微生物工程概論課件.ppt

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1、第一部分微生物工程原理[目的要求]第一部分微生物工程原理包括8章，目的是介紹微生物工程的上游工藝原理。要求學生掌握生產菌種的分離、優(yōu)良菌種的選育、菌種保藏、微生物的代謝調節(jié)和代謝工程、培養(yǎng)基配制、發(fā)酵工藝控制、發(fā)酵過程的微生物反應動力學等原理和方法。§1微生物工程概論微生物工程:微生物工程的主體是利用微生物生長代謝活動生產的各種生理活性物質來生產商業(yè)產品。這項工程需要微生物學、生物化學、化學工程和市場營銷學等有關知識來共同營建。微生物工程已成為微生物學、生物化學、化學工程和市場營銷學等多學科密切相關的交叉

2、性學科。1.1微生物工程的發(fā)展簡史1.1.1傳統的微生物發(fā)酵技術—天然發(fā)酵人類利用微生物的代謝產物作為食品和醫(yī)藥，已有幾千年的歷史了。酒(古埃及公元前4000–3000年；龍山文化4200年）啤酒、黃酒、醬油、泡菜、面包等。1.1.2第一代微生物發(fā)酵技術——純培養(yǎng)技術的建立主要是厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵產生的初級代謝產物。出現于20世紀40年代，以抗生素的生產為標志。青霉素的發(fā)現與大量需求,表面培養(yǎng)法(surfaceculture)效價40U/mL，純度20%，收率30%1.1.3第二代（近代）微生物發(fā)酵技

3、術—深層培養(yǎng)技術(機械攪拌通氣技術)可以說,這是一個近代發(fā)酵工業(yè)的鼎盛時代。新產品、新技術、新工藝新設備不斷出現,應用范圍也日益擴大,如廣泛應用于能源開發(fā)、環(huán)境保護、細菌冶金和石油勘探等。2、第一代微生物發(fā)酵技術——純培養(yǎng)技術鏈霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素等?抗生素工業(yè)的發(fā)展促進了其他發(fā)酵產品的出現，如氨基酸發(fā)酵工業(yè)?好氧發(fā)酵，初級、次級代謝產物LouisPasteur微生物引起發(fā)酵；酒精發(fā)酵由酵母引起EduardBuchner酒化酶(zymase)RobertKoch發(fā)明了固體培養(yǎng)基；建立了純培

4、養(yǎng)技術人為控制發(fā)酵過程?酒精、丙酮、丁醇、有機酸等（主要是厭氧發(fā)酵；初級代謝產物）1.1.4第三代微生物發(fā)酵技術——微生物工程1953年,美國Waston和Crick發(fā)現了DNA雙螺旋結構。1973年,美國加利福尼亞大學舊金山分校HerberBoyer和斯坦福大學StanleyCohen將兩個質粒用EcoRⅠ酶切后,在連接酶存在條件下連接起來,獲得了具有兩個復制起始位點的雜合質粒,并轉化大腸桿菌。盡管他們的實驗并沒有涉及任何目的基因,但意義卻極為重大深遠,為基因工程的理論和實際應用奠定了基礎。圖13-1D

5、NA克隆的過程此后很快全世界各國的研究人員發(fā)展出大量基因分離、鑒定和克隆的方法,不但構建出高產量的基因工程菌,還使微生物產生出它們本身不能產生的外源蛋白質,包括植物、動物和人類的多種生理活性蛋白。而且很快形成了產品,如胰島素、生長激素、細胞因子及多種單克隆抗體等基因工程藥物和產品已正式上市。?（1972）DNA重組技術、原生質體融合技術等應用?1982，第一個基因工程產品——利用工程菌生產的人胰島素問世?現有許多種類的產品紅細胞生成素(治療貧血)生長激素(促進生長)胰島素(治療糖尿病)干擾素(抗病毒、抗腫

6、瘤)1.2微生物工程的應用微生物工程在基因工程、細胞工程、蛋白質工程等現代生物技術的支持下，可以產生眾多新的產品，應用的范圍進一步擴大，已深入到工農業(yè)生產、醫(yī)藥保健、環(huán)境保護、甚至微電子領域，促進了傳統產業(yè)的技術改造和新興產業(yè)的產生，對人類社會生活將產生深遠的影響，同時也具有巨大的經濟效益潛力。1.2.1微生物工程在食品工業(yè)中的應用1.2.2微生物工程在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應用1.2.2、1抗生素1.2.2、2氨基酸1.2.2、3維生素1．2．2、4甾體激素1．2．2、5生物制品1．2．2、6治療用酶1．2．2、

7、7酶抑制劑1．2．2、8其他1．2．3微生物工程在輕工業(yè)中的應用糖酶蛋白酶果膠酶脂肪酶氨基?；父事毒厶敲高^氧化氫酶1．2．4微生物工程在化工能源產品中的應用醇及溶劑有機酸多糖烷烴清潔能源藻類產油等1．2．5微生物工程在農業(yè)中的應用1．2．5、1生物農藥1．2．5、2生物除草劑1．2．5、3生物增強劑1．2．5、4食用菌1．2．6微生物工程在環(huán)境保護中的應用1．2．7微生物工程在細菌冶金中的應用1．2．8微生物工程在高新技術研究中的應用總之,微生物工程技術的應用十分廣泛,它的發(fā)展推動了其他生物技術的快速發(fā)

8、展,同時隨著基因工程、蛋白質工程、細胞工程技術的研究,將會進一步擴大微生物工程技術的應用范圍,為工農業(yè)生產和人類健康做出更為巨大的貢獻。五、微生物工程的應用食品加工：單細胞蛋白（酵母、真菌等）含醇飲料：葡萄酒、黃酒、白酒、啤酒、白蘭地、威士忌發(fā)酵乳制品：奶酪、酸奶調味品：味精、肌苷酸、醬油、醋等微生物技術最早開發(fā)應用的領域，至今產量和產值仍占微生物工程的首位1、在食品工業(yè)的應用微生物工程應用領域2、在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應用2、微生物