微生物学第十章微生物应用.ppt

关于微生物学第十章微生物应用现在学习的是第1页，共120页微生物的利用涉及食品、医药、环保、化工、冶金、轻纺、农牧、能源、电子、信息、海洋、宇宙等人类经济生活的广阔领域，在经济和社会的发展中起着重要作用，微生物资源开发利用所形成的产业，已成为继动物、植物两大生物产业之间的第三大生物产业。全世界目前微生物产业的年产值已高达2000多亿美元以上。现在学习的是第2页，共120页 总体上看微生物的应用可以归纳如下几个方面：微生物菌体的应用：如单细胞蛋白、生物杀虫剂（Bt、白僵菌）食用菌、活性酵母等；代谢产物的应用：如氨基酸、抗生素、有机酸、维生素、醇类、核酸、酶制剂等。微生物特性的应用：如甾体的转化、湿法冶金、细菌肥料、石油勘探等。微生物基因的利用：如苏云金杆菌毒蛋白基因、产碱杆菌聚-羟基丁酸盐基因等。现在学习的是第3页，共120页第一节 微生物接种剂一、微生物接种剂概述1，定义：通常将直接应用微生物活体作为接种材料的一类制剂称为微生物接种剂。在微生物接种剂中，把为植物提供有效养料和促进生长的一类微生物接种剂称为生物肥料；把防治植物病虫害和消除杂草的一类为生物接种剂称为微生物农药。（广义的微生物农药还包括微生物的代谢产物如农用抗生素等。）现在学习的是第4页，共120页2，微生物接种剂的主要的特点：（1）单位面积上用量微少。例如，最常用的草炭吸附接种剂，一般用量7.515公斤/公顷，每克含5亿个活细菌的菌剂，1公斤含菌总数为5000亿个细胞，以一个细胞0.1立方微米计算，它的总体积仅为0.5立方厘米，重量约0.5克。现在学习的是第5页，共120页（2）不是直接作为植物的养料或药剂，而是靠他们在土壤中或植物表面大量繁殖、进行旺盛的代谢而起作用。（3）易受环境影响，稳定性差（效果、制剂等）。现在学习的是第6页，共120页3，微生物接种剂的吸附剂固体或液体培养物可以直接施用，但是为了便于保存和使用，一般都将培养物放入吸附剂中保存、使用。常见吸附剂主要有下列几类：现在学习的是第7页，共120页（1）草炭、土壤及添加剂。草炭被认为是最好的材料。（2）植物材料：如谷壳粉、糖渣、玉米穗轴粉、腐熟堆肥等。（3）惰性无机和有机材料：如蛭石、珍珠石、粉末磷灰石、硫酸钙、聚丙酰胺胶粒等。现在学习的是第8页，共120页二、微生物肥料微生物肥料是根据微生物在自然界物质循环中分解和合成作用，所产生的具有促进植物生长和减少植物危害的作用，精心选育菌种，生产而成的生物肥料。现在学习的是第9页，共120页 目前工业生产的一些微生物肥料主要有固氮菌肥料、根瘤菌肥料、磷细菌肥料、钾细菌肥料、“5406”抗生菌肥、菌根菌肥料、植物促生根际菌肥等。还有的将固氮、解磷、转化矿物、抗病害的微生物混合配养制成复合微生物肥料。目前微生物肥料还是一种辅助性肥料，不能完全代替有机肥料和无机肥料。现在学习的是第10页，共120页1，根瘤菌剂 由于豆科植物种类不同和土壤类型的差异，接种效果有很大差异，多数情况下有一定的增产作用。现在学习的是第11页，共120页（1）应用方法种子拌种：固氮增产效果较差，但用量少、操作简便土壤混菌：固氮增产效果较好，但用量大、操作不便（2）应用时间播种前：拌种或做成丸衣化种子（使用方便、成本高）。播种时：拌种或土壤混菌。播种后：追施12次。现在学习的是第12页，共120页2，固氮菌肥料 用于生产的主要是固氮菌属和固氮螺菌属的某些种和菌株。现在学习的是第13页，共120页（1）固氮菌剂固氮菌剂只有在生长繁殖过程中固定分子态氮，而且仅满足自身需要。要待它们死亡之后，细胞自溶或被分解时才能释放出化合态氮供植物和其他微生物利用。对疏菜类作物的效果较好，特别是同时使用有机肥的情况下增产效果更显著。固氮菌剂的应用最好结合秸秆还田、堆肥制作、苗床准备等来进行。现在学习的是第14页，共120页（2）联合固氮菌制剂固氮螺菌除具有固氮作用外，还能够促进植物吸收NO3-，NH4+，PO43-，K+，Fe2+等无机养料和水分。存在的问题：细菌在根圈定植和繁殖不理想。现在学习的是第15页，共120页第二节 微生物农药微生物农药：是指利用微生物本身或其代谢产物防治病、虫、杂草的制剂。现在学习的是第16页，共120页一、防治害虫的微生物农药 1，细菌杀虫剂已发现的昆虫致病菌由苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis ），金龟子芽孢 杆 菌（B.popilise），缓 死 芽 孢 杆 菌（B.lentimorbus），球 形 芽 孢 杆 菌(B.sphaericus)，天幕虫梭菌(Clostridium malacosome)，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和 金 龟 子 立 克 次 氏 体(Rickettsiella popiliae)等。其中几种芽胞杆菌已制成商品菌剂在生产中应用。其中研究最深入，应用最广的是苏云金杆菌。现在学习的是第17页，共120页（1）苏云金芽孢杆菌杀虫剂苏云金芽孢杆菌杀虫剂，简称Bt杀虫剂，对磷翅目、双翅目、膜翅目、鞘翅目、直翅目中的200多种昆虫都有毒杀作用，而且各亚种、各菌株所毒杀的昆虫对象不完全相同。有的对某种昆虫的杀灭的专一性很强，毒力很高。Bt杀虫机理主要靠其芽孢和毒素。苏云金杆菌在菌体的一端形成芽孢，另一端形成近菱形的蛋白质晶体即伴孢晶体。现在学习的是第18页，共120页 这些晶体本身并不杀虫，它只是毒素的前体。当昆虫吞食伴孢晶体后，在肠道中的碱性条件下，伴孢晶体被分解，产生毒素的前体（也称原毒素），在肠道中特异性的碱性蛋白酶作用下，水解出有活性的不同相对分子量的毒性多肽（被称为苏云金芽孢杆菌的内毒素）。内毒素特异性的结合在肠道上皮细胞的糖蛋白受体上，导致K+、Na+泵失去作用，细胞代谢停止，昆虫死亡。现在学习的是第19页，共120页 苏云金芽孢杆菌的芽孢被昆虫吞食后，在肠道中萌发成营养体大量繁殖，并穿透肠壁进入血液繁殖，是昆虫得败血症死亡。苏云金杆菌中有些变种除产生伴孢晶体毒素外，还分泌一种苏云金素(又称-外毒素)，它是一种非特异性的小分子腺嘌呤核苷酸衍生物，其热稳定性好，可溶于水，是RNA聚合酶的竞争性抑制剂，干扰与昆虫发育有关的激素的合成，导致幼虫发育畸形或不能正常化蛹。现在学习的是第20页，共120页Bt杀虫剂的不足之处：Bt杀虫剂的不足之处：防效受环境影响大；各种Bt菌株仅对其敏感的昆虫有效，杀虫谱窄；昆虫对Bt逐渐产生了可遗传的抗性；必须通过吞食作用才能进入昆虫体内杀死昆虫，而且只能在昆虫发育的某一阶段才能有好的使用效果。Bt的大量可采用深层好氧发酵法，也可采用固体发酵法。现在学习的是第21页，共120页 将苏云金杆菌的毒素基因转入其它微生物或植物，不仅可以解决Bt需要吞食等不足问题，而且也是农药和防治害虫战略的重大变革。转基因植物中起抗虫作用的绝大多数都是苏云金芽孢杆菌的毒素基因。应注意，蚕对毒素极为敏感，在养蚕的地区不能使用苏云金芽孢杆菌制剂。现在学习的是第22页，共120页（2）金龟子芽孢杆菌金龟子芽孢杆菌是金龟子幼虫（蛴螬）的专性病原，蛴螬吞食其芽孢后，芽孢萌发侵入血腔并大量繁殖，使幼虫的血淋巴呈乳状，死亡幼虫呈乳白色，故又称乳状病。该种杀虫剂能够使50多种蛴螬致病，而且药效可持续9年以上，是一种成功地用于防治金龟子虫害的长效微生物农药。现在学习的是第23页，共120页2，杀虫抗生素-阿维菌素（Avermectin Av）阿维菌素（Avermectin Av）是从除虫链霉菌（Streptomyces avermitilis）菌体中提取的大环内脂类抗生素。杀虫机理：在阿维菌素（Avermectin Av）作用下，虫体内-氨基丁酸增多，导致靶标生物的神经系统发生抑制，进而麻痹死亡。现在学习的是第24页，共120页优点：广谱的杀虫杀螨活性。击倒速度快，持效期较长。消灭抗药性害虫效果明显。对人畜安全，不污染环境。使用成本低。现在学习的是第25页，共120页3，真菌杀虫剂现在已知有500多种真菌能寄生于昆虫和螨类，导致寄主发病死亡。杀虫真菌分属于卵菌、结合菌、子囊菌、担子菌和半知菌。典 型 代 表 是 白 僵 菌（Beauveria bassiana）（球孢白僵菌），属半知菌的丝孢霉目，丝孢霉科。现在学习的是第26页，共120页白僵菌：白僵菌（Beauveria bassiana）（球孢白僵菌），属半知菌的丝孢霉目，丝孢霉科。分生孢子着生于小梗顶端，球形；分生孢子梗多次分叉、集聚成团，呈花瓶状；菌落平坦呈绒毛状，后期呈粉状，表面白色至淡黄色。现在学习的是第27页，共120页 白僵菌是一种广谱性的寄生菌，能侵染磷翅目、双翅目、膜翅目、鞘翅目、同翅目等的昆虫和螨类。防治松毛虫、玉米螟、大豆食心虫等农林害虫效果显著。现在学习的是第28页，共120页机制：白僵菌接触虫体感染，适宜条件下分生孢子萌发，分泌几丁质酶，溶解昆虫表皮，侵入虫体增殖，并分泌毒素（白僵菌素）和草酸钙结晶，破坏寄主的组织，是代谢机能紊乱，最后因虫体上长出白色的棉絮状菌丝和分生孢子梗及孢子堆，整个虫体水分被菌体吸收变成白色僵尸。现在学习的是第29页，共120页4，病毒杀虫剂 昆虫病毒种类多，分布广，专性强。常见的昆虫病毒有核多角体病毒（NPV）、质多角体病毒（CPV）、颗粒体病毒（GV）和无包含体病毒。核多角体病毒（NPV）是一致发现的种类最多的昆虫病毒，在寄主细胞的核内寄生和增殖，感染后寄主一般需420天才死亡。现在学习的是第30页，共120页 我国有一定生产规模而且应用效果较好的病毒杀虫剂有：中国棉铃虫NPV，斜纹夜俄NPV，油桐尺蠖NPV，松毛虫NPV，菜粉蝶NPV等等。现在学习的是第31页，共120页病毒杀虫剂发展限制因素：需通过寄主昆虫才能增殖，培养困难。专性强、杀虫谱太窄。使昆虫致死的时间太长（杀虫慢）。易受环境、温度、阳光、气候的影响。利用DNA重组技术改造和构建用于杀虫的病毒基因工程病毒杀虫剂。现在学习的是第32页，共120页二、防治病害的微生物农药1，抗生菌和抗生素产生抗生素的菌种称为抗生菌。包括放线菌、真菌、和细菌。其中最重要的是放线菌，在已知的放线菌种类中几乎半数以上都有拮抗性。抗生素具有选择性，各种抗生素的抗菌范围称为抗菌谱，敏感微生物种类很少的抗生素称为窄谱抗生素，敏感微生物种类很多的抗生素称为广谱抗生素。现在学习的是第33页，共120页抗生素抗菌机制：阻碍菌体细胞壁的合成影响菌体细胞膜的通透性抑制核酸的合成抑制菌体蛋白质的合成。现在学习的是第34页，共120页现在学习的是第35页，共120页现在学习的是第36页，共120页2，应用抗生素防治植物病害抗生素一般都在很低的浓度下对病菌产生作用，各种抗生素对不同微生物产生抑制作用的有效浓度各不相同。通常以抑制微生物生长的最低浓度作为抗生素的抗菌强度，简称有效浓度。有效浓度越低，抗菌作用越强。现在学习的是第37页，共120页 有效浓度大于100mg/L，作用强度较低的抗生素。有效浓度小于100mg/L，作用强度高的抗生素。我国已应用的农用抗生素主要有链霉素、农霉素100、灭瘟素、春雷霉素、庆丰霉素、井冈霉素、多抗霉素、放线菌酮等。现在学习的是第38页，共120页抗生素的应用方法：浸种，防种传病害。喷洒，防叶部病害。涂敷或涂刷，防果木树干病害，如用放线菌酮涂刷树干防白松孢锈病。现在学习的是第39页，共120页3，抗生菌的直接利用对植物病害，特别是根部病害的防治可直 接 应 用 抗 生 菌。例 如：伏 革 菌（Corticium.sp）玉米粉培养物混合在土壤中防治由终极腐霉（Pythium ultimkm）引起的甜菜根腐病。哈栖木霉（Trichoderma harzianum）的培养物混 入 土 壤 中 防 治 由 立 枯 丝 核 菌（Rhizoctonia solani）引起的番茄菌核病等等。现在学习的是第40页，共120页三、微生物农药防治杂草例如：用510-6放线菌酮杀除浮萍。12.510-6茴香菌素抑制稗草。鲁保一 号（黑 盘 孢 目 盘 长 孢 属Gloeosporium）防治农田菟丝子效果可达7090%。澳大利亚用粉苞苣柄锈菌防治灯心草粉苞苣。现在学习的是第41页，共120页四、昆虫病毒四、昆虫病毒 由由于于病病毒毒治治虫虫的的优优点点可可以以对对害害虫虫有有长长期期控控制制作作用用，同同时时病病毒毒专专一一性性很很强强，对对人人、畜畜无无害害。如如美美国国的的棉棉铃铃虫虫病病毒毒，日日本本的的赤赤松松毛毛虫虫病病毒毒，已已成成为为正正式式农农药药。我我国国曾曾开开展展斜斜纹纹夜夜蛾蛾核核型型多多用用体体病病毒毒、桑桑毛毛虫虫核核型型多多角角体体病病毒毒、棉铃虫核型多角体病毒治虫，并取得了良好效果。棉铃虫核型多角体病毒治虫，并取得了良好效果。病病毒毒不不能能在在人人工工培培养养基基上上生生长长 只只能能用用养养虫虫法法增增殖殖病病毒毒，做做成成制制剂剂。使使用用方方法法有有喷喷雾雾、喷喷粉粉、直直接接施施于于土土壤和释放带病毒昆虫到害虫中去等。壤和释放带病毒昆虫到害虫中去等。现在学习的是第42页，共120页第三节 微生物制药微生物在制药领域起着重要的作用，如目前被广泛用于治疗疾病的抗生素就是微生物的代谢产物，其他如维生素、氨基酸、酶制剂、酶抑制剂、菌体制剂等都是微生物的代谢产物或利用微生物菌体本身。可以说微生物在制药工业上具有举足轻重的作用。我们以抗生素为例，简介微生物制药的相关知识。现在学习的是第43页，共120页一、抗生素1929年英国细菌学家弗莱明发现青霉素至今，已从自然界发现和分离了5000多种抗生素，并以其中一些主要抗生素为原料，进一步进行化学结构改造，制备了约30000多种半合成抗生素。目前，世界各国实际生产和应用于医疗事业的抗生素大约有120多种，连同各种半合成衍生物及盐类共约350多种，其中以青霉素类、头孢霉素类、四环素类及氨基糖苷类和大环内脂类为最多。现在学习的是第44页，共120页定义：抗生素是指生物在其生命活动中产生的（或用化学、生物或生物化学方法所衍生的），在低微浓度下能选择地抑制它种生物机能的化学物质。现在学习的是第45页，共120页2，抗生素的分类（1）根据抗生素的生物来源分类：放线菌产生的抗生素：主要有氨基糖苷类（链霉素、卡那霉素等），四环素类（四环素、金霉素等），大环内脂类（红霉素、螺旋霉素等），多烯类（制霉素等），放线菌素类（放线菌素D等）。主要微生物种类是链霉菌属，诺卡氏菌属，小单孢菌属。现在学习的是第46页，共120页 真菌产生的抗生素：如青霉素，头孢霉素等。主要微生物种类是青霉属和头孢霉属。细菌产生的抗生素：如多粘菌素，短杆菌素等。主要微生物种类是多粘杆菌和枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌。植物及动物产生的抗生素：如地衣酸、蒜素、鱼素等现在学习的是第47页，共120页（2）根据抗生素的作用（对象）分类：抗G-细菌的抗生素：如青霉素、红霉素。抗G+细菌的抗生素：如链霉素、多粘菌素。抗真菌的抗生素：如灰黄霉素、制霉素。抗病毒的抗生素：如四环素类对立克次氏体和较大病毒有一定作用抗癌的抗生素：如丝列霉素、阿霉素对癌有一定的作用现在学习的是第48页，共120页（3）根据抗生素的作用机制分类：抑制细胞壁合成的抗生素：如青霉素、头孢霉素（先锋）杆菌肽影响细胞膜功能的抗生素：如两性霉素B、制霉素、短杆菌素抑制蛋白质合成的抗生素：如四环素、链霉素、卡那霉素、红霉素、氯霉素抑制核酸合成的抗生素：丝裂霉素C、灰黄霉素、利福霉素、放线菌素D现在学习的是第49页，共120页（4）根据抗生素的化学结构分类：内酰胺类：（含有一个四元内酰胺环）如青霉素、头孢霉素氨基糖苷类：（即含有氨基糖苷，有含有氨基环醇的结构）如链霉素、卡那霉素大环内脂类：（含有一个大环内脂作为配糖体，以苷键和13个分子的糖相连）如红霉素、麦迪霉素四环素类：（以四并苯为母核）如四环素、金霉素多肽类：如多粘菌素、杆菌肽等现在学习的是第50页，共120页二、抗生素的生产过程及特点 抗生素大多数是由微生物细胞分泌的次级代谢产物，是产生菌在一定条件下，利用各种养料，通过自身产生的酶的作用合成的，所以要制备抗生素首先要获得大量的微生物细胞，然后再由这些微生物细胞分泌抗生素，此过程称为发酵。除氯霉素、磷霉素等少数结构简单的抗生素外，绝大多数的抗生素采用发酵法进行生物合成。现在学习的是第51页，共120页 抗生素的发酵过程一般在通气下进行，所用的培养基和设备都必须经过灭菌，与培养基接触的罐体、管件都应该严格不泄漏，以保证培养过程中保持纯种状态，避免污染杂菌。在培养过程中要求通入大量的灭菌空气，因此需要考虑输入空气的除菌问题。现代抗生素工业生产过程主要包括发酵和提取两部分，前者属于微生物发酵工业范畴，后者属于化学工业范畴，现在学习的是第52页，共120页一般具体过程如下：菌种孢子制备种子制备发酵发酵液预处理 提取和精制成品检验成品包装现在学习的是第53页，共120页现在学习的是第54页，共120页1，菌种：应性状优良2，孢子制备生产用的孢子必须经过纯种和生产能力的检验，符合规定的才能用来制备种子。制备孢子是一般是将保藏的处于休眠状态的孢子，通过严格的灭菌操作，将其接种的灭菌的固体培养基上，扩大培养。现在学习的是第55页，共120页3，种子制备 目的是使孢子发芽、繁殖，获得足够数量的菌丝，以便接种到发酵罐中。种子培养一般在种子罐中进行，逐级扩大培养。一般扩大培养的级数是二级，一级种子罐的接种量是0.12%，二级种子罐的接种量一般为520%（相对于罐的容积）。在培养过程中要通入无菌空气和搅拌，控制罐温和罐压，并定时取样作无菌试验、观察菌丝形态和进行生化分析等，确保种子质量。达到规定标准方可接种。现在学习的是第56页，共120页4，发酵 目的是使微生物分泌大量的抗生素。发酵过程的特点是深层发酵、需氧和纯种培养。发酵开始前，有关设备和培养基必须灭菌，然后接种种子，一般接种量为520%。发酵周期一般为45天，需不断地通气和搅拌，加入消泡剂。维持一定的PH、罐温、罐压，并隔一定的时间取样进行生化分析和无菌试验，观察代谢变化、抗生素产生情况和有无杂菌污染等。现在学习的是第57页，共120页影响发酵的主要因素发酵培养基及补料工艺。前体与抑制剂，其影响抗生素的合成方向和增加产量。PH，发酵过程中PH不断变化，为使PH恒定，可在培养基配方中加入生理酸性、生理碱性或缓冲物质，也可不断滴加酸、碱。现在学习的是第58页，共120页温度，发酵产热使温度升高，必须通过夹层或蛇形管导入冷水或冰盐水降温，控制罐温。通气搅拌，必须大量通入无菌空气，机械搅拌和挡板作用是增加空气与发酵液的接触面积和时间，减少菌丝结团现象和避免产生涡流。（增加溶解氧量）。消沫，多使用聚醚类的聚氧乙烯丙烯（俗称泡敌），避免逃液和染菌。消毒灭菌。正确掌握放罐时间。现在学习的是第59页，共120页5，提取和精制通常在提取前先进行过滤，将菌丝和滤液分开。如果抗生素分泌在液体内，则需将滤液进行预处理，以除去杂质和蛋白质，有利于以后的提取。如果抗生素存在于菌体中，则通常需先用有机溶液萃取。提取方法主要有：现在学习的是第60页，共120页（1）溶媒萃取法：此方法又可分为液-液萃取和固-液萃取等。前者适用过滤后的清液进行萃取。利用在不同PH下，抗生素在水相及有机溶剂相内的分配系数不同而提取，如酸性抗生素（如青霉素）在酸性情况下溶于有机溶剂，而在碱性条件下不溶于水，碱性抗生素（如红霉素）在碱性条件下，溶于有机溶剂，酸性情况下溶于水。这样，从水相转有机溶剂相，再从有机溶剂相转水相，反复提取，体积逐渐缩小，达到提取浓缩抗生素的目的。而所谓固液萃取是用过滤所得的菌丝滤饼进行萃取（如灰黄霉素）。菌丝滤饼经处理后，用丙酮浸取，减压浓缩。现在学习的是第61页，共120页（2）离子交换法：利用离子交换树脂和抗生素之间的亲和力，将抗生素从发酵液选择性地吸附于树脂上，然后在适宜的条件下，以少量洗脱液洗脱下来。碱性抗生素选择阳离子交换树脂，酸性抗生选择阴离子交换树脂，氨基糖苷类抗生素常用此法提取。现在学习的是第62页，共120页（3）吸附法：是将抗生素先吸附在吸附剂上，再以洗脱剂洗脱，常用吸附剂有活性炭、氧化铝和大网格聚合物吸附剂等。适用于不能利用离子交换树脂的弱电解质或非离子型抗生素的提取，如头孢菌素、林可霉素等。现在学习的是第63页，共120页（4）沉淀法：利用等电点或能与酸、碱、金属盐类形成不溶或溶解度极小的复盐的办法，沉淀出抗生素。如四环素的提取。现在学习的是第64页，共120页7，成品包装抗生素产品一般分装为大包装的原料药，供制剂厂进行小包装或制剂加工。现在学习的是第65页，共120页二、微生物多糖二、微生物多糖微微生生物物多多糖糖可可由由许许多多细细菌菌和和真真菌菌产产生生。根根据据多多糖糖在在微微生生物物细细胞胞中中的的位位置置，可可分分为为胞胞内内多多糖糖、胞胞壁壁多多糖糖和和胞胞外外多多糖糖。其其中中胞胞外外多多糖糖由由于于产产生生量大，且易与菌体分离，而得到广泛关注。量大，且易与菌体分离，而得到广泛关注。微微生生物物多多糖糖有有着着独独特特的的药药物物疗疗效效和和独独特特的的理理化化特特性性，使使其其成成为为新新药药物物的的重重要要来来源源，并并被被作作为为稳稳定定剂剂、胶胶凝凝剂剂、增增稠稠剂剂、成成膜膜剂剂、乳乳化化剂剂、悬悬浮浮剂剂和和润润滑滑剂剂等等广广泛泛应应用用于于石石油油、化化工工、食食品和制药等各个行业。品和制药等各个行业。现在学习的是第66页，共120页真菌主要的功能性成分即是真菌多糖和齐全的各种氨基酸。真菌多真菌主要的功能性成分即是真菌多糖和齐全的各种氨基酸。真菌多糖对于人体具有免疫调节和激活巨噬细胞的功能，从而可以提高人糖对于人体具有免疫调节和激活巨噬细胞的功能，从而可以提高人体抵御各种感染和抗肿瘤等方面的能力。如试验表明香菇多糖能增体抵御各种感染和抗肿瘤等方面的能力。如试验表明香菇多糖能增加小鼠腹腔巨噬细胞的绝对数量。从灵芝、银耳、黑木耳、猴头菌、加小鼠腹腔巨噬细胞的绝对数量。从灵芝、银耳、黑木耳、猴头菌、黑柄炭角菌、冬虫夏草等真菌中分离提取的多糖都能显著增强腹腔黑柄炭角菌、冬虫夏草等真菌中分离提取的多糖都能显著增强腹腔巨噬细胞的吞噬功能。巨噬细胞的吞噬功能。真菌多糖能够激活淋巴细胞，加强免疫功能，可作为免疫增强真菌多糖能够激活淋巴细胞，加强免疫功能，可作为免疫增强剂。香菇多糖剂。香菇多糖(lentinan)就是一个典型的就是一个典型的T细胞激活剂细胞激活剂,它在体内和体它在体内和体外均能促进特异性细胞毒外均能促进特异性细胞毒T淋巴细胞淋巴细胞(CTL)的产生，并提高的产生，并提高CTL的杀的杀伤活性伤活性.现在学习的是第67页，共120页三、微生物免疫制剂三、微生物免疫制剂针针对对人人类类和和动动植植物物疾疾病病的的致致病病菌菌，制制作作免免疫疫制制剂剂来来预预防防疾疾病病是是几几千千年年来来我我国国人人们们常常用的方法。用的方法。免免疫疫防防治治是是通通过过免免疫疫方方法法使使动动物物具具有有针针对对某种传染病的特异性抵抗力。某种传染病的特异性抵抗力。机机体体获获得得特特异异性性免免疫疫力力有有多多种种途途径径，主主要要分分为为天天然然获获得得性性免免疫疫和和人人工工获获得得性性免免疫疫两两大类型。大类型。人人工工获获得得性性免免疫疫又又可可分分为为人人工工自自动动免免疫疫和和人工被动免疫两种。人工被动免疫两种。现在学习的是第68页，共120页四、微生物生产的酶抑制剂四、微生物生产的酶抑制剂一一切切生生物物生生命命活活动动过过程程实实质质上上都都是是由由酶酶催催化化的的生生物物化化学学反反应应过过程程。因因此此一一旦旦某某种种酶酶的的基基因因表表达达或或其其催催化化活活性性发发生生变变化化，机机体体无无疑疑会会显显示示出出某某种种病病变变症症状状。利利用用微微生生物物生生产产各各种种酶酶抑抑制制剂剂来来调调整整酶酶的的表表达达量量或或酶酶的的活活性性，有有的已在临床上得到应用。的已在临床上得到应用。现在学习的是第69页，共120页 (1)、与与蛋蛋白白质质代代谢谢相相关关的的酶酶抑抑制制剂剂。包包括括内内肽肽酶酶抑抑制制剂剂，如如由由玫玫瑰瑰链链霉霉菌菌(Streptomyces roseus)产产生生的的以以纤纤维维蛋蛋白白酶酶微微靶靶酶酶的的亮亮肽肽素素(leupeptin)、由由蜡蜡状状芽芽孢孢杆杆菌菌（Bacillus cereus）产产生生的的以以硫硫醇醇蛋蛋白白酶酶微微靶靶酶酶的的硫硫醇醇蛋蛋白白酶酶抑抑素素(thiolstatin)和和外外肽肽酶酶抑抑制制剂剂，如如由由放放线线菌菌MF-931-A2生产的以氨肽酶生产的以氨肽酶B微靶酶的微靶酶的a a-aminoacyl arginines等。等。(2)、与与糖糖代代谢谢相相关关的的酶酶抑抑制制剂剂。如如由由灰灰孢孢链链霉霉菌菌（S.griseosporeus）生生产的以产的以a-淀粉酶微靶酶的淀粉酶微靶酶的haim I,II。(3)、与与脂脂质质代代谢谢相相关关的的酶酶抑抑制制剂剂。如如由由柠柠檬檬酸酸青青霉霉(Penicillum citrinum)生产的以生产的以HMG-CoA还原酶微靶酶的还原酶微靶酶的compactin等。等。(4)、其其他他酶酶抑抑制制剂剂。如如由由棍棍孢孢链链霉霉菌菌(S.staurosporeus)生生产产的的以以蛋白激酶蛋白激酶C为靶酶的棍孢素为靶酶的棍孢素(staurosporine)，等。，等。现在学习的是第70页，共120页五、微生物毒素的药物应用五、微生物毒素的药物应用 许许多多细细菌菌和和真真菌菌可可以以产产生生毒毒素素。细细菌菌毒毒素素有有葡葡萄萄球球菌菌毒毒素素、链链球球菌菌外外毒毒素素、肺肺炎炎链链球球菌菌毒毒素素、肉肉毒毒毒毒素素、霍霍乱乱弧弧菌菌毒毒素素、志志贺贺氏氏菌菌毒毒素素、大大肠肠杆杆菌菌毒毒素素、白白喉喉杆杆菌菌毒毒素素、炭炭疽疽杆杆菌菌毒毒素素、梭梭菌菌毒毒素素、蓝蓝细细菌菌毒毒素素等等等等。真真菌菌毒毒素素有有黄黄曲曲霉霉毒毒素素、棕棕曲曲霉霉毒毒素素、麦麦角角、杂杂色色曲曲霉霉素素、烟烟曲曲霉霉震震颤颤素素、玉玉米米赤赤霉霉烯烯酮酮、交交链链孢孢毒毒素素、毒毒蘑蘑菇菇毒毒素等等素等等 根根据据微微生生物物毒毒素素的的化化学学成成分分，可可分分为为蛋蛋白白质质类类毒毒素素、多多肽肽类类毒素、糖蛋白类毒素和生物碱类毒素。毒素、糖蛋白类毒素和生物碱类毒素。根根据据毒毒素素的的作作用用机机理理，有有溶溶细细解解毒毒素素、抑抑制制蛋蛋白白质质合合成成毒毒素素、神神经经毒毒素素、作作用用于于离离子子通通道道的的毒毒素素、作作用用于于突突触触的的毒毒素素、凝凝血血和和抗凝血的毒素，等。抗凝血的毒素，等。现在学习的是第71页，共120页根根据据导导致致的的疾疾病病可可分分，引引起起光光敏敏和和过过敏敏反反应应的的毒毒素素、引引起起精精神神和和神神经经系系统统病病变变的的毒毒素素、引引起起胃胃肠肠道道和和肝肝脏脏病病变变的的毒毒素素、致致畸畸致癌的毒素和引起呼吸系统病变的毒素。致癌的毒素和引起呼吸系统病变的毒素。人人类类和和动动物物一一旦旦误误食食这这些些微微生生物物毒毒素素，轻轻则则引引起起各各种种疾疾病病，重重则则引引起起致致畸畸致致癌癌甚甚至至死死亡亡，有有的的可可在在极极短短时时间间内内致致人人死死亡亡，难难以抢救。以抢救。现在学习的是第72页，共120页微生物毒素同样是人类的重要医药宝库，尤其是寻找新药的资源库。微生物毒素同样是人类的重要医药宝库，尤其是寻找新药的资源库。这些毒素：这些毒素：（1）可直接用作药物，如肉毒毒素可用于治疗重症肌无力和功）可直接用作药物，如肉毒毒素可用于治疗重症肌无力和功能性失明的眼睑及内斜视。利用白喉毒素的能性失明的眼睑及内斜视。利用白喉毒素的A链与多种癌症细胞链与多种癌症细胞抗体连接研制出导向抗癌药物。抗体连接研制出导向抗癌药物。（2）以微生物毒素为模板，改造和设计抗病抗癌和治疗）以微生物毒素为模板，改造和设计抗病抗癌和治疗新药新药.（3）作为外毒素菌苗使用，大多数外毒素是蛋白质，注射）作为外毒素菌苗使用，大多数外毒素是蛋白质，注射进人体和动物体后能产生相应的抗体，这些抗体可与毒素有效进人体和动物体后能产生相应的抗体，这些抗体可与毒素有效的结合，干扰毒素与其靶细胞的结合，抑制其转运，如肉毒毒的结合，干扰毒素与其靶细胞的结合，抑制其转运，如肉毒毒素、白喉类毒素、炭疽毒素、金黄色葡萄球菌毒素、破伤风毒素、白喉类毒素、炭疽毒素、金黄色葡萄球菌毒素、破伤风毒素，等。素，等。现在学习的是第73页，共120页（4）作为超抗原（）作为超抗原（SAg）使用，许多微生物毒素本身就是超抗）使用，许多微生物毒素本身就是超抗原，是多克隆有丝分裂原，激活淋巴细胞增殖的能力远比植物凝原，是多克隆有丝分裂原，激活淋巴细胞增殖的能力远比植物凝集素高集素高10100倍，具有刺激频率高等特点，可用于治疗自身倍，具有刺激频率高等特点，可用于治疗自身免疫性疾病。免疫性疾病。（5）从毒蘑菇毒素中寻找抗癌新药。毒蘑菇毒素已显示）从毒蘑菇毒素中寻找抗癌新药。毒蘑菇毒素已显示出抗癌和延缓癌变进程的良好前景。出抗癌和延缓癌变进程的良好前景。现在学习的是第74页，共120页第四节第四节 微生物菌体的应用微生物菌体的应用一、单细胞蛋白的生产与应用单细胞蛋白的生产与应用 单细胞蛋白（singlecellprotein,SCP）的生产即是利用某些含有丰富营养源的废水废液或其他低氮或无氮原料培养某些细菌或酵母菌（有时为丝状霉菌）生产获得蛋白质的方式。微生物菌体细胞含有极为丰富而全面的营养成分，高量的蛋白质和较多种类的氨基酸，维生素等。另外微生物菌体生产可以工业化生产而不受环境条件影响，且微生物生长远较动、植物生长快得多，微生物合成同等数量的蛋白质比植物快500倍，比动物快2000倍。又可以利用廉价原料进行工厂化规模化生产。现在学习的是第75页，共120页可用于单细胞蛋白生产的原料可分为碳水化合物类，碳氢化合物类，石油产品类，无机气类，有机工业废水类，城市废弃物类，农畜牧业废弃物类，海产废弃物类、泥炭类等等，来源十分广泛，尤其是利用城市、工农业生产有机废水废弃物如柠檬酸生产废水、味精废水、酒精废水、豆制品废水、淀粉厂生产废水、精密废水等进行单细胞蛋白生产，不仅可获得有价值的蛋白质，且可以清除有机污染物，变废物为资源，保护环境。国内都已有成功的规模化生产。现在学习的是第76页，共120页 各类生产单细胞蛋白的原料及涉及的微生物 类 别 原 料 主要微生物 碳水化合物 淀粉、糖、纤维素水解物等 酵母菌（Saccharomyces）碳氢类化合物 石油馏分物 石蜡 天然气、甲烷、乙烷、丙烷 假丝酵母（Candida）圆酵母（Torulopsis）假丝酵母 甲烷假单胞菌（Pseudomonas methanica）石油产品物 甲醇、乙醇、乙酸 假丝酵母 酿酒酵母 毕赤氏酵母(Pichia)曲霉属（Aspergillus）无机气体 CO 2，CO，H 2，其他 水球藻（Chlorella）螺旋藻（Spirullina）颤藻（Diatoma）氢单胞菌（Hydrogenomonas）有机工业废水 淀粉废水，糖蜜废水、酒精废水、豆制品废水、味精废水等 以上各类微生物 农畜有机废弃物 各种牲畜粪尿，果汁加工废液，各种秸杆、木屑、蔗渣等等发酵水解液 以上各类微生物 现在学习的是第77页，共120页二、微生态调节剂的生产二、微生态调节剂的生产 微生态调节剂（microecologicalmodulator）就是以微生态学理论为基础、用于调整微生态平衡，防止微生态失调，以达到提高动物、植物和人的健康水平或增进健康佳态的有益微生物及其代谢产物的微生物制品。微生态调节剂包括益生菌（Probiotics）、益生元（prebiotics）和合生元（synbiotics）三类。现在学习的是第78页，共120页益生菌是指能通过改善微生态平衡，发挥有益作用而帮助寄主提高健康水平或改善健康状态的微生物及其代谢产物。目 前 对 于 人 类 应 用 较 多 的 有 双 歧 杆 菌（Bifidobacterium）、乳杆菌(Lactobacterium)、肠球菌（Enterococcus）、大肠杆菌（Escherichia coli）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、蜡样芽孢杆菌（B.cereus）、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)和酵母菌等。益生元是指能够促进益生菌生长繁殖的物质，如双歧因子（bifidusfactor），各种只能为有益菌利用，却不能为大部分肠细菌分解和利用的寡聚糖以及某些中草药等等，能够扶植正常菌群生长，调整菌群失调，提高有益菌的定殖能力。合生元是指益生菌和益生元同时并存的制剂。现在学习的是第79页，共120页微生态调节剂制品近年来得到了很大的发展，很多已成为商品。其生产过程如同其他发酵物一样。固体剂型是在液体发酵后干燥、再加人填充料灌装成胶囊。质量是保证微生态调节剂有效的关键。活菌体制剂应使含菌量在（107108）个/ml或g。微微生生态态调调节节剂剂的的作作用用主主要要是是：调整失调的微生态系统，使之保持平衡。对非自然的微生物产生拮抗，抑制有害微生物。利用其代谢产物改善环境，有利于保持生态平衡。促进动植物生长。预防和治疗某些动植物和人类的疾病，有利于健康。人类利用微生态调节剂预防和治疗或辅助治疗许多疾病已有众多报导，如对胃肠道疾病、肝脏疾病、高血脂症、某些医源性疾病、婴幼儿保健、癌症、某些妇科疾病等等都有较好的预防和治疗或辅助治疗作用。现在学习的是第80页，共120页三、食用菌及其生产三、食用菌及其生产 食品中应用微生物菌体最广泛和直接的是食用菌。食用菌是可以食用的一类大型真菌（主要是担子菌），一般直接作为人类食品，现也有通过各种精细加工，制成更精美的饮料、滋补保健品和医疗药品。食用菌的干物质中，平均粗蛋白含量为25%，脂肪8%，碳水化合物60%（其中糖52%，纤维素8%），灰分7%。现在学习的是第81页，共120页其蛋白质和氨基酸含量较一般水果和蔬菜高，在鲜蘑菇中蛋白质含量为3.5%，而白萝卜仅0.6%，大白菜1.1%。食用菌中氨基酸种类较全，有1718种之多，即含有人体所必需的8种必需氨基酸。许多种类的氨基酸含量可以与牛乳、肉和鱼粉相当。食用菌中的脂类主要是脂肪、磷脂、蜡和固醇等脂溶性化合物，这些脂类可与蛋白质结合成脂蛋白质。食用菌脂类似于植物脂肪，含有较高的不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸，其中亚油酸可占中性脂肪部分脂肪食量的70%，占极性类脂部分脂肪酸量的90%。食用菌的灰分中含有人体必需的多种矿物元素，尤以钾和磷的含量最高，钾可高达灰分的58%，磷达20%，钠2%左右，再是钙和铁。而且许多食用菌含有丰富的维生素。如双孢蘑菇中含有VB12、VB2、VC、VK、泛酸、烟酸、叶酸等。现在学习的是第82页，共120页各种药用或食疗作用的真菌，其功效分类包括：解表类、利尿渗湿类、消导类、止血活血类、祛痛类、止咳化痰类、健胃类、清热类、通便类、安神类、补益类、驱虫类、祛风湿类、平肝息风类、降血压类、调节机体代谢类，抗肿瘤类，外用消炎等17类。如白木耳有提神生津、滋补强身的功用，是珍贵的滋补品。黑木耳具有润肺和消化纤维素的功用。香菇含有的香菇素能降低血液胆固醇。猴头菌制片对胃及十二指肠溃疡具有良好疗效，并可缓解消化系统癌症。灵芝菌具有治疗神经衰弱和延缓衰老的作用。现在学习的是第83页，共120页第五节第五节 微生物工业发酵产品微生物工业发酵产品1、发酵生产食醋、发酵生产食醋 食食醋醋是是人人们们日日常常生生活活所所必必需需的的调调味味品品，也也是是最最古古老老的的利利用用微微生生物物生生产产的的食食品品之之一一。食食醋醋生生产产是是利利用用醋醋酸酸菌菌在在充充分分供供氧氧的的条件下将乙醇氧化为醋酸。反应式为：条件下将乙醇氧化为醋酸。反应式为：能能用用于于食食醋醋生生产产的的醋醋酸酸菌菌有有纹纹膜膜醋醋酸酸菌菌（Acetobacter aceti）、许许氏