微生物代謝調節(jié)

1、檢測檢測 1、寫出硝化細菌和根瘤菌的碳源和氮源。、寫出硝化細菌和根瘤菌的碳源和氮源。 2、氮源的主要作用。、氮源的主要作用。 3、哪些物質可作為生長因子（、哪些物質可作為生長因子（4種以上）？種以上）？ 4、谷氨酸生產中、谷氨酸生產中C/N為為3：1時，結果如何？時，結果如何？ 5、從混合菌中篩選真菌、金黃色葡萄球菌、根、從混合菌中篩選真菌、金黃色葡萄球菌、根 瘤菌、光合細菌可分別對培養(yǎng)基做什么處理？瘤菌、光合細菌可分別對培養(yǎng)基做什么處理？ 6、如何鑒別飲用水是否存在大腸桿菌？、如何鑒別飲用水是否存在大腸桿菌？ 1：下列有關于微生物酶的敘述中，正確的是：下列有關于微生物酶的敘述中，正確的是(

2、) A.組成酶是胞內酶，誘導酶是胞外酶組成酶是胞內酶，誘導酶是胞外酶 B.誘導酶的合成除取決于誘導物以外，還取決于細胞內誘導酶的合成除取決于誘導物以外，還取決于細胞內 所含有的基因所含有的基因 C.組成酶的合成只受細胞內遺傳物質的控制，與環(huán)境中組成酶的合成只受細胞內遺傳物質的控制，與環(huán)境中 營養(yǎng)成分無關營養(yǎng)成分無關 D.誘導酶在微生物需要時合成，不需要時就停止合成。誘導酶在微生物需要時合成，不需要時就停止合成。 2.在一個合成連鎖反應在一個合成連鎖反應 F G H I J 中，如果中，如果 酶酶2失效，在這種情況下要使細菌能夠生長，我們至少要向培失效，在這種情況下要使細菌能夠生長，我們至少要向

3、培 養(yǎng)液中加入的物質是養(yǎng)液中加入的物質是( ) 酶酶1 酶酶2 酶酶3 酶酶4 A. F B. G C. G和和H D. H 3.下表的資料表明了細菌在不同的培養(yǎng)基上的生長情況下表的資料表明了細菌在不同的培養(yǎng)基上的生長情況(S、C、 M為簡單培養(yǎng)基，為簡單培養(yǎng)基，U、V、X、Y、Z代表加入的培養(yǎng)基的不同代表加入的培養(yǎng)基的不同 物質物質)，根據結果判斷細菌不能合成的物質（表示生長良好，根據結果判斷細菌不能合成的物質（表示生長良好， 表示不能生長）是表示不能生長）是( ) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基生長狀態(tài)生長狀態(tài) S、C、M S、C、M V Z S、C、M U Y S、C、M Z X S、C、M V Y S、

4、C、M U X S、C、M Y Z U V Y Z 微生物的共性：微生物的共性： 1、體積小、面積大。、體積小、面積大。使其具有一個巨大的營養(yǎng)物使其具有一個巨大的營養(yǎng)物 吸收面、代謝物的排泄面和環(huán)境信息的接受面。吸收面、代謝物的排泄面和環(huán)境信息的接受面。 2、吸收快轉化快。、吸收快轉化快。為高速生長繁殖和生產大量代為高速生長繁殖和生產大量代 謝產物提供物質基礎。人類對謝產物提供物質基礎。人類對 微生物的利用主要體微生物的利用主要體 現(xiàn)在生物化學轉化能力?，F(xiàn)在生物化學轉化能力。 3、生長旺、繁殖快。、生長旺、繁殖快。在發(fā)酵工業(yè)上具重要意義。在發(fā)酵工業(yè)上具重要意義。 4、適應強，易變異。、適應強，

5、易變異。菌種的選育?？顾幬⑸锏某鼍N的選育?？顾幬⑸锏某?現(xiàn)?，F(xiàn)。 5、分布廣，種類多。（、分布廣，種類多。（10萬）萬） 選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 酵母菌、霉菌等真菌酵母菌、霉菌等真菌 金黃色葡萄球菌金黃色葡萄球菌 固氮微生物固氮微生物 自養(yǎng)型微生物自養(yǎng)型微生物 分離分離 分離分離 分離分離 分離分離 返回返回 加入青霉素的培養(yǎng)基加入青霉素的培養(yǎng)基 加入高濃度食鹽的培養(yǎng)基加入高濃度食鹽的培養(yǎng)基 無氮培養(yǎng)基無氮培養(yǎng)基 無碳培養(yǎng)基無碳培養(yǎng)基 雜交瘤細胞雜交瘤細胞 分離分離 加入氨基喋呤、次黃嘌呤和加入氨基喋呤、次黃嘌呤和 胸腺嘧啶核苷的培養(yǎng)基：胸腺嘧啶核苷的培養(yǎng)基： 加入青霉素等抗生素的培養(yǎng)基加

6、入青霉素等抗生素的培養(yǎng)基 導入了目的基因導入了目的基因 的受體細胞的受體細胞 分離分離 若硝化細菌、圓褐固氮菌、固氮的藍藻混合若硝化細菌、圓褐固氮菌、固氮的藍藻混合 在一起，我們配置什么樣的培養(yǎng)基可以將三在一起，我們配置什么樣的培養(yǎng)基可以將三 種微生物分離？種微生物分離？ 碳源碳源氮源氮源能源能源 硝化細菌硝化細菌 圓褐固氮圓褐固氮 菌菌 固氮的固氮的 藍藻藍藻 CO2 糖類等含碳糖類等含碳 有機物有機物 CO2 氨氨 N2 氨氨 有機物有機物 光光 N2 步驟：步驟： 1. 配制培養(yǎng)基：配制培養(yǎng)基： 取三個培養(yǎng)皿取三個培養(yǎng)皿,編號為編號為 a、b、c， a培養(yǎng)皿：培養(yǎng)皿： b培養(yǎng)皿：培養(yǎng)皿：

7、 c培養(yǎng)皿：培養(yǎng)皿： 無碳、無氮、水、無機鹽、生長因子無碳、無氮、水、無機鹽、生長因子 糖類、無氮、水、無機鹽、生長因子糖類、無氮、水、無機鹽、生長因子 無碳、無碳、 氨、氨、 水、無機鹽、生長因子水、無機鹽、生長因子 2. 滅菌（高壓）：滅菌（高壓）： 3. 接種：接種： a、b、c培養(yǎng)皿中均接種培養(yǎng)皿中均接種硝化細菌、圓褐固氮菌、固氮的藍藻硝化細菌、圓褐固氮菌、固氮的藍藻 4. 培養(yǎng)觀察（菌落）培養(yǎng)觀察（菌落）: b培養(yǎng)皿和 培養(yǎng)皿和a培養(yǎng)皿：培養(yǎng)皿： 無光處培養(yǎng)無光處培養(yǎng) c 培養(yǎng)皿：培養(yǎng)皿： 在有光處培養(yǎng)在有光處培養(yǎng) 結果：結果： 看到不同類型菌落生長看到不同類型菌落生長 結論：結論：

8、 a培養(yǎng)基分離出培養(yǎng)基分離出硝化細菌硝化細菌 c培養(yǎng)基分離出培養(yǎng)基分離出固氮的藍藻固氮的藍藻 b培養(yǎng)基分離出培養(yǎng)基分離出圓褐固氮菌圓褐固氮菌 代謝代謝 淀淀粉酶可以通過微生物發(fā)酵生產。為了提高酶的 產量，請你設計一個實驗，利用誘變育種方法，獲 得產生淀粉酶較多的菌株。 寫出主要實驗步驟。 根據誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變不定向性的特點預 期 實驗結果。 （提示：生產菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上，隨 著生長可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落 周圍形成透明圈） 練習：練習： 主要實驗步驟：主要實驗步驟： 第一步：將培養(yǎng)好的生產菌株分為兩組，一組用一第一步：將培養(yǎng)好的生產菌株分為兩組，一組用一 定劑量

9、的誘變劑處理，另一組不處理做對照。定劑量的誘變劑處理，另一組不處理做對照。 第二步：第二步：制備制備含淀粉的含淀粉的固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基。 第三步：把誘變組的大量菌株第三步：把誘變組的大量菌株接種接種于多個含淀粉的于多個含淀粉的 固體培養(yǎng)基上，同時接種對照組，固體培養(yǎng)基上，同時接種對照組，相同條件下培相同條件下培 養(yǎng)養(yǎng)。 第四步：第四步：比較比較兩組菌株菌落周圍透明圈的大小，選兩組菌株菌落周圍透明圈的大小，選 出透明圈變大的菌株。出透明圈變大的菌株。 預期實驗結果：預期實驗結果： a.a. 由于誘發(fā)突變率低，誘變組中絕大多數菌落周圍由于誘發(fā)突變率低，誘變組中絕大多數菌落周圍 的透明圈大小與對照

10、組相同。的透明圈大小與對照組相同。 b. b. 由于誘發(fā)突變不定向性，誘變組中極少數菌落周由于誘發(fā)突變不定向性，誘變組中極少數菌落周 圍的透明圈與對照組相比變大或變小。圍的透明圈與對照組相比變大或變小。 二、微生物的代謝二、微生物的代謝 思考思考:什么是新陳代謝什么是新陳代謝? 生物體內全部有序化學變化的總稱生物體內全部有序化學變化的總稱.包括物質代包括物質代 謝和能量代謝謝和能量代謝. 二、微生物的代謝二、微生物的代謝 (一一) 代謝特點：代謝特點： V S = 4 R2 4/3 R3 = 3 R 相對表面積大，相對表面積大， 對物質的轉化利用快。對物質的轉化利用快。 利于與外界環(huán)境進行物質

11、交換利于與外界環(huán)境進行物質交換, 異常旺盛異常旺盛 閱讀閱讀P82微生物的代謝產物，比較初級代謝微生物的代謝產物，比較初級代謝 產物和次級代謝產物的異同。產物和次級代謝產物的異同。 葡萄糖葡萄糖 谷氨酸谷氨酸 棒狀桿菌棒狀桿菌 中間產物中間產物 谷氨酸谷氨酸 谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 抑制抑制過量過量 過少過少抑制作用解除抑制作用解除 反饋調節(jié)反饋調節(jié) 酶活性酶活性 內內 容容 初級代謝產物初級代謝產物次級代謝產物次級代謝產物 不不 同同 點點 是否必需是否必需 產生階段產生階段 菌種特異菌種特異 性性 種種 類類 存在部位存在部位 胞內胞內胞內或胞外胞內或胞外 是是 否否 生命始終生命始終生

12、長到一定階段生長到一定階段 無無有有 氨基酸氨基酸 多糖多糖 脂類脂類 核苷酸核苷酸 維生素等維生素等 抗生素抗生素 毒素毒素 激素激素 色素等色素等 相相 同同 點點 均在微生物調節(jié)下有步驟的產生均在微生物調節(jié)下有步驟的產生 亮白曲霉原來不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，亮白曲霉原來不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖， 實例實例1、 亮白曲霉合成蔗糖酶的調節(jié)亮白曲霉合成蔗糖酶的調節(jié) 胞內酶胞內酶 組成酶組成酶 誘導酶誘導酶 但如果在培養(yǎng)基內加入蔗糖，一段時間后可合成蔗糖但如果在培養(yǎng)基內加入蔗糖，一段時間后可合成蔗糖 酶，并利用蔗糖。酶，并利用蔗糖。 （二）微生物代謝的調節(jié)（二）微生物代謝的調節(jié)

13、 實例實例2、大腸桿菌合成異亮氨酸的調節(jié)、大腸桿菌合成異亮氨酸的調節(jié) 蘇氨酸蘇氨酸 蘇氨酸脫氫酶蘇氨酸脫氫酶 a酮丁酸酮丁酸異亮氨酸異亮氨酸 當異亮氨酸積累過量，會抑制蘇氨酸脫氫酶的活性，當異亮氨酸積累過量，會抑制蘇氨酸脫氫酶的活性， 異亮氨酸合成停止。異亮氨酸合成停止。 結論：微生物完成代謝的調控是通過調節(jié)結論：微生物完成代謝的調控是通過調節(jié) 酶酶實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。 實例實例1：通過調節(jié)酶的活性，控制代謝過程。：通過調節(jié)酶的活性，控制代謝過程。 實例實例2：通過控制酶的合成，控制代謝過程。：通過控制酶的合成，控制代謝過程。 微生物代謝調節(jié)的主要方式：微生物代謝調節(jié)的主要方式： 酶合成的調節(jié)酶合

14、成的調節(jié) 酶活性的調節(jié)酶活性的調節(jié) 閱讀微生物代謝調節(jié)，思考以下問題閱讀微生物代謝調節(jié)，思考以下問題 1、組成酶和誘導酶的區(qū)別、組成酶和誘導酶的區(qū)別 2、酶合成調節(jié)的對象、結果、酶合成調節(jié)的對象、結果 3、酶合成調節(jié)的本質、酶合成調節(jié)的本質 4、酶合成調節(jié)的意義、酶合成調節(jié)的意義 5、酶活性調節(jié)的對象、結果、酶活性調節(jié)的對象、結果 6、酶活性調節(jié)的機制、酶活性調節(jié)的機制 7、酶活性調節(jié)的特點、酶活性調節(jié)的特點 8、酶活性調節(jié)的意義、酶活性調節(jié)的意義 微生物代謝的調節(jié)微生物代謝的調節(jié)酶的調節(jié)酶的調節(jié) 組成酶組成酶: 誘導酶誘導酶: 一直存在，合成只受基因控制一直存在，合成只受基因控制 存在誘導物

15、才能合成、存在，存在誘導物才能合成、存在， 合成受基因與誘導物共同控制合成受基因與誘導物共同控制 1.酶合成的調節(jié)酶合成的調節(jié) （2）調節(jié)對象）調節(jié)對象: （4）調節(jié)的結果）調節(jié)的結果: （6）意義：）意義：既保證代謝需要，又避免細胞內物質和能量 既保證代謝需要，又避免細胞內物質和能量 浪費，增強適應性。浪費，增強適應性。 誘導酶誘導酶 酶的種類增多酶的種類增多 （1）胞內酶）胞內酶: （3）酶合成調節(jié)的機制（本質）酶合成調節(jié)的機制（本質） 內因：基因表達的調控，內因：基因表達的調控， 外因：有誘導物存在外因：有誘導物存在 (5)特點特點: 間接、緩慢間接、緩慢 2.酶活性的調節(jié)酶活性的調節(jié)：

16、 （1） 調節(jié)的對象：調節(jié)的對象： （2）調節(jié)的結果：）調節(jié)的結果： （3）酶活性調節(jié)的機制：）酶活性調節(jié)的機制： 通過酶與代謝物質的可逆性結合進行調節(jié)通過酶與代謝物質的可逆性結合進行調節(jié) （4）調節(jié)的特點：）調節(jié)的特點： 快速、精確快速、精確 （5）調節(jié)的意義：）調節(jié)的意義：避免代謝產物積累過多。避免代謝產物積累過多。 組成酶和誘導酶的催化能力，組成酶和誘導酶的催化能力， 酶活性發(fā)生變化；酶活性發(fā)生變化； 代謝產物過量：與酶結合代謝產物過量：與酶結合抑制活性抑制活性 代謝產物減少：與酶分離代謝產物減少：與酶分離恢復活性恢復活性 檢測：檢測： 1、微生物代謝旺盛的原因、微生物代謝旺盛的原因 2

17、、寫出四種次級代謝產物的名稱、寫出四種次級代謝產物的名稱 3、微生物代謝調節(jié)的二種方式、微生物代謝調節(jié)的二種方式 4、誘導酶合成的內、外因、誘導酶合成的內、外因 5、微生物如何改變酶的活性、微生物如何改變酶的活性 酶合成的調節(jié)和酶活性的調節(jié)的比較酶合成的調節(jié)和酶活性的調節(jié)的比較 避免代謝產物的避免代謝產物的 積累積累 避免物質和能量避免物質和能量 浪費，增強適應浪費，增強適應 意義意義 快速、精細快速、精細間接、緩慢間接、緩慢特點特點 反饋性調節(jié)反饋性調節(jié)對基因表達的調對基因表達的調 控控 調節(jié)機制調節(jié)機制 酶的活性酶的活性誘導酶的合成誘導酶的合成調節(jié)對象調節(jié)對象 酶活性的調節(jié)酶活性的調節(jié)酶合

18、成的調節(jié)酶合成的調節(jié) 合成條件合成條件 基因和誘導物基因和誘導物 只基因控制只基因控制 調節(jié)結果調節(jié)結果酶種類的增加酶種類的增加酶活性的改變酶活性的改變 （三）微生物代謝的人工控制（三）微生物代謝的人工控制 改變改變微生物的微生物的遺傳特性（內因）遺傳特性（內因） 控制控制發(fā)酵發(fā)酵條件（外因）條件（外因） 人工控制微生物代謝的目的：最大限度積累人工控制微生物代謝的目的：最大限度積累 對人類有用的代謝產物。對人類有用的代謝產物。 天冬氨酸天冬氨酸 中間產物中間產物I 中間產物中間產物II 高絲氨酸高絲氨酸 高絲氨酸脫氫酶高絲氨酸脫氫酶 甲硫氨酸甲硫氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 賴氨酸賴氨酸 天冬氨酸天冬氨

19、酸 激酶（活性）激酶（活性） 黃色短桿菌：黃色短桿菌： 人工誘變人工誘變 不能合成不能合成 1.改變改變微生物的微生物的遺傳特性（人工誘變）遺傳特性（人工誘變） (1)發(fā)酵概念發(fā)酵概念: 通過微生物的培養(yǎng)通過微生物的培養(yǎng),大量生產各種代謝產物大量生產各種代謝產物 的過程。的過程。 (2) 發(fā)發(fā) 酵酵 種種 類類 按培養(yǎng)基物理狀態(tài)分按培養(yǎng)基物理狀態(tài)分: 固體發(fā)酵、液體發(fā)酵固體發(fā)酵、液體發(fā)酵 按所生成產物分按所生成產物分:氨基酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵、 氨基酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵、 維生素發(fā)酵維生素發(fā)酵 按對氧的需求分按對氧的需求分 需氧發(fā)酵需氧發(fā)酵 厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵 （如氨基酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵）（如氨基酸

20、發(fā)酵、抗生素發(fā)酵） （如乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵）（如乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵） 2.控制發(fā)酵條件控制發(fā)酵條件 3.改變細胞膜的通透性：改變細胞膜的通透性： ：控制溫度、：控制溫度、 PH、氧、氧 常用試劑氯化鈣常用試劑氯化鈣 NH4+ 葡萄糖葡萄糖 中間產物中間產物 a酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 脫氫酶脫氫酶 谷氨酸谷氨酸 抑抑 制制 谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌 增大細胞膜的增大細胞膜的 通透性，使谷通透性，使谷 氨酸迅速釋放氨酸迅速釋放 到細胞外，從到細胞外，從 而解除對谷氨而解除對谷氨 酸脫氫酶的抑酸脫氫酶的抑 制。制。 下列關于微生物代謝調節(jié)的正確說法下列關于微生物代謝調節(jié)的正確說法: A、

21、酶活性的調節(jié)比酶合成的調節(jié)更精確、更快速、酶活性的調節(jié)比酶合成的調節(jié)更精確、更快速 B、誘導酶一旦產生，其活性就一直保持下去、誘導酶一旦產生，其活性就一直保持下去 C、在微生物體內，一般先進行酶合成的調節(jié)，再進行、在微生物體內，一般先進行酶合成的調節(jié)，再進行 酶活性的調節(jié)酶活性的調節(jié) D、組成酶一旦產生，其活性就一直保持下去、組成酶一旦產生，其活性就一直保持下去 A 研究高等生物的生研究高等生物的生 長規(guī)律通常以什么長規(guī)律通常以什么 為對象？為對象？ 微生物的生長規(guī)律微生物的生長規(guī)律 是否可以以個體為是否可以以個體為 研究對象？研究對象？ （1）生長不明顯）生長不明顯 （2）持續(xù)時間短）持續(xù)時

22、間短 （3）生長和繁殖交替進行，難以劃清界限）生長和繁殖交替進行，難以劃清界限 研究微生物生長的對象-群體 三三.微生物的生長微生物的生長 個體個體 選修選修84頁頁 將少量同種細菌接種將少量同種細菌接種 到液體培養(yǎng)基中到液體培養(yǎng)基中 容積恒定容積恒定 定期檢測培養(yǎng)基中細定期檢測培養(yǎng)基中細 菌群體的生長情況菌群體的生長情況 于適宜條件下于適宜條件下 培養(yǎng)培養(yǎng) 如何測定？如何測定？ (1)計數計數: (2)稱重稱重: (一一)研究微生物生長的方法研究微生物生長的方法 群體 測細胞數目測細胞數目 測細菌的細胞總重量（干重或濕重）測細菌的細胞總重量（干重或濕重） 1.培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法:人工培養(yǎng)人工培

23、養(yǎng) (恒定容積的液體培養(yǎng)基恒定容積的液體培養(yǎng)基) 2.測定方法測定方法: （涂片計數法（涂片計數法、 血球板計數法血球板計數法） 細細 菌菌 數數 目目 的的 對對 數數 時間時間 1 2 3 4 調整期調整期 對數期對數期穩(wěn)定期穩(wěn)定期衰亡期衰亡期 （適應（適應 新環(huán)境新環(huán)境） (條件適宜條件適宜) （生存條件惡化（生存條件惡化） （生存條件極度惡化（生存條件極度惡化） 選修選修84頁圖頁圖 “J”型型 曲曲 線線 “S”型型 曲曲 線線 種群數量種群數量 調整期調整期 生長速度：生長速度： 形形 態(tài)：態(tài)： 生生 理：理： 原原 因：因： 調整期長短：調整期長短： 一般不立即進行細胞分裂一般不

24、立即進行細胞分裂 體積增長較快體積增長較快 代謝旺盛，大量合成細胞需要的代謝旺盛，大量合成細胞需要的酶酶 類、類、ATP和其他成分和其他成分 調整或適應新環(huán)境，合成誘導酶調整或適應新環(huán)境，合成誘導酶 菌種的遺傳特性菌種的遺傳特性 菌種的生長階段菌種的生長階段對數期對數期 培養(yǎng)基的成分培養(yǎng)基的成分與原培養(yǎng)基同與原培養(yǎng)基同. （適應新環(huán)境）（適應新環(huán)境） 85頁頁 對數期對數期 增長速度：增長速度： 形態(tài)結構：形態(tài)結構： 生理特征：生理特征： 應用：應用： 代謝旺盛代謝旺盛 快速分裂（等比數列快速分裂（等比數列 NtN02t） 常作為生產用的菌種和科研材料常作為生產用的菌種和科研材料 穩(wěn)定穩(wěn)定 (

25、條件適宜條件適宜) 穩(wěn)定期穩(wěn)定期 速度：速度： 原因：原因： 數量：數量： 生理：生理： 形態(tài)：形態(tài)： 繁殖率繁殖率死亡率死亡率 菌體數目達到最高菌體數目達到最高(種內斗爭最劇烈種內斗爭最劇烈) 細胞內大量積累代謝產物細胞內大量積累代謝產物(次級代謝產物次級代謝產物) 某些產芽孢的細菌開始形成芽孢某些產芽孢的細菌開始形成芽孢 培養(yǎng)基營養(yǎng)物質有限，有害代謝產物大量積累培養(yǎng)基營養(yǎng)物質有限，有害代謝產物大量積累 （生存條件惡化）（生存條件惡化） 衰亡期衰亡期 開始釋放開始釋放次級次級代謝產物代謝產物 數量：數量： 形態(tài)：形態(tài)： 代謝：代謝： 繁殖率死亡率、繁殖率死亡率、菌體數目急劇菌體數目急劇下降下

26、降 細胞形態(tài)多樣，甚至畸形，細胞開細胞形態(tài)多樣，甚至畸形，細胞開 始解體始解體 （生存條件極度惡化）（生存條件極度惡化） 3.細菌群體生長曲線中細菌群體生長曲線中 與種群數量變化的與種群數量變化的“J”形曲線相似的形曲線相似的 ； 與種群數量變化的與種群數量變化的“S”形曲線相似形曲線相似 的的 ； 種內斗爭最激烈的階段：種內斗爭最激烈的階段： ； 與無機環(huán)境斗爭最激烈的階段：與無機環(huán)境斗爭最激烈的階段： ； 幾乎不存在種內斗爭的階段：幾乎不存在種內斗爭的階段： 。 調整期調整期+對數期對數期 調整期調整期+對數期對數期+穩(wěn)定期穩(wěn)定期 穩(wěn)定期穩(wěn)定期 衰亡期衰亡期 調整期調整期+對數期對數期 生

27、產上常用生產上常用對數期對數期的細菌作為菌種，以的細菌作為菌種，以縮短生產周期縮短生產周期。 在在穩(wěn)定期穩(wěn)定期適當補充營養(yǎng)物質，有助于延長該期、提高適當補充營養(yǎng)物質，有助于延長該期、提高 代謝產物的產量代謝產物的產量. 1.處于對數期的細菌，生長繁殖速率快，代謝旺盛處于對數期的細菌，生長繁殖速率快，代謝旺盛 2.進入穩(wěn)定期后，抗生素等代謝產物逐漸增多進入穩(wěn)定期后，抗生素等代謝產物逐漸增多 培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法: 連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)： 在一個流動裝置中，以一定速度不斷添加新的培養(yǎng)基，在一個流動裝置中，以一定速度不斷添加新的培養(yǎng)基， 同樣以一定速度不斷放出老的培養(yǎng)基，同樣以一定速度不斷放出老的培養(yǎng)基，

28、以保證微生物的營養(yǎng)物質需要，以保證微生物的營養(yǎng)物質需要， 使微生物保持較長時間的高速生長。使微生物保持較長時間的高速生長。 并排出部分有害代謝產物，并排出部分有害代謝產物， 應用應用: 意義意義: : （五）影響因素 連續(xù)培養(yǎng)法連續(xù)培養(yǎng)法 排除環(huán)境中排除環(huán)境中 的代謝廢物的代謝廢物 補充營養(yǎng)物質補充營養(yǎng)物質 微生物的生長速率隨溫度的上升而加快微生物的生長速率隨溫度的上升而加快 細胞內的蛋白質和核酸等發(fā)生了不可逆的破壞。細胞內的蛋白質和核酸等發(fā)生了不可逆的破壞。 微生物的生長速率會急劇下降微生物的生長速率會急劇下降 1 1、溫、溫 度度 （1 1）微生物生長最旺盛時的溫度叫最適）微生物生長最旺盛

29、時的溫度叫最適 生長溫度生長溫度 （2）在最適生長溫度范圍內）在最適生長溫度范圍內 （3）最適生長溫度以后）最適生長溫度以后 (五五)影響微生物生長的環(huán)境因素（外因）影響微生物生長的環(huán)境因素（外因） 多數細菌：多數細菌：6.57.5；真菌：；真菌：5.06.0；放；放 線菌：線菌：7.5-8.5。 影響酶的活性、細胞膜的穩(wěn)定性等影響酶的活性、細胞膜的穩(wěn)定性等 影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收等。影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收等。 2、pH （1）每種微生物的最適）每種微生物的最適pH不同不同 （2）超過最適）超過最適pH范圍以后范圍以后 多種細菌和大多數真菌多種細菌和大多數真菌 某些鏈球菌等某些鏈球菌等

30、 某些產甲烷桿菌某些產甲烷桿菌 酵母菌酵母菌 3、氧氧 (1)好氧型微生物好氧型微生物 (2)厭氧型微生物厭氧型微生物 (3)嚴格厭氧微生物嚴格厭氧微生物 (4)兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物 1、生產實踐中為大量獲取抗生素，應采取哪些措施？、生產實踐中為大量獲取抗生素，應采取哪些措施？ 采取補充營養(yǎng)物質、加入緩沖液調節(jié)采取補充營養(yǎng)物質、加入緩沖液調節(jié)pH、調整溫、調整溫 度等方法延長穩(wěn)定期。度等方法延長穩(wěn)定期。 2、根據影響微生物生長的主要環(huán)境因素，可以、根據影響微生物生長的主要環(huán)境因素，可以 采取哪些滅菌方法？采取哪些滅菌方法？ 高溫滅菌、強酸、強堿滅菌。高溫滅菌、強酸、強堿滅菌。 分析與思

31、考：分析與思考： 練習：練習： 請設計一個實驗，來測定微生物生長所需最適請設計一個實驗，來測定微生物生長所需最適PH。 原理原理:當培養(yǎng)基的當培養(yǎng)基的PH高于或低于某種微生物的最適高于或低于某種微生物的最適PH 時，時， 答：答： 它的生長就會受到抑制。它的生長就會受到抑制。 因此可以配置出不同因此可以配置出不同PH的培養(yǎng)基，的培養(yǎng)基， 步驟步驟:配制配制PH為為3、5、7、9、11的培養(yǎng)基，編號的培養(yǎng)基，編號 經滅菌、接種，經滅菌、接種， 在適宜的在適宜的 環(huán)境條件下進行培養(yǎng)。環(huán)境條件下進行培養(yǎng)。 觀察在不同觀察在不同PH 的培養(yǎng)基上的培養(yǎng)基上 微生物的生長情況。微生物的生長情況。 結論結論

32、:其中生長良好的那個培養(yǎng)基的其中生長良好的那個培養(yǎng)基的PH ， 就是這種微生物的最適就是這種微生物的最適PH 。 血球板計數法血球板計數法 涂片計數法涂片計數法 四四 學習微生物學習微生物(細菌細菌)的培養(yǎng)技術（實驗）的培養(yǎng)技術（實驗） 實驗原理實驗原理 選修選修87頁頁 1.配制培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基: 根據微生物的需要選擇原料配制培養(yǎng)基根據微生物的需要選擇原料配制培養(yǎng)基,并調節(jié)并調節(jié)PH值適宜。值適宜。 2.滅菌滅菌 培養(yǎng)基培養(yǎng)基高壓蒸汽高壓蒸汽滅菌滅菌 接種環(huán)接種環(huán)(針針) 火焰燒灼火焰燒灼滅菌滅菌 手手 酒精酒精(75%)滅菌滅菌 3.接種培養(yǎng)接種培養(yǎng): 將菌種將菌種接種接種在在徹底滅菌徹底

33、滅菌的培養(yǎng)基上的培養(yǎng)基上,無菌無菌條件下條件下培養(yǎng)培養(yǎng), 得到生長良好的菌落。得到生長良好的菌落。 實驗目的實驗目的 實驗步驟實驗步驟 選修選修88頁頁實驗步驟實驗步驟 1.配制培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基: 2.滅菌滅菌: 4.接種接種: 3.擱置斜面擱置斜面: 5.培養(yǎng)：培養(yǎng)： 稱重稱重溶化溶化 調節(jié)調節(jié) PH值值 分裝分裝加棉塞加棉塞包扎包扎 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 (高壓蒸汽高壓蒸汽滅菌滅菌) 培養(yǎng)基冷卻至培養(yǎng)基冷卻至50 洗凈雙手洗凈雙手點燃酒精燈點燃酒精燈接種接種 接種環(huán)接種環(huán)滅菌滅菌 酒精燈旁酒精燈旁 滅酒精燈滅酒精燈 貼標簽貼標簽 25恒溫箱內恒溫箱內培養(yǎng)培養(yǎng)5-7d或或 37恒溫箱內恒溫箱內培養(yǎng)培

34、養(yǎng)24h 一、谷氨酸發(fā)酵實例一、谷氨酸發(fā)酵實例 谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工程簡介發(fā)酵工程簡介 利用發(fā)酵工程生產谷氨酸利用發(fā)酵工程生產谷氨酸 菌種：菌種： 培養(yǎng)基成分：培養(yǎng)基成分： 培養(yǎng)方式：培養(yǎng)方式： 培養(yǎng)過程：培養(yǎng)過程： 培養(yǎng)條件：培養(yǎng)條件： 培養(yǎng)時間：培養(yǎng)時間： 產品獲得方式：產品獲得方式： 產品：產品： 谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌 豆餅（馬鈴薯）水解液、玉米漿、尿素、豆餅（馬鈴薯）水解液、玉米漿、尿素、 K2HPO4、K2O、MgSO4、生物素、生物素 液體培養(yǎng)液體培養(yǎng) 配制培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基滅菌滅菌接種接種

35、培養(yǎng)培養(yǎng) 溫度溫度 3037；pH7 8；通氣、無雜菌；通氣、無雜菌 28 32h 分離提取分離提取中和中和過濾濃縮過濾濃縮離心離心 分離分離 谷氨酸鈉（味精）谷氨酸鈉（味精） 設備設備 從物理性質上看：從物理性質上看： 液體液體培養(yǎng)基培養(yǎng)基 從化學性質上看：從化學性質上看： 天然天然培養(yǎng)基培養(yǎng)基 優(yōu)點優(yōu)點 代謝類型：代謝類型： 異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)需氧型 設設 備備 介介 紹紹 二、發(fā)酵工程概念：二、發(fā)酵工程概念： 采用現(xiàn)代工程技術手段，利用微生采用現(xiàn)代工程技術手段，利用微生 物的某些特定功能，為人類生產有物的某些特定功能，為人類生產有 用的用的產品產品，或直接把，或直接把微生物微生物應用于應用于

36、 工業(yè)生產過程的一種新技術。工業(yè)生產過程的一種新技術。 三三. . 發(fā)酵工程內容發(fā)酵工程內容 發(fā)酵工程的流程發(fā)酵工程的流程 菌種選育 培養(yǎng)基配制 滅菌 發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)? 分離提純產品 菌體 代謝產物 接種 從自然中分離的菌種從自然中分離的菌種 人工誘變人工誘變 細胞工程細胞工程基因工程基因工程 自然選育自然選育 （青霉素（青霉素 賴氨酸）賴氨酸） （工程細胞）（工程細胞）（工程菌）（工程菌） 胰島素、生長素胰島素、生長素 自生能合成產品自生能合成產品自生不能合成產品自生不能合成產品 菌種選育菌種選育 滅菌滅菌 高壓蒸汽高壓蒸汽 殺死雜菌的胞體、芽孢、孢子殺死雜菌的胞體、芽孢、孢子 雜菌與發(fā)酵

37、菌競爭雜菌與發(fā)酵菌競爭 培養(yǎng)液、發(fā)酵設備及器具培養(yǎng)液、發(fā)酵設備及器具 方法：方法： 原因原因: 范圍：范圍： 標準：標準： 擴大培養(yǎng)擴大培養(yǎng): 對數期對數期的菌體分頭培養(yǎng)，短時間內獲得大的菌體分頭培養(yǎng)，短時間內獲得大 量菌體量菌體 發(fā)酵過程發(fā)酵過程 注意對發(fā)酵過程進行進行檢測：注意對發(fā)酵過程進行進行檢測： 細菌細胞數目、產物濃度、添加營養(yǎng)成分延長穩(wěn)定期細菌細胞數目、產物濃度、添加營養(yǎng)成分延長穩(wěn)定期 氧：氧： 溫度溫度 PH 谷氨酸桿菌好氧菌谷氨酸桿菌好氧菌 通氣和攪拌通氣和攪拌 通冷水或調溫度測試器通冷水或調溫度測試器 原因：原因： 措施：措施： 原因：原因： 措施：措施： 原因：原因： 措施

38、：措施： 代謝產熱、攪拌代謝產熱、攪拌 PH檢測儀、加緩沖物檢測儀、加緩沖物 營養(yǎng)物質的利用、代謝產物的積累營養(yǎng)物質的利用、代謝產物的積累 最適最適30-37 最適最適7-8 問題：谷氨酸生產的中心階段？問題：谷氨酸生產的中心階段？ 單細胞蛋白單細胞蛋白 分離提純方法分離提純方法 菌體菌體: 過濾、沉淀過濾、沉淀 代謝產物代謝產物: 蒸餾、萃取、離子交換蒸餾、萃取、離子交換 產品產品 代謝產物代謝產物: 初級、次級代謝產物初級、次級代謝產物 菌體菌體: 四四. .發(fā)酵工程的特點：發(fā)酵工程的特點： 生產條件溫和生產條件溫和 原料來源豐富且價格低廉原料來源豐富且價格低廉 產物專一產物專一 廢棄物易處理、污染小廢棄物易處理、污染小 五、五、發(fā)酵工程的應用發(fā)酵工程的應用： （一）、發(fā)酵工程的概況：（一）、發(fā)酵工程的概況： （二）、發(fā)酵工程的應用：（二）、發(fā)酵工程的應用： 1、醫(yī)藥工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)上的應用上的應用 例如：將合成的人的胰島素基因轉移到大腸例如：將合成的人的胰島素基因轉移到大腸 桿菌細胞內構建成桿菌細胞內構建成“工程菌工程菌”，再通過培養(yǎng)，再通過培養(yǎng) “工程菌工程菌”即可獲得人的胰島素。即可獲得人的胰島素。 1）發(fā)酵工程能生產人們所需的藥品）發(fā)酵工程能生產人們