质的消耗量
2006-8
48
产物得率系数: YP/S=-dP/dS 或 ΔP/ – ΔS
YP/S:产物得率系数
(相当于基质消耗的实际产物得率)
ΔP:产物生成量
2006-8
49
2006-8
50
发酵第一时期,菌体迅速 增长;第二时期,产物高速形 成。生长出现两个峰,碳源利 用在两个时期都很高。
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