《(生物科技)某某某年现代微生物发酵复习讲义修订版)精品》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(生物科技)某某某年现代微生物发酵复习讲义修订版)精品（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、小刚手打 倾情奉献 现代微生物发酵及技术教程复习资料发酵:利用微生物进行生长和代谢活动，并通过为现代化工技术，进行微生物代谢活动形成各种有用产品的过程，包括有氧和无氧的发酵。微生物发酵的特点发酵的催化作用都在细胞内进行；比表面积很大（表面积/体积）；原料来源广，价格低廉；反应条件温和生产过程安全；设备“多能化”，代谢途径多样化；具有易变异性。发酵简史列文虎克发明了显微镜，算是微生物的发现者吧。巴斯德，贡献是彻底否定了自然发生学说，对免疫学的研究，首次制成狂犬疫苗，进行预防接种，正是发酵由微生物引起，创立巴氏消毒法。科赫，细菌学奠基人，贡献是正是炭疽病菌是炭疽病的病原菌，发现肺结核病的病原菌，提
2、出了科赫法则，创立了分离纯化微生物的技术。应用：食品工业；医药保健食品工业；减缓资源能源衰竭；深入广泛的改善环境；农牧业增产诱变育种:就是人为地利用物理或化学等因素，使诱变对象细胞内的遗传物质发生变化，引起突变，并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。紫外诱变的步骤：诱变处理 将菌悬液倾于无菌培养皿中（内放一个磁力搅拌棒），置电磁力搅拌器上于超净工作台紫外灯下（距离30cm）照射0.5-1min。 4.取0.1-0.2mL诱变后菌悬液于选择培养基平板上，用涂布器涂匀。置37暗箱培养48h。紫外线诱变，一般采用15W或30W紫外线灯，照射距离为20-30cm，照射时间依菌种而异，一般为1
3、-3min，死亡率控制在50-80为宜。被照射处理的细胞，必须呈均匀分散的单细胞悬浮液状态，细胞浓度要适宜，以利于均匀接触诱变剂，并可减少不纯种的出现。同时，对于细菌细胞的生理状态则要求培养至对数期为最好。光修复可见光能够激活某些光复活酶，将照后受损的DNA部分进行修复，因此称之为光修复或光复活作用。光复活酶能识别嘧啶二聚体，并利用光所提供的能量使二聚体环打开而完成修复。（另外，低剂量紫外线诱变遭到可见光照射突变效应和致死作用均下降，而高剂量时发生致死作用的回复而突变效应不变）原生质体融合通过人为方法使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。包括以
4、下过程：将遗传性状稳定，带有不同遗传标记（一般为营养缺陷型和抗药性等）且具有互补优势的两个亲本通过酶（根据处理细胞壁组成的不同进行选择，细菌放线菌溶菌酶，放线菌还可用裂解酶2号、消色肽酶，酵母菌和霉菌蜗牛酶、壳多糖酶、纤维素酶、半纤维素酶）解脱壁形成原生质体，一般使用聚乙二醇助融等量的原生质体（助融分为：生物仙台病毒，物理离心、电脉冲，化学PEG+），原生质体再生即融合的原生质体重新形成细胞壁，最后检出并鉴定融合子。退化：菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象。是细胞群体中退化细胞从量变到质变的逐步演变的过程（在形态上的包子减少或颜色改
5、变）复壮：狭义的复壮：是指在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退的群体中找出未衰退的个体，以达到恢复该菌原有典型性状的措施。广义的复壮：是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常进行纯种的分离和生产性能测定工作，以期菌种的生产性能逐步提高。实际上是利用自发突变（正变）不断地从生产中选种。（答题只用广义）菌种保藏的原理目的方法原理：人为创造合适的环境条件，使微生物的代谢处于不活跃生长繁殖受抑制的休眠状态，尽可能减少其变异率，主要是低温、干燥、缺氧、营养缺乏等四方面的条件目的：1，使菌种不至于死亡绝种，不污染杂菌；2，使菌种保持优良的性状、高存活率、低变异率，以利于生产
6、研究交换使用。方法：斜面保藏、液体石蜡保藏、载体保藏、悬液保藏、冷冻干燥保藏、寄主保藏乳糖操纵子：乳糖操纵子在缺乏乳糖等诱导物时，由调节基因(lacI)编码的调节蛋白（即lac阻遏物）一直结合在操纵基因上，抑制着结构基因转录的进行。当细胞中有诱导物存在时，乳糖与阻遏蛋白相结合，使阻遏蛋白发生构象变化，结果降低了阻遏蛋白与操纵基因间的亲和力，使它不能继续结合在操纵子上，操纵子的“开关”被打开，结构基因的转录、翻译可顺利进行。使吸收和分解乳糖的酶诱导产生。当诱导物耗尽后，阻遏蛋白可再次与操纵基因结合，这时转录的“开关”又被关闭，酶就无法合成巴斯德效应：由于葡萄糖在有氧呼吸中获得的能量比无氧呼吸和发
7、酵时获得的多得多，所以兼性厌氧微生物在有氧条件下，终止厌氧发酵而转向有氧呼吸，这种呼吸抑制发酵的现象称之为巴斯德效应，其本质是能和与代谢调节的结果。所以酒精发酵的供氧条件：无氧（非重点）谷氨酸产生菌大多数的生理特性：生物素缺陷型，-酮戊二酸氧化能力弱，L-谷氨酸脱氢酶活性强，NADPH2再氧化能力欠缺，细胞膜通透性改变。谷氨酸产生菌发酵过程中生物素控制亚适量的原因：1，使得产生菌代谢失调，进行不完整TCA，在NH4+存在下，L-谷氨酸脱氢酶活性强，NADPH2再氧化能力弱，异柠檬酸裂解活力低，DCA循环支路封闭，转化为谷氨酸生产型；2，改变细胞膜的渗透性 ，使得谷氨酸不断分泌出细胞外除去谷氨酸
8、积累所引起的反馈调节3.亚适量时促进a-酮戊二酸合成、浓度过大：促进菌体生长，耗糖快，谷氨酸产量低。浓度过少，菌体生长缓慢，耗糖慢快，发酵周期长，谷氨酸产量低。谷氨酸的发酵条件：1、菌体生长期生长素应该足量，产酸期生长素亚适量；2、发酵前期低通风量，发酵中、后期高通风量；3、NH4+以连续流加的方式添加，碳氮比100：11时开始积累谷氨酸，100：21时大量积累，在菌体生长期碳氮比较高；4、具体生长期温度3032，产酸期3437；5、pH应该保持偏碱性，前期7.58.0，中后期7.07.66、发酵采用透光率在90以上的水解糖，接种量为2-5（加粗的比答）抗生素发酵调控中添加磷酸盐的目的：1、抑
9、制次级代谢产物前体的合成；2、抑制和足额次级代谢产物合成中关键酶的活性和合成；3、导致细胞能荷的改变前体：指微生物在代谢过程中其中某一代谢中间体的前一阶段的物质（这是个小题，看看就可以）发酵工程是利用微生物细胞的代谢过程生产有用的各种产物的过程，有三个核心部分：1、菌种的选育2、为菌种提供适宜条件，充分发挥菌种生产能力；3提取分离纯化发酵产物，提高产品质量。其中菌种是基础，发酵是关键，分离纯化是保障。微生物工程致力于研究和解决整个过程的工艺设备问题，将实验室和中试成果扩大大工业化生产。淀粉的糊化：淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性淀粉的老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新
10、的氢键的过程，也就是复结晶过程。淀粉的液化：在-淀粉酶作用下淀粉的可溶性增加，淀粉乳黏度急剧下降形成糊精及低聚糖的过程淀粉的糖化：利用糖化酶进一步将糊精及低聚糖转化为葡萄糖的过程连续灭菌（连消）：将配制好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时对培养及进行加热保湿冷却而实现灭菌，其灭菌温度126132总蒸汽压0.140.MPa为宜实罐灭菌（间歇灭菌）：配制好的培养基放置于发酵罐或其他装置，通入蒸气将培养基和设备一起加热，达到预期灭菌温度后维持一段时间，再冷却到发酵温度的湿热灭菌过程发酵阶段碳氮比的控制：一般来说菌体生长期，氮源要多一些，发酵阶段，碳源要多一些，而且应该适时补料，例如谷氨酸发酵时4
11、:1的碳氮比（2%葡萄糖，0.5%尿素）菌体大量繁殖，3:1时谷氨酸大量积累。另外，微生物利用营养物质有三方面作用：构成菌体，形成各种代谢产物，提供能量。下游加工特点：1、发酵液是复杂的多相系统，固液分离困难（系统多相性）；2、目的产物含量低而对纯度要求高且不稳定，故要求温和的且有较高收率的分离纯化操作（产物不稳定性）；3、发酵液含有与目的产物理化性质相近的杂质，增加分离纯化难度（杂质分离复杂）；4、为适应复杂的发酵工程要有相适应的下游加工工艺已保证产品的纯度和质量（工艺适应性）发酵液实验室常用的固液分离方法：过滤、离心、膜分离、双水相萃取、扩张吸附细胞破碎方法：物理（高速匀浆、挤压、高速珠磨
12、、超声破碎） 化学（渗透冲击、增溶） 生物（酶溶常用酶溶菌酶、蛋白酶、-1,3-葡聚糖酶等另P118页）盐析：在高浓度中性盐存在下，是生物分子在水溶液中的溶解度降低而产生沉淀盐溶：将中性盐加入蛋白质溶液中，开始蛋白质溶解度随盐浓度增加而增加盐析的机理及影响盐析的因素机理：与蛋白质竞争水分子降低用于溶解蛋白质的有效水量减弱蛋白质的水合度，破坏蛋白质的水化膜降低其溶解度；中和蛋白质电性，减弱蛋白质之间排斥，降低溶解度；引起原本在蛋白质周围有序排列的水分子的极化，降低水的活度。 影响盐析的主要因素 1）蛋白质浓度高浓度pr溶液，可减少盐的用量；但共沉严重;低浓度pr溶液， 需用较多的盐，共沉作用较轻
13、。2）离子强度和种类高盐浓度则盐析，离子强度越大，蛋白质的溶解度越低；盐析剂种类很多，不同种类的盐对蛋白溶解度的影响是不同的:离子半径小且电荷高的离子对盐析作用的影响较强，离子半径较大而电荷低的离子影响较弱；不同种类的盐对溶解度的影响，主要是对Ks值的影响，Ks值越大，该盐的盐析效果越好。3）温度温度是影响溶质溶解度的重要因素，升高温度可以增加许多无机盐和小分子有机化合物的溶解度；但在高盐浓度中，蛋白质等生物大分子物质的溶解度随温度的升高反而减小,这主要是因为蛋白质分子失水时则放热；温度升高有利于蛋白质失水沉淀。4）pH盐析pH的选择要以不降低产物的活性为原则；由于蛋白质在等电点时最易沉淀，故
14、可选择等电点的pH作为盐析pH萃取：利用不同物质在选定溶剂中溶解度不同来分离混合物中组分的方法萃取影响条件：pH、温度、盐析作用、溶剂性质带溶剂：与目的产物形成复合物而易溶于溶剂并可在一定条件下分解得到目的产物的物质乳化：萃取过程中一相分散在另一相中形成乳浊液的现象去乳试剂：十二烷基磺酸钠（SDS）和溴代烷基吡啶常用双水相萃取系统：高聚物/高聚物（PEG/葡聚糖）； 高聚物/无机盐（PEG/硫酸盐）双水相萃取影响条件：成相聚合物的相随分子质量，成相聚合物的浓度，盐的种类和浓度，pH，温度结晶：物质从液态或气态形成晶体的过程，是制备高纯度固体物质特别是小分子物质的重要方法结晶的过程：饱和溶液的形
15、成，晶核形成，晶体的生长（溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。）结晶的方法：冷却结晶、浓缩结晶、化学反应结晶、盐析结晶饱和溶液：溶液中溶质的浓度为溶质溶解度时的溶液过饱和溶液：溶质浓度超过其溶解的的溶液固定化酶（细胞）：将水溶性的酶（或整个细胞）用水不溶性的载体媳妇交联或包埋起来，这种酶(或细胞)称水不溶酶（或细胞）或固定化酶（细胞）固定化酶的方法：吸附（物理吸附、离子吸附）、交联、包埋（凝胶包埋、半透膜包埋、纤维包埋）、共价键结合（重氮法、溴化氰法）吸附法和共价键结合法又可统称为载体结合法。固定化细胞的制备方法：1. 不用载体的细胞固定 用适当的方法处理不加载体直接使用或加絮凝剂与添加剂共同成型。将细胞在适当的温度下处理使细胞膜蛋白变性，但不使酶变性而使酶固定于细胞内的方法。2 包埋法：琼脂凝胶包埋法 海藻酸钠凝胶包埋法 聚丙烯酰胺凝胶包埋法固定化细胞的特性及优缺点：特点：活力低于游离细胞(醋酸杆菌例外)，最适温度一般于游离细胞差不多，稳定性优于游离细胞半衰期高于游离细胞，最适pH因载体不同而有差异（带负电载体较游离的细胞高，带正电的则低
