发酵工程简介高中生物

人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工 程菌”，再通过培养“工程菌”即可获得人的胰岛素。
3．灭菌：
思考： 发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发
酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？那如何防止杂
菌的污染呢？怎样才算灭菌完整彻版课底件pp呢t ？
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答：在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系， 对发酵过程造成不良影响；要在发酵前对培养基和发酵设施进行 严格的灭菌处理； 用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、 芽孢和孢子
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 5．发酵过程：
思考：哪些条件能影响菌体的发酵呢？发酵过程中为什 么还要控制发酵条件呢？
答：发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有重大影响； 随着代谢的进行，产热的增加、营养物质的消耗，以及某些酸 性和碱性物质的产生，会使温度、pH等发生变化，这些都会对 微生物的生长造成不利影响。因此，需要对发酵过程的中温度、 pH、溶氧量等发酵条件进行严格的控制，以保证菌体生长和代 谢途径朝着有利人类的方向进行。
例如：可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结 合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工 程菌。通过筛选则可培养出完能整版生课件产pp人t 的胰岛素的菌种。 7
2．培养基的配制 ： 思考回答在配制培养基时应该注意哪些事情呢？
答：（1）根据不同的菌种，应选择不同的材料配制培养基。配制 的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等 方面的营养要求，并为微生物提供适宜的pH。 （2）培养基的营养要协调，以利于产物的合成。 （3）培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生 产成本，以得到更高的经济效益。 例如：发酵生产常采用天然成分的液体培养基。而且，经常用野 生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆水解物以及乙醇、醋酸等石化产品 代替粮食来配制培养基。
第三节 发酵工程简介
学习目标： 1、发酵工程的概念和内容（A：知道）。 2、发酵工程在医药工业和食品工业中的 应用（A：知道）。
学习重点：发酵工程的概念和内容。
学习难点： 发酵过程中如何保证菌种生长和代谢的正常进行。
一、应用发酵工程的生产实例
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根据谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，思考回答 下列问题：
答：①豆饼（或马铃薯等）的水解液，玉米浆、尿素、
磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素。
②能
③从物理性质上看是液体培养基，从化学成分上
看是天然培养基。
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5、在工业生产过程中常采用这种天然成分作为营养 物质的液体培养基，这在发酵生产中有什么好处呢？
答：（1）液体培养基能使营养物质在发酵过程中得 到充分的利用，还能为菌体提供更大的生 存空间。同时，也有利于生产过程中培养 条件的控制以及产物的提取。
4．扩大培养和接种： 思考：如何对菌种进行扩大培养呢？扩大培养与发酵
生产过程中的培养有何不同呢？有了用于生产的充足的 菌体，在接种时要注意什么事项呢？
答：扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分头进行培养，以 促使菌体数量快速增加，能在短时间里得到大量的菌体；扩大培 养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发酵过程中的培养是为 了获得代谢产物，目的不同采用的培养条件就有可能不同；接种 过程中要注意防止杂菌污染。
6．分离、提纯： 思考：发酵产物不同分离提纯的方法是否相同？如不
同分别有什么方法进行分离、提纯？
答：一类是代谢产物、另一类是菌体本身。
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三、发酵工程的应用 （一）在医药方面： 1．发酵工程能生产人们所需的药品。例如：通过青
霉发酵能生产青霉素。 2．通过发酵工程能生产基因药品。例如：将合成的
答：基因突变、基因工程、细胞工程
如果生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、谷氨酸等， 则可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学的 方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产要求的 优良菌种。 如果生产的是一般微生物不能合成的产品，则可用基因工程、 细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程 细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的。
（2）采用天然物质作营养物质既能满足菌体的 营养需求，又能降低生产成本，还能减少 对环境的污染。
6、有了菌种和合适的培养基，那发酵的主体设备又该 是什么样的呢？
发酵罐
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7、发酵的主体设备发酵罐的控制部分构成有哪些？ 分别有什么作用？
在发酵过程中，发酵罐内的温度、pH、溶氧量都会 变化，从而影响微生物的生长。因此，必须有相应 的控制结构来保持发酵条件的稳定。
8、在发酵罐中是怎样进行谷氨酸发酵生产的？
菌种 培养基
发酵罐
条件控制
谷氨酸
加工 提取
产品
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二、发酵工程的概念和内容
（一）、概念：
即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中的一种新技术。
（二）、内容：
从自 然界 中分 离的
得大量的谷氨酸
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3、有了菌种用什么样的培养基去培养呢？
答：培养基应满足微生物生长所需要的碳源、氮源、 水、无机盐和生长因子等营养需求。
4、谷氨酸发酵所需培养基的各种成分中属于无机盐、 氮源、碳源、生长因子的分别有哪些？这种培养基能 否满足氨酸棒状杆菌所需各种营养？这种 培养基从组 成成分和物理性质上看属于哪种培养基？
诱变育种 基因工程
生 产 有 菌
接发
微
扩种 酵
大
罐
培
发
分 离
生 物 菌
产 品
医 药 工 业
菌种 原料
细胞工程
培养基 配制
种养 灭菌
酵
体
条 件 控
提 纯
代 谢
应 用
食 品 工
制
产
业
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物
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1．菌种的选育：
思考： 发酵工程是利用微生物为人类生产有用产品， 因此要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等 方面符合人们要求的产品，最重要的是要有优良的 菌种，人们怎样才能得到优良的菌种呢？
1、谷氨酸棒状杆菌在一定的 条件下能够利用环境中的什么 营养物质来合成谷氨酸？ 2、谷氨酸发酵最重要的无疑 就是选择菌种了，是不是所有 的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷 氨酸发酵生产呢？我们应该选 育什么样的谷氨酸棒状杆菌作 为菌种呢？
答：只有选择细胞膜通透较强，
在细胞内不积累谷氨酸的谷氨
酸棒状杆菌做菌种才有可能获