微生物工程及設(shè)備復(fù)習(xí)資料

1、1微生物工程復(fù)習(xí)提綱一、微生物工程概論微生物產(chǎn)品的四大類型 微生物產(chǎn)品的四大類型：微生物菌體細(xì)胞、微生物細(xì)胞的代謝產(chǎn)物（初生和次生代謝） 、通過微生物細(xì)胞轉(zhuǎn)化的類型（藥物、激素） 、微生物分泌的蛋白和酶類。微生物工程的發(fā)展簡史 微生物工程的發(fā)展簡史1）傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)——天然發(fā)酵2）第一代微生物發(fā)酵技術(shù)——純培養(yǎng)技術(shù)的建立：1.1680 年列文虎克發(fā)明顯微鏡，第一個通過顯微鏡觀察到用肉眼看不見的微生物，包括細(xì)菌、酵母等。2.1857

2、 年法國人巴斯德發(fā)現(xiàn)并證明了酒精發(fā)酵是由活酵母引起的，各種不同的發(fā)酵產(chǎn)物是由不同的微生物產(chǎn)生的。3.1897 年德國的畢希納進一步證明酶對發(fā)酵的作用，為微生物工程奠定了牢固的基礎(chǔ)。4.十九世紀(jì)初德國人科赫首先發(fā)明固體培養(yǎng)基，得到了細(xì)菌的純培養(yǎng)物，由此建立了細(xì)菌的純培養(yǎng)技術(shù)。3）近代微生物發(fā)酵技術(shù)—深層培養(yǎng)技術(shù) 4）第三代微生物發(fā)酵技術(shù)—微生物工程二、微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程1. 代謝工程基本思路：根據(jù)已有的遺傳和生化知識，找出限速步驟

3、，進行遺傳操作 2.代謝工程的設(shè)計：改變代謝途徑，擴展代謝途徑，轉(zhuǎn)移或構(gòu)建新的代謝途徑。三、菌種的來源與選育1.微生物工程的工業(yè)生產(chǎn)水平的決定要素：生產(chǎn)菌種的性能，發(fā)酵及提純工藝條件（發(fā)酵工藝的優(yōu)化和提取工藝的優(yōu)化） ，生產(chǎn)設(shè)備。其中第一步優(yōu)良的菌種是最重要的。2.分離純化、篩選菌種的一般步驟：調(diào)查研究（資料查閱） 試驗方案設(shè)計 標(biāo)本采集 標(biāo)本的預(yù)處理 富集培養(yǎng) 菌種初篩

4、 菌種復(fù)篩 性能鑒定 菌種保藏3.標(biāo)本預(yù)處理常用的方法：物理方法：加熱、膜過濾、離心等?；瘜W(xué)方法：加碳酸鈣提高 pH 值等。誘餌法：將固體基質(zhì)加到待檢的土壤或水中，待其菌落長成后再鋪平板。預(yù)處理的目的：可大大提高菌種分離的效率。富集培養(yǎng)：指給混合菌群提供一些有利于所需菌株生長或不利于其他菌型生長的條件，從而增加混合菌群中所需菌株的數(shù)量，而得以快速分離純化的目的。四、優(yōu)良菌種的選育1.優(yōu)良菌種選育的方法：自然選育、誘變

5、選育、抗噬菌體菌種的選育、雜交育種、原生質(zhì)體融合技術(shù)、基因工程技術(shù)。2 名詞解釋：自然選育： 自然選育：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進行菌種選育的過程。誘變育種 誘變育種：利用各種被稱為誘變劑的物理因素和化學(xué)試劑處理微生物細(xì)胞，提高基因突變變頻率，再通過適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的育種方法。雜交育種： 雜交育種：將不同菌株的遺傳物質(zhì)進行交換、重組，使不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，得到具有新性狀的菌株。原生質(zhì)體融合技

6、術(shù)： 原生質(zhì)體融合技術(shù)：將遺傳性狀不同的兩種菌(包括種間、種內(nèi)及屬間)融合為一個新細(xì)胞的技術(shù)。即實現(xiàn)遺傳重組。準(zhǔn)性生殖： 準(zhǔn)性生殖：3 常用誘變劑：物理誘變劑、化學(xué)誘變劑（堿基類似物，與堿基反應(yīng)的物質(zhì)、在 DNA 分子中插入或缺失一個或幾個堿基） 、生物誘變劑（噬菌體，轉(zhuǎn)座子） 。4.誘變育種的基本過程：選擇合適的出發(fā)菌株 制備待處理的菌懸液 誘變處理 篩選 保藏和擴大培養(yǎng)P53.(選擇)5.（大題

7、）誘變育種的基本方法：1）出發(fā)菌株選擇一是考慮出發(fā)菌株是否具有特定生產(chǎn)性狀的能力或34、真空冷凍干燥保藏法 、真空冷凍干燥保藏法：在低溫下迅速將細(xì)胞凍結(jié)以保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整，然后在真空下使水分升華。這樣菌種的生長和代謝活動處于極低水平，不易發(fā)生變異和死亡，可長期保存，一般為 5~10 年。微生物在此條件下易死亡，所以需加入一些物質(zhì)作保護劑，一般常用的是脫脂牛奶、血清等。該法存活率高，變異率低，并能廣泛適用于細(xì)菌（有芽孢和無芽孢的） 、酵

8、母、霉菌孢子、放線菌孢子和病毒等，因此是目前廣泛采用的好方法。其缺點是手續(xù)麻煩，操作復(fù)雜，要求嚴(yán)格，并需有一定設(shè)備條件。 5、液氮超低溫保藏法 、液氮超低溫保藏法：適用范圍最廣的超低溫保藏法。其原理是液氮的溫度可達-196℃ ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度（-130℃ ） ，此時，菌種的代謝活動停止，化學(xué)作用亦隨之消失。注意點：安瓿管是否完好、冷凍的速度、液氮的添加6、懸液保藏法 、懸液保藏法：即寡營養(yǎng)保藏，將微生物懸浮在不含養(yǎng)分的

9、溶液中，如蒸餾水等。保藏的關(guān)鍵：試管密封好，以防水分蒸發(fā)。7、低溫保藏法： 、低溫保藏法：多數(shù)微生物可在-20℃ 以下的低溫中保藏。注意：融化后的菌種不能再用低溫保存，要重新移種后再冷藏。保藏方法 保藏方法斜面冰箱保藏法 斜面冰箱保藏法 4℃； ℃； 3-6 個月 個月沙土管保藏法 沙土管保藏法 產(chǎn)孢子或芽孢微生物， 產(chǎn)孢子或芽孢微生物，1 年菌絲速凍法 菌絲速凍法 甘油或二甲

10、基亞砜作為保護劑， 甘油或二甲基亞砜作為保護劑，-20℃ 石蠟油封存法 石蠟油封存法 1 年左右 年左右真空冷凍干燥保藏法 真空冷凍干燥保藏法 任何微生物；一般 任何微生物；一般 5 年以上 年以上液氮超低溫保藏法 液氮超低溫保藏法 -196℃；保護劑；保存期長 ℃；保護劑；保存期長六、培養(yǎng)基1.培養(yǎng)基的類型：根據(jù)來源不同，分為：天然培養(yǎng)基：采用化學(xué)成分不清楚或化學(xué)成分不恒定

11、的各種動植物或微生物的浸出物、水解液等物質(zhì)制成的。合成培養(yǎng)基：用化學(xué)成分和數(shù)量完全了解的物質(zhì)配制而成，成分精確，重復(fù)性強，可減少不能控制因素。半合成培養(yǎng)基：既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。根據(jù)物理性狀不同，分為：液體培養(yǎng)基，固體培養(yǎng)基，半固體培養(yǎng)基根據(jù)主要成分和使用目的，分為：基礎(chǔ)培養(yǎng)基增殖培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無色代謝物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑。選擇培養(yǎng)基：根據(jù)某生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某化學(xué)、物理因素的抗性而

12、設(shè)計的培養(yǎng)基。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分為：孢子培養(yǎng)基，種子培養(yǎng)基，發(fā)酵培養(yǎng)基。種子培養(yǎng)基：滿足菌種生長用的。營養(yǎng)豐富，氮源、維生素比例較高。發(fā)酵培養(yǎng)基：滿足大生產(chǎn)中大量菌體生長和繁殖以及代謝產(chǎn)物積累的營養(yǎng)物質(zhì)。2 微生物培養(yǎng)基的成分（常用的種類，作用，類型）：碳源，氮源，無機鹽，微量元素，生長因子，促進劑和抑制劑，前體和水。3 常用碳源：糖類、脂類、有機酸、低碳醇。糖類：葡萄糖（純葡萄糖、水解淀粉） ，乳糖（純?nèi)樘恰⑷榍宸郏?，淀粉（大麥