高中生物發(fā)酵工程的知識點

高中生物發(fā)酵工程的知識點

發(fā)酵指人們借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備

微生物菌體本身、或者直接代謝產(chǎn)物或次級代謝產(chǎn)物的過程。下面我

給大家共享一些高中生物發(fā)酵工程的學(xué)問，盼望能夠關(guān)心大家，歡迎

閱讀！

高中生物發(fā)酵工程的學(xué)問1

發(fā)酵

無氧呼吸假如不用于高等動植物和人體，而用于微生物則叫作發(fā)

酵。發(fā)酵與無氧呼吸的共同點是：H+和e的最終受體都不是氧，并且

呼吸底物只是部分地被氧化，所以最終形成的產(chǎn)物有酒精、乳酸等需

要指出的是，發(fā)酵工業(yè)上所說的發(fā)酵，并非完全是無氧的，如醋酸發(fā)

酵就是需要氧的。

1.酒精發(fā)酵酵母菌和其他一些微生物，在缺氧的狀況下，以酒精

發(fā)酵的形式進行無氧呼吸，這是由于它們的細(xì)胞內(nèi)含有乙醇脫氫酶。

酒精發(fā)酵的第一個階段，與糖酵解的步驟完全相同。然后在缺氧的狀

況下，丙酮酸就在丙酮酸竣化酶的作用下，脫裝形成乙醛，乙醛則在

乙醇脫氫酶的作用下，被糖酵解產(chǎn)物一一NADH還原為酒精（乙醇）。酒

精發(fā)酵的總反應(yīng)式是：C6Hl2O6+2ADP+2Pi32c2H50H+2co2+2ATP

概括地說,1分子葡萄糖經(jīng)過酒精發(fā)酵后所供應(yīng)的可利用的能量,

只是糖酵解過程中凈得的2分子ATP,該葡萄糖分子中原有的大部分

能量則存留在酵母菌不能利用的酒精中。所以說，酒精發(fā)酵是產(chǎn)生

ATP的一條低效途徑。

2.乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵也不需要氧的參加，1分子葡萄糖經(jīng)乳酸發(fā)

酵后，形成2分子乳酸，所供應(yīng)的可利用的能量，同樣只是糖酵解過

程中凈得的2分子ATPo葡萄糖分解成丙酮酸的狀況與上述酒精發(fā)酵

相同，只是丙酮酸是在乳酸脫氫酶的作用下還原成乳酸，同時還原型

輔酶l(NADH)被氧化成氧化型輔酶l(NAD+),從而保證了乳酸發(fā)酵的持

續(xù)進行。乳酸發(fā)酵的總反應(yīng)式是：C6Hl2O6+2ADP+2P-2c3H6O3+2ATP

乳酸菌可以使牛奶發(fā)酵而成酸牛奶或奶酪。止匕外，泡菜、酸菜、青貯

飼料能夠較長時間地保存，也都是利用乳酸發(fā)酵積累的乳酸抑制了其

他微生物活動的原因。

高中生物發(fā)酵工程的學(xué)問2

重點學(xué)問：

1.發(fā)酵工程:是依據(jù)生物學(xué)，化學(xué)和工程學(xué)的原理進行工業(yè)規(guī)劃的

經(jīng)營和開發(fā)微生物，動植物細(xì)胞及其亞細(xì)胞組分,進而利用生物體所具

有的功能元件來供應(yīng)商品而服務(wù)于社會的一門綜合性科學(xué)技術(shù).

2.發(fā)酵動力學(xué):討論微生物生長，產(chǎn)物合成，底物消耗之間動態(tài)定量

關(guān)系,定量描述微生物生長和產(chǎn)物形成的過程.

3.生物反應(yīng)過程特點：①發(fā)酵原料的選擇和預(yù)處理②菌種的選

育和擴大培育③微生物發(fā)酵和掌握④產(chǎn)品的分別和純化

高中生物發(fā)酵工程的學(xué)問3

1、菌種培育

由于從自然界分別的菌種不肯定能滿意生產(chǎn)的要求，因此必需對

2

菌種進行改造，如何改造培育優(yōu)良菌種呢？

第一，生產(chǎn)微生物直接合成的產(chǎn)物，即微生物的自然產(chǎn)品，如

抗生素、氨基酸等，先從自然界分別出相應(yīng)的菌種，再用物理或化學(xué)

的（方法）進行誘變育種，從中篩選出產(chǎn)量高的菌株用于生產(chǎn)。例如

生產(chǎn)用青霉菌的培育過程。

其次，生產(chǎn)微生物不能合成的產(chǎn)物，如人的生長激素、胰島素等

產(chǎn)品，則用細(xì)胞工程、基因工程對微生物的遺傳特性進行定向的改造,

構(gòu)建工程菌來達到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的。例如單克隆抗體、白細(xì)胞介

素一2、抗血友病因子的生產(chǎn)。

2、兩次培育

發(fā)酵工程的幾個環(huán)節(jié)中有兩次對微生物進行培育，第一次是對菌

種的擴大培育，其次次是發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)品過程時的培育。它們有何區(qū)分

呢？

第一，兩次培育的目的不同。擴大培育是為了讓菌種在短時間內(nèi)

快速繁殖，以便得到大量的菌種用于生產(chǎn)。而發(fā)酵過程的培育是為了

獲得生物產(chǎn)品、單細(xì)胞蛋白或者是發(fā)酵產(chǎn)物。

其次，兩次培育的條件不相同。例如：酒精發(fā)酵，擴大培育要在

有氧的條件下進行，讓酵母菌進行有氧呼吸，獲得的能量多，短時間

內(nèi)大量繁殖使自己在培育基中成為優(yōu)勢種群，發(fā)酵過程的培育要在厭

氧的條件下進行才能產(chǎn)生酒精;又如谷氨酸發(fā)酵，谷氨酸棒狀桿菌擴

大培育要求C：N=4：1,菌體大量繁殖，發(fā)酵過程的培育C：N=3：1

才能大量合成谷氨酸。

3

3、菌體生長規(guī)律

討論微生物的生長規(guī)律是為發(fā)酵供應(yīng)理論依據(jù)，是將少量的單一

菌種接種到恒定容積的液體培育基中，在相宜條件下培育并定期取樣

測定菌體的群體生長規(guī)律，由于養(yǎng)分物質(zhì)有限，菌體生長有調(diào)整期、

對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期四個階段。但是發(fā)酵工程的發(fā)酵階段是為了

最大限度地得到產(chǎn)品，要進行連續(xù)培育，所以只有調(diào)整期、對數(shù)期、

穩(wěn)定期三個階段，沒有衰亡期

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