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(lèi)型 微生物產(chǎn)品的四大類(lèi)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(guò)微生物細(xì)胞轉(zhuǎn)化的類(lèi)型（藥物、激素） 、微生物分泌的蛋白和酶類(lèi)。微生物工程的發(fā)展簡(jiǎn)史 微生物工程的發(fā)展簡(jiǎn)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(gè)通過(guò)顯微鏡觀察到用肉眼看不見(jiàn)的微生物，包括細(xì)菌、酵母等。2.1857

2、 年法國(guó)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(guó)的畢希納進(jìn)一步證明酶對(duì)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(guó)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(shí)，找出限速步驟

3、，進(jìn)行遺傳操作 2.代謝工程的設(shè)計(jì)：改變代謝途徑，擴(kuò)展代謝途徑，轉(zhuǎn)移或構(gòu)建新的代謝途徑。三、菌種的來(lái)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(yàn)方案設(shè)計(jì) 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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)或不利于其他菌型生長(zhǎng)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?zhuān)鹤匀贿x育： 自然選育：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過(guò)程。誘變育種 誘變育種：利用各種被稱(chēng)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(guò)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(jìn)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(gè)新細(xì)胞的技術(shù)。即實(shí)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(lèi)似物，與堿基反應(yīng)的物質(zhì)、在 DNA 分子中插入或缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基） 、生物誘變劑（噬菌體，轉(zhuǎn)座子） 。4.誘變育種的基本過(guò)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(kuò)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(zhǎng)和代謝活動(dòng)處于極低水平，不易發(fā)生變異和死亡，可長(zhǎng)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(hù)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(wú)芽孢的） 、酵

8、母、霉菌孢子、放線(xiàn)菌孢子和病毒等，因此是目前廣泛采用的好方法。其缺點(diǎn)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(dá)-196℃ ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度（-130℃ ） ，此時(shí)，菌種的代謝活動(dòng)停止，化學(xué)作用亦隨之消失。注意點(diǎn)：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(yíng)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(gè)月 個(gè)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(hù)劑， 甘油或二甲基亞砜作為保護(hù)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(hù)劑；保存期長(zhǎng) ℃；保護(hù)劑；保存期長(zhǎng)六、培養(yǎng)基1.培養(yǎng)基的類(lèi)型：根據(jù)來(lái)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(dòng)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(qiáng)，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(wú)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(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的抗性而

12、設(shè)計(jì)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(mǎn)足菌種生長(zhǎng)用的。營(yíng)養(yǎng)豐富，氮源、維生素比例較高。發(fā)酵培養(yǎng)基：滿(mǎn)足大生產(chǎn)中大量菌體生長(zhǎng)和繁殖以及代謝產(chǎn)物積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。2 微生物培養(yǎng)基的成分（常用的種類(lèi)，作用，類(lèi)型）：碳源，氮源，無(wú)機(jī)鹽，微量元素，生長(zhǎng)因子，促進(jìn)劑和抑制劑，前體和水。3 常用碳源：糖類(lèi)、脂類(lèi)、有機(jī)酸、低碳醇。糖類(lèi)：葡萄糖（純葡萄糖、水解淀粉） ，乳糖（純?nèi)樘?、乳清粉?，淀粉（大麥