微生物与发酵工程.ppt

第五章第五章 微生物与发酵工程微生物与发酵工程 n什么是微生物n小（个体微小）n n 单细胞n简（结构简单） 简单多细胞n 非细胞（即“分子生物”）n低（进化地位低）um（微米）级：光学显微镜下可见nm（纳米）级：电子显微镜下可见原核类：细菌，放线菌，支原体， 立克次氏体，衣原体，蓝细菌：真核类：真菌（酵母菌，霉菌）， 原生生物非细胞类：病毒，类病毒，朊病毒n微生物概念微生物概念:n 微生物是一切肉眼看不见或看不清微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。个体微小（一般的微小生物的总称。个体微小（一般0.1mm）、构造简单、通常要用光学显）、构造简单、通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清的低等生物。微镜和电子显微镜才能看清的低等生物。 微生物与人类的关系极为密切。微生物与人类的关系极为密切。有有些微生物能使人和动植物患病，但多数些微生物能使人和动植物患病，但多数微生物对人类是有益的。微生物对人类是有益的。n第一节第一节 微生物的类群微生物的类群 非细胞类非细胞类：病毒病毒、类病毒、朊病毒、类病毒、朊病毒 原核生物界原核生物界：细菌，放线菌细菌，放线菌，支原体，支原体， 立克次氏体，衣原体，蓝藻立克次氏体，衣原体，蓝藻 真菌界真菌界：酵母菌、霉菌、大型真菌：酵母菌、霉菌、大型真菌 原生生物界原生生物界：原生动物、显微藻类：原生动物、显微藻类一、细菌一、细菌n（一）细菌的结构（一）细菌的结构n 细菌是单细胞的细菌是单细胞的原核生物。原核生物。n基本结构基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核拟核等。等。n特殊结构特殊结构：有的具：有的具荚膜、鞭毛、芽孢荚膜、鞭毛、芽孢。n（在一定条件或生长发育某一阶段形成（在一定条件或生长发育某一阶段形成的结构）的结构）n1、细胞壁、细胞壁：保护和维持细胞形状。：保护和维持细胞形状。n2、细胞膜、细胞膜：n3、拟核、拟核：大型环状大型环状的双链的双链DNA分子分子，反复折叠缠绕而成。反复折叠缠绕而成。控制控制着细菌的着细菌的主要主要遗传性状。遗传性状。n4、细胞质、细胞质；n 含有含有核糖体，质粒、储藏性颗粒核糖体，质粒、储藏性颗粒（淀（淀粉粒、硫粒）。粉粒、硫粒）。质粒上的基因质粒上的基因与细菌的与细菌的抗药性、固氮、抗生素生成有关。抗药性、固氮、抗生素生成有关。 n5、荚膜：、荚膜：n不少细菌在细胞壁外具有荚膜，对细菌具不少细菌在细胞壁外具有荚膜，对细菌具一定的一定的保护保护作用。作用。n6、鞭毛、鞭毛：鞭毛与：鞭毛与运动运动有关。有关。n7、芽孢、芽孢：芽孢：芽孢不起繁殖作用不起繁殖作用，只起度过，只起度过不良环境的作用，芽孢对热、紫外线和许不良环境的作用，芽孢对热、紫外线和许多有毒化学物质有很强的抗性。（休眠体）多有毒化学物质有很强的抗性。（休眠体）细菌的形态细菌的形态A球菌，球菌，B杆菌，杆菌， C带鞭毛的杆菌，带鞭毛的杆菌，D弧菌及螺旋菌，弧菌及螺旋菌，E芽孢的形成芽孢的形成n（二）细菌的繁殖和菌落（二）细菌的繁殖和菌落n1、繁殖：、繁殖：二分裂二分裂方式方式n2、营养、营养：自养（光能自养、化能自养）：自养（光能自养、化能自养）n 异养（寄生、腐生）异养（寄生、腐生）n3、菌落、菌落：n1）单个或少数细菌大量繁殖形成的）单个或少数细菌大量繁殖形成的子细子细胞群体胞群体n2）在）在固体培养基固体培养基上繁殖形成的上繁殖形成的n3）肉眼可见肉眼可见n4）不同种类的细菌形成的菌落特征不同不同种类的细菌形成的菌落特征不同n菌落具有大小、形状、光泽度、颜色、硬菌落具有大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等特征。如教材图度、透明度等特征。如教材图5-3所示。所示。n5）可作为可作为菌种鉴定的重要依据。菌种鉴定的重要依据。 n n二、放线菌二、放线菌n1、单细胞单细胞原核生物原核生物n2、菌体一般由分枝状的菌体一般由分枝状的菌丝菌丝构成构成n 基内菌丝：吸收营养物质基内菌丝：吸收营养物质 气生菌丝：一部分分化成孢子丝气生菌丝：一部分分化成孢子丝n （ 上生有孢子）上生有孢子）n 营养方式：异养营养方式：异养腐生腐生n3、孢子孢子繁殖（无性繁殖）繁殖（无性繁殖）n4、多数抗生素都是由放线菌产生的。多数抗生素都是由放线菌产生的。n三、病毒三、病毒n1、病毒的结构、病毒的结构n 包括包括核酸、蛋白质核酸、蛋白质构成的衣壳（合构成的衣壳（合称称核衣壳核衣壳），衣壳的基本单位是衣壳粒，），衣壳的基本单位是衣壳粒，通常由通常由16个多肽组成。个多肽组成。某些病毒还包某些病毒还包括囊膜括囊膜，由蛋白质、多糖和脂类构成。，由蛋白质、多糖和脂类构成。有的病毒囊膜表面具有突起物，称有的病毒囊膜表面具有突起物，称刺突刺突。n n核衣壳核衣壳 核酸：由核酸：由DNA或或RNA构成，贮存构成，贮存n 全部全部遗传物质，控制遗传物质，控制一切一切性状。性状。n 衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成，具有衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成，具有 n 保护核酸，决定抗原特异性等功能。保护核酸，决定抗原特异性等功能。n囊膜（非基本结构）由蛋白质、多糖和脂类构囊膜（非基本结构）由蛋白质、多糖和脂类构成，其上生有刺突。成，其上生有刺突。 （基本结构）（基本结构） n3、病毒的增殖、病毒的增殖：n1）只能在）只能在宿主的活细胞宿主的活细胞中进行。（中进行。（寄生寄生）n2）过程：）过程：n吸附、注入、复制合成、装配、释放。吸附、注入、复制合成、装配、释放。n （核酸）（核酸和蛋白质）（核酸）（核酸和蛋白质）n微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。n思考：n问题1： 微生物是无处不在的，你如何 通过实验证明这一点？问题2： 微生物个体很小，你如何观察到微生物？问题3： 微生物与环境、人类有何关系？ n 问题1 采集不同环境（如土壤、空气、水体）中的样本进行检测，确定微生物存在的广泛性。n 、以图表和学生的实验结果引入本课，启发学生思维、以图表和学生的实验结果引入本课，启发学生思维 n通过以上资料和实验结果，发现微生物在土壤、水体和空气中均有存在，实际上微生物是无处不在的。 由表2可以发现细菌总数和细菌形态在不同地区有所不同，这与河水的清洁程度有关n 由表3可以发现，空气中细菌的含量和空气污染程度有关。n 问题 2：利用所学的生物知识，取样、制片、染色，观察微生物的形态。 问题3：根据社会热点问题，利用电视、广播、报刊、网络信息，查阅艾滋病、炭疽热、疯牛病、流感等的相关资料。 有些微生物能使人和动植物患病，但多数微生物对人类是有益的。n1、细胞壁：保护和维持细胞形状。n材料一：将杆菌接入浓度为0.2 molL的蔗糖等渗溶液和盛有玻璃珠的三角烧瓶中，加以摇动，可使细胞壁破裂，细胞内容物流出。材料二：将细菌用溶菌酶处理，除去细胞壁，并接入低渗溶液，无细胞壁的细胞膜就会破裂。这是因吸水过多而胀破的。 n n2、细胞膜：n特有的功能：是产生能量的重要基地。n（细菌的有氧呼吸在膜上进行）n特点：有氧呼吸、某些细菌的光合作用，固氮作用等所需的酶分布在细胞膜上。n3、细菌核区：大型环状的双链DNA分子，反复折叠缠绕而成。控制着细菌的主要遗传性状。 第五章第五章 微生物与发酵工程微生物与发酵工程 第二节第二节 微生物的营养、代谢和生长微生物的营养、代谢和生长 一、微生物的营养一、微生物的营养 n（一）微生物需要的营养物质及功能（一）微生物需要的营养物质及功能 n 1化学组成化学组成：C、H、O、N、P、S及其及其 n 他元素组成他元素组成 2营养要素物质营养要素物质：碳源、：碳源、n (五大类五大类) 氮源、氮源、n 生长因子、生长因子、n 水、水、n 无机盐无机盐 n（1）、碳源和氮源。）、碳源和氮源。 概念 来源常用来源 作用 说明凡能为微生凡能为微生物提供所需物提供所需碳碳元素的营元素的营养物质养物质凡能为微生凡能为微生物提供所需物提供所需氮氮元素的营元素的营养物质养物质 碳源碳源 氮源氮源无机碳源：无机碳源：有机碳源：有机碳源：无机氮源：无机氮源：有机氮源：有机氮源：糖类糖类尤其是尤其是葡萄糖葡萄糖主要用于构主要用于构成微生物的细成微生物的细胞物质和一些胞物质和一些代谢产物代谢产物异养微生物异养微生物的主要能源物的主要能源物质质不同种类的微生不同种类的微生物，对碳源需要物，对碳源需要差别大差别大。例：甲。例：甲烷氧化菌：只利烷氧化菌：只利用甲醇、甲烷用甲醇、甲烷假单胞菌：利用假单胞菌：利用90多种含碳化合多种含碳化合物物异养微生物异养微生物：含：含 C、H、O、N的的 化合物既是碳源，化合物既是碳源，又是氮源又是氮源CO2、NaHCO3等等糖类、脂肪糖类、脂肪酸、花生粉酸、花生粉饼、石油等饼、石油等N2、氨、铵、氨、铵盐、硝酸盐等盐、硝酸盐等尿素、牛肉尿素、牛肉膏、蛋白胨、膏、蛋白胨、氨基酸等氨基酸等铵盐、铵盐、硝酸硝酸盐盐主要用于主要用于合成蛋白合成蛋白质、核酸质、核酸以及含氮以及含氮的代谢产的代谢产物物n关于关于自养自养微生物和微生物和异养异养微生物微生物碳源碳源的利的利用和用和能量的来源能量的来源n归纳：归纳： 自养自养微生物以微生物以二氧化碳或碳酸盐二氧化碳或碳酸盐为为唯一唯一碳源碳源进行代谢生长；进行代谢生长；异养异养微生物必微生物必须以须以有机物有机物作为作为碳源碳源进行代谢生长。进行代谢生长。 自养自养微生物生命活动所需的微生物生命活动所需的能源能源：一种类型是利用一种类型是利用光能光能，如蓝细菌等着色，如蓝细菌等着色细菌；一种类型是依靠细菌；一种类型是依靠物质氧化过程释物质氧化过程释放能量放能量，如硝化细菌。，如硝化细菌。 n关于关于氮源氮源物质的来源和作用。物质的来源和作用。 归纳：归纳： 对许多微生物来说，对许多微生物来说，既可利用无机既可利用无机含氮化合物含氮化合物作为氮源，作为氮源，也可利用有机也可利用有机含氮化合物作为含氮化合物作为氮源氮源。 固氮微生物固氮微生物可以利用可以利用氮气作为氮源氮气作为氮源进行生长。进行生长。 铵盐、硝酸盐铵盐、硝酸盐等既可作为微生物等既可作为微生物最常用的氮源最常用的氮源，也可作为某些也可作为某些化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源物质。物质。 自养自养微生物与微生物与异养异养微生物类型的微生物类型的划分主要是依划分主要是依靠能否以二氧化碳作为生长的主要或惟一碳源靠能否以二氧化碳作为生长的主要或惟一碳源，而，而不决定于氮源不决定于氮源，例如，异养微生物最常用的氮源是，例如，异养微生物最常用的氮源是无机氮源中的铵盐和硝酸盐无机氮源中的铵盐和硝酸盐n（2）、生长因子）、生长因子。 许多微生物在含有碳源、氮源、水、许多微生物在含有碳源、氮源、水、无机盐的培养基中还不能生长或生长极无机盐的培养基中还不能生长或生长极差，但当差，但当补充补充某些物质后，微生物就能某些物质后，微生物就能生长良好生长良好。这些物质称为生长因子。这些物质称为生长因子。n1）本质本质：维生素、氨基酸和碱基维生素、氨基酸和碱基等。等。n2）含量：微量。）含量：微量。n3）作用）作用 ：是酶和核酸是酶和核酸的组成成分。的组成成分。 n4）补充原因：往往是缺乏合成某些物质所需）补充原因：往往是缺乏合成某些物质所需的酶或合成能力有限的酶或合成能力有限 5）概念：微生物生长不可缺少的微量有机物）概念：微生物生长不可缺少的微量有机物 n讨论：如何证明某种物质是某种微生物讨论：如何证明某种物质是某种微生物的生长因子？的生长因子？ 思路：在含碳源、氮源、水、无机盐思路：在含碳源、氮源、水、无机盐但缺乏某种物质的培养基中培养微生物，但缺乏某种物质的培养基中培养微生物，微生物不能生长或生长极差，向培养基微生物不能生长或生长极差，向培养基加入该种物质，微生物正常生长。加入该种物质，微生物正常生长。 n判断题： （1）同一种物质不可能既作碳源又作氮源 （2）凡是碳源都能提供能量。 n （3）除水以外的无机物仅提供无机盐。n （4）无机氮源也能提供能量。（错）（错）（错）（对）n（二）培养基的配制原则（二）培养基的配制原则n 阅读教材阅读教材79页内容，思考培养基配页内容，思考培养基配制的原则及设置这些原则的原理。制的原则及设置这些原则的原理。 n1、目的要明确、目的要明确（培养的种类和目的）（培养的种类和目的）n （生产或实验）（生产或实验）n2、营养要协调、营养要协调n（注意各种营养物质的浓度和比例）（注意各种营养物质的浓度和比例）n3、PH要适宜要适宜n （细菌的最适（细菌的最适PH为为6.57.5n 放线菌的最适放线菌的最适PH为为7.58.5) n目的包含两层含义，一指培养的微生物目的包含两层含义，一指培养的微生物种类，因为不同的微生物营养需要不同，种类，因为不同的微生物营养需要不同，培养基中要求的营养成分不同。二指培培养基中要求的营养成分不同。二指培养的目的，是用于生产还是科学研究，养的目的，是用于生产还是科学研究，因为二者对培养基的化学成分、物理状因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同。态等方面要求不同。n营养要协调：它表现在两个方面，一是营养要协调：它表现在两个方面，一是营养物质的浓度要适宜，二是营养物质营养物质的浓度要适宜，二是营养物质间的浓度比例要适宜。间的浓度比例要适宜。 npH要适宜：由于微生物在生长代谢过程要适宜：由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用和代谢产物的形成往往中营养物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的会改变环境中的pH，为了维持培养基中，为了维持培养基中出的相对恒定，可在培养基中加入缓冲出的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷剂，最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。酸二氢钾。 n(三）培养基的种类。三）培养基的种类。 按照按照物理性质物理性质划分培养基划分培养基n（液体、半固体、固体培养基液体、半固体、固体培养基） 按照按照化学成分化学成分划分培养基划分培养基n（合成培养基、天然培养基合成培养基、天然培养基）n 按照培养基的按照培养基的用途用途（选择培养基、鉴别培养基选择培养基、鉴别培养基） n问题：问题： 分离固氮微生物，需用何种类型的培养分离固氮微生物，需用何种类型的培养基？基？ 如何检查自来水中大肠秆菌是否超标？如何检查自来水中大肠秆菌是否超标？n 种类种类是否含凝固剂是否含凝固剂 用途用途 固体固体培养剂培养剂 是是 主要用于微生物的主要用于微生物的分离、分离、鉴定鉴定等等半固体半固体培养剂培养剂 是是主要用于主要用于观察观察微生物的微生物的运运动、保存菌种动、保存菌种等等 液体液体培养剂培养剂 否否主要用于主要用于工业生产工业生产 种类种类化学成分是化学成分是否明确否明确用途用途天然天然培养剂培养剂 否否主要用于主要用于工业生产工业生产 合成合成培养剂培养剂 是是主要用于微生物的主要用于微生物的分分类、鉴定类、鉴定类种类种制备制备方法方法 原理原理用途用途例例选择选择培养培养剂剂培养剂培养剂中中加入加入某种化某种化学物质学物质依据某些微生物对某依据某些微生物对某些物质的些物质的抗性而设计抗性而设计从众多微从众多微生物中生物中分分离所需的离所需的微生物微生物加入青霉加入青霉素分离得素分离得到酵母菌到酵母菌和霉菌和霉菌鉴别鉴别培养培养剂剂培养剂培养剂中中加入加入某种试某种试剂或化剂或化学药品学药品依据微生物产生的某依据微生物产生的某些代谢产物与培养剂些代谢产物与培养剂中中特定试剂或化学药特定试剂或化学药品反应，产生明显的品反应，产生明显的特征变化而设计特征变化而设计鉴别不同鉴别不同种类种类的微的微生物生物伊红和美伊红和美蓝培养基蓝培养基可以鉴别可以鉴别大肠杆菌大肠杆菌n1、实验目的：检查自来水中的细菌数。、实验目的：检查自来水中的细菌数。n2、原理：大肠杆菌在伊红、原理：大肠杆菌在伊红-美蓝培养剂美蓝培养剂上培养形成深紫色的菌落。上培养形成深紫色的菌落。n利用某些微生物碳源的特殊性解决环境污染、粮食危机等问题。 归纳： 利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理，消除石油污染； 运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质； 研究开发以纤维素、石油、二氧化碳等作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾。 二、微生物的代谢二、微生物的代谢n1.概述概述n1）概念概念：微生物的代谢是微生物细胞内：微生物的代谢是微生物细胞内所发生的所发生的全部化学反应全部化学反应。n2）特点及原因特点及原因：微生物：微生物代谢旺盛代谢旺盛（微生物的表面积（微生物的表面积/体积的比值很体积的比值很大大）n能够迅速与外界环境进行物质交换能够迅速与外界环境进行物质交换n对物质转化利用速度快对物质转化利用速度快n2.微生物的代谢产物微生物的代谢产物n1)初级代谢产物初级代谢产物:n 是微生物通过代谢活动所产生的、是微生物通过代谢活动所产生的、自身自身生长和繁殖所必需的物质生长和繁殖所必需的物质。若合成。若合成发生障碍会发生障碍会影响影响微生物正常的生命活动。微生物正常的生命活动。n 其其合成合成在微生物在微生物细胞内不停细胞内不停地进地进行。行。n 不同种类不同种类的微生物产生的初级代的微生物产生的初级代谢产物种类谢产物种类基本相同基本相同。（即。（即无特异性无特异性）2）次级代谢产物）次级代谢产物 是指微生物是指微生物生长到一定阶段才产生生长到一定阶段才产生的的化学结构十分复杂、化学结构十分复杂、无明显生理功能无明显生理功能，并非并非生长繁殖生长繁殖所必需所必需的物质。的物质。 不同种类不同种类微生物所产生的次级代谢微生物所产生的次级代谢产物产物不相同不相同，即，即具有种的特异性具有种的特异性。 可能可能积累在细胞内积累在细胞内，也可能，也可能排到外排到外环境中。环境中。2.微生物的代谢产物微生物的代谢产物初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物 内容内容 初级代谢产物初级代谢产物 次级代谢产物次级代谢产物生产繁殖是否必需生产繁殖是否必需 产生阶段产生阶段 种的特异性种的特异性 分布分布 例例 氨基酸、核苷酸、多糖、氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等脂类、维生素等抗生素、毒素、激素、抗生素、毒素、激素、色素等色素等不同点不同点相同点相同点 均在微生物细胞的调节下，有步骤产生均在微生物细胞的调节下，有步骤产生是是 否否一直产生一直产生 生产到一定阶段产生生产到一定阶段产生 否否 是是 细胞细胞 细胞内或外细胞内或外n下列关于微生物代谢产物的说法中，错误的是（ ）nA.可以分为初级代谢产物和次级代谢产物nB.是微生物生长和繁殖所必需的物质nC.可能在细胞内，也可能排出外环境中nD.抗生素、毒素、激素、色素都属于代谢产物Bn下面关于初级代谢产物的叙述中，正确的是（ ）nA.微生物通过代谢所产生的自身生长和繁殖所必需的物质nB.不是微生物生长和繁殖所必需的物质nC.因微生物的种类不同而不同nD.对微生物的正常生命活动无明显影响A3.微生物代谢的调节微生物代谢的调节 n人和高等动物，植物生命活动调节的基人和高等动物，植物生命活动调节的基本形式：本形式：n人和高等动物人和高等动物生命活动调节方式是生命活动调节方式是神经神经调节和体液调节。调节和体液调节。 n植物植物生命活动调节的基本方式是生命活动调节的基本方式是激素调激素调节。节。n微生物代谢调节微生物代谢调节的方式：微生物完成代的方式：微生物完成代谢调控主要是通过谢调控主要是通过调节调节酶酶实现的。实现的。n 酶合成的调节酶合成的调节和和酶活性的调节酶活性的调节。 n1）酶合成的调节）酶合成的调节 n a.组成酶组成酶在细胞内在细胞内一直存在一直存在，它的合成只，它的合成只受基受基因调控因调控；诱导酶诱导酶只有环境中只有环境中存在诱导物才能合存在诱导物才能合成、存在成、存在，它的合成，它的合成受基因与诱导物共同控制受基因与诱导物共同控制； 特点：间接而缓慢。特点：间接而缓慢。 d.酶合成调节的意义：酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又既保证代谢需要，又避避免细胞内物质和能量浪费免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。，增强适应性。 组成酶组成酶 诱导酶诱导酶n例：大肠杆菌分解葡萄糖的酶是例：大肠杆菌分解葡萄糖的酶是n 分解乳糖的酶是分解乳糖的酶是组成酶组成酶诱导酶诱导酶n2)酶活性的调节酶活性的调节 a. 通过通过改变已有酶的催化活性改变已有酶的催化活性来调节来调节代谢的速率。代谢的速率。 b.酶活性改变的主要酶活性改变的主要原因原因通过通过酶酶与代谢过程产生物质的与代谢过程产生物质的可逆性可逆性结合进行结合进行调节；调节； c.酶活性调节的酶活性调节的特点特点：快速、精确快速、精确； d.酶活性调节的意义：酶活性调节的意义：避免代谢产物避免代谢产物积累过多。积累过多。n葡萄糖葡萄糖中间产物中间产物a-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸抑制抑制 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NHNH4 4+ + 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径n。 实例：实例： 1.大肠杆菌合成异亮氨酸的调节。大肠杆菌合成异亮氨酸的调节。n 苏氨酸脱氢酶苏氨酸脱氢酶n苏氨酸苏氨酸 a-酮丁酸酮丁酸 异亮氨酸异亮氨酸 n实例实例1：通过调节酶的活性，控制代谢过程；通过调节酶的活性，控制代谢过程； n2.亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，但如果在培养基内加入不能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间后，可合成蔗糖酶，并蔗糖，一段时间后，可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。利用蔗糖。n实例实例2：通过调节酶的合成，控制代谢过程。通过调节酶的合成，控制代谢过程。n4.微生物代谢的人工控制微生物代谢的人工控制 1）人工控制微生物代谢的）人工控制微生物代谢的目的目的最大限最大限度积累对人类有用的代谢产物。度积累对人类有用的代谢产物。n 2）人工控制微生物代谢的）人工控制微生物代谢的措施措施n 改变改变微生物的微生物的遗传特性遗传特性n （诱变处理、改变细胞膜的透性）（诱变处理、改变细胞膜的透性）n 控制生产过程中的各种条件控制生产过程中的各种条件 （发酵条（发酵条件）件）n n n5.发酵发酵 1）概念）概念：在生产实际中，人们将：在生产实际中，人们将通过微生物通过微生物的培养，的培养，大量生产各种代谢产物的过程大量生产各种代谢产物的过程叫做发酵。叫做发酵。n 2）种类）种类：n 根据培养基的根据培养基的物理状态物理状态（固体发酵、液体发酵固体发酵、液体发酵）n 根据所根据所生成的产物生成的产物（抗生素发酵、维生素发酵、抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵氨基酸发酵）n 根据发酵过程根据发酵过程对氧的需求对氧的需求情况（情况（厌氧发酵、需厌氧发酵、需氧发酵）氧发酵）nn阅读思考：阅读思考：n酶合成的调节n a.组成酶和诱导酶的区别 b.酶合成调节的对象、结果 c.酶合成调节的机制（本质） d.酶合成调节的意义n 酶活性的调节 a.酶活性调节的对象、结果。 b.酶活性调节的机制 c.酶活性调节的特点 d.酶活性调节的意义 两种调节方式的区别与联系 n n酶合成的调节 a.组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成、存在，它的合成受基因与诱导物共同控制； b.酶合成调节的对象是诱导酶；调节的结果是使细胞内酶的种类增多； c.酶合成调节的机制（本质）原核生物基因表达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说； d.酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。 n酶活性的调节 a.酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶）的催化能力，调节的结果是酶的结构发生变化； b.酶活性调节的机制通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节； c.酶活性调节的特点：快速、精确； d.酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。 n区别： a.从调节对象看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化； b.从调节效果看：酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢； c.从调节机制看：酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是调节代谢速率，它调节酶活性。 联系： 细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。 n三、微生物的生长三、微生物的生长n 常以微生物的群体为单位来研究微常以微生物的群体为单位来研究微生物的生长。生物的生长。n（一）微生物群体生长的规律（一）微生物群体生长的规律n（以细菌为例）（以细菌为例）n1、研究步骤：、研究步骤：n人工培养人工培养 定期取样定期取样 测定生长测定生长n2、测定群体生长的方法、测定群体生长的方法：n n 1）测细菌细胞数目测细菌细胞数目n 主要有血球计数板法和涂片计数法。主要有血球计数板法和涂片计数法。n 2）测重量测重量n 有湿重法和干重法。有湿重法和干重法。n3、微生物群体生长规律的曲线、微生物群体生长规律的曲线生长生长曲线曲线n1）绘制方法绘制方法n 将少量的某种细菌接种到将少量的某种细菌接种到恒定容积恒定容积的液体培养基中的液体培养基中 适宜条件培适宜条件培养养 定期取样测定定期取样测定培养基里的细菌培养基里的细菌群体的生长情况群体的生长情况 以以时间作横坐标时间作横坐标，以以细菌数目的对数作纵坐标细菌数目的对数作纵坐标得到生长曲得到生长曲线线n2）细菌的生长曲线）细菌的生长曲线：描述了细菌群体从：描述了细菌群体从开始生长到死亡的动态变化过程。开始生长到死亡的动态变化过程。12341.调整期调整期2.对数期对数期3.稳定期稳定期4.衰亡期衰亡期(时间)(细菌数目对数)主 要 时主 要 时期期成因成因特点特点菌体特征菌体特征应用应用说明说明调整期调整期适应新环适应新环境境不立即繁不立即繁殖殖代谢活跃，代谢活跃，体积增长体积增长较快较快调 整 期 长调 整 期 长短 与 菌 期短 与 菌 期和 培 养 条和 培 养 条件有关件有关几 乎 不 存几 乎 不 存在 种 内 斗在 种 内 斗争的阶段争的阶段对数期对数期条 件 适条 件 适宜宜繁 殖 速 度繁 殖 速 度最 快 ， 呈最 快 ， 呈指 数 式 增指 数 式 增长长代谢旺盛，代谢旺盛，个 体 形 态个 体 形 态和 生 理 特和 生 理 特征稳定征稳定生 产 用 菌生 产 用 菌种 ， 科 研种 ， 科 研材料材料几 乎 不 存几 乎 不 存在 种 内 斗在 种 内 斗争的阶段争的阶段稳定期稳定期营养物质消营养物质消耗，有害代耗，有害代谢产物积累，谢产物积累，PHPH变化变化活 菌 数 量活 菌 数 量最 大 ， 大最 大 ， 大量 积 累 代量 积 累 代谢产物谢产物有 些 种 类有 些 种 类出现芽孢出现芽孢获取代谢产物获取代谢产物（特别是次级（特别是次级代谢产物）最代谢产物）最佳时期改善和佳时期改善和控制条件，延控制条件，延长稳定期长稳定期种 内 斗 争种 内 斗 争最 激 烈 的最 激 烈 的阶段阶段衰亡期衰亡期生 存 条 件生 存 条 件极度恶化极度恶化死 亡 率 超死 亡 率 超过繁殖率过繁殖率细 胞 出 现细 胞 出 现多种形态，多种形态，甚至畸形，甚至畸形，有些解体有些解体裂 解 释 放裂 解 释 放产物产物与无机环境无机环境斗 争 最 激斗 争 最 激烈的阶段烈的阶段n调整期调整期n概念、特点、原因概念、特点、原因n对数期对数期n概念、数目增长的特点、菌体特点、应用概念、数目增长的特点、菌体特点、应用n稳定期稳定期n概念、原因、菌体特点概念、原因、菌体特点n衰亡期衰亡期n概念、菌体特点概念、菌体特点n1、产生酶最多的时期是、产生酶最多的时期是n2、开始合成诱导酶的时期是、开始合成诱导酶的时期是n3、形成芽孢的时期是、形成芽孢的时期是n4、能作为菌种扩大培养的时期是、能作为菌种扩大培养的时期是n5、大量积累次级代谢产物的时期是、大量积累次级代谢产物的时期是n A.调整期调整期 B.对数期对数期n C.稳定期稳定期 D.衰亡期衰亡期（C）(A)( C )( B )( C )n（二）影响微生物生长的环境因素（二）影响微生物生长的环境因素n1、温度、温度n（1）微生物生长最旺盛时的温度叫最适）微生物生长最旺盛时的温度叫最适生长温度。生长温度。n（2）绝大多数微生物最适生长温度为）绝大多数微生物最适生长温度为n2537；n（3）依据最适生长温度，可以将微生物）依据最适生长温度，可以将微生物分为低温型、低温型、中温型。分为低温型、低温型、中温型。n2、PHn3、氧、氧n依据对氧的需求，微生物分为依据对氧的需求，微生物分为n 好氧型微生物好氧型微生物 例：多数细菌，大多例：多数细菌，大多n 数真菌。数真菌。n 厌氧型微生物厌氧型微生物 例：某些链球菌，某例：某些链球菌，某 n 些产甲烷杆菌些产甲烷杆菌n 兼性厌氧型微生物兼性厌氧型微生物 例：酵母菌例：酵母菌