高三复习新陈代谢-微生物PPT.ppt

《高三复习新陈代谢-微生物PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三复习新陈代谢-微生物PPT.ppt（45页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第五章微生物与发酵工程微生物类群类群与与营养营养代谢代谢与与生长生长发酵工程发酵工程第一节微生物类群微生物的概念：形体微小、结构简单，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清其形态结构。一般指体形在0.1毫米以下的小生物。体积小面积大，吸收多转化快，生长旺繁殖快，适应强变异频，分布广种类多。第一节微生物类群分类：无细胞结构：病毒有细胞结构：原核生物：细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝藻真核生物：真菌、单细胞藻类、原生动物细菌细胞壁保护支持作用；防止细菌细胞吸水胀破；成分与植物细胞不同，含有肽聚糖；溶菌酶、青霉素作用于细菌的细胞壁。细胞膜不含胆固醇有呼吸酶拟核大型环状DNA分子细胞质核糖

2、体、质粒、贮藏颗粒、RNA等特殊结构：特殊结构：荚膜鞭毛芽孢（一）细菌的结构细菌结构模式图细菌的遗传物质DNA注意：*拟核DNA、质粒DNA均不与蛋白质结合；质粒在细菌中的数目不止一个！拟核DNA控制细菌的主要性状，而质粒DNA控制特殊性状芽孢的形成与萌发注意：注意：一般情况下，一个细菌只形成一个芽孢，因而不是一种生殖方式。芽孢在构造、化学成分和生理特征上都与营养细胞有很大不同，对热、紫外线和许多有毒物质有很强的抗性。细菌的繁殖及菌落繁殖方式：主要是二分裂，有的细菌进行出芽生殖。菌落铜绿假单孢菌菌落弗氏志贺氏菌菌落粘质沙雷氏菌菌落大肠杆菌菌落概念：单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的

3、肉眼可见、具有一定形态结构的子细胞群体。特异性：不同种类细菌所形成的菌落，大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等具有不同的特征。可作为菌种鉴定的重要依据。菌种鉴定的重要依据菌种鉴定的重要依据菌菌 落落无鞭毛菌落特征：无鞭毛菌落特征：无鞭毛菌落特征：无鞭毛菌落特征：有鞭毛菌落特征：有鞭毛菌落特征：有鞭毛菌落特征：有鞭毛菌落特征：较小较厚、较小较厚、较小较厚、较小较厚、边缘较整齐边缘较整齐边缘较整齐边缘较整齐大而扁平、边缘大而扁平、边缘大而扁平、边缘大而扁平、边缘呈波状或齿状呈波状或齿状呈波状或齿状呈波状或齿状关于细菌的叙述中正确的是（）A细菌只能进行分裂生殖B分裂生殖时大型环状DNA平均分配C

4、分裂生殖时细胞质平均分配D分裂生殖时DNA平均分配放线菌构成：由分枝状菌丝构成基内菌丝：吸收营养物质；气生菌丝：部分可分化为孢子丝，进行孢子繁殖。分布：广泛分布于土壤、空气和不中产生抗菌素举例：链霉菌病毒（一）病毒的结构核衣壳：核酸：只有DNA或只有RNA。衣壳：由许多结构相同的衣壳粒组成。电镜下能够看到的最小形态单位，由16个多肽分子组成。排列方式不同使病毒呈现出不同的形态。囊膜：由蛋白质、多糖和脂类构成；生有刺突。病毒的增殖病毒的增殖吸附吸附注注入入核核酸酸释放释放装装配配合成合成说明核酸只有一种，DNA或RNA,决定生物的遗传性状衣壳决定病毒的抗原特异性具有嚢膜和刺突的病毒作为抗原时需要

5、吞噬细胞处理。病毒不能独立生活的原因：缺乏代谢所需的酶、能量。只能在宿主细胞中繁殖。DNA复制和蛋白质合成的原料能量和酶全部来自宿主细胞。几个问题1.不用显微镜如何区分有鞭毛不用显微镜如何区分有鞭毛,无鞭无鞭毛细菌毛细菌?2.病毒的核心病毒的核心,电镜下能看到的病毒电镜下能看到的病毒的最小形态单位和决定病毒抗原特的最小形态单位和决定病毒抗原特异性的结构分别是什么异性的结构分别是什么?3.病毒和寄生细菌合成蛋白质的场病毒和寄生细菌合成蛋白质的场所分别是什么所分别是什么?4.如何培养并繁殖大量噬菌体如何培养并繁殖大量噬菌体?营营 养养 物物 质质概念概念例子例子常用常用物质物质 功功 能能 碳碳

6、源源 氮氮 源源 生长因生长因子子凡能为微生凡能为微生物物提供生长提供生长繁殖所需碳繁殖所需碳元素元素的营养的营养物质物质凡能为微生凡能为微生物物提供生长提供生长繁殖所需氮繁殖所需氮元素元素的营养的营养物质物质有机物有机物：糖类、：糖类、脂肪酸、花生饼、脂肪酸、花生饼、石油等石油等无机物无机物：CO2、NaHCO3糖类糖类 尤其是尤其是 葡萄糖葡萄糖1、合成、合成细胞物质细胞物质 和和代谢产物代谢产物2、提供能量提供能量无机物无机物：氮气、氨、：氮气、氨、铵盐、硝酸盐铵盐、硝酸盐有机物有机物：尿素、：尿素、牛肉膏、蛋白牛肉膏、蛋白胨胨铵盐、铵盐、硝酸盐硝酸盐合成合成蛋白质、核蛋白质、核酸、酸、

7、以及含氮的以及含氮的代谢产物代谢产物微生物生微生物生长长不可缺不可缺少的少的微量微量有机物有机物维生素、氨基维生素、氨基酸、碱基、叶酸、碱基、叶酸酵母膏、动酸酵母膏、动植物组织提取植物组织提取液等液等维生素、维生素、氨基酸、氨基酸、碱基碱基酶酶和和核酸核酸的组的组成成分成成分说明自养微生物用无机碳源，异养微生物用有机碳源，有机碳源也可作为能源物质。自生固氮微生物的培养基可以不加氮源。对于异养微生物来说，含CHON的有机化合物既可作碳源也可作能源。复杂的有机化合物还可做生长因子。培养基的种类培养基的种类培培养养基基的的种种类类按按物理性质物理性质分分固体培养基固体培养基 （分离分离、计数计数等）

8、等）半固体培养基（半固体培养基（观察运动观察运动、保种保种）液体培养基液体培养基 （工业生产工业生产）按按化学成分化学成分分分合成培养基合成培养基（化学成分明确化学成分明确，常用于常用于分类分类、鉴定鉴定等）等）天然培养基天然培养基（天然物质配制，（天然物质配制，成分不明确成分不明确，常用于，常用于工业生产工业生产）按按 用用 途途 分分选择培养基（用于从多种微生选择培养基（用于从多种微生物中物中选出选出需要的种类）需要的种类）鉴别培养基（用于鉴别培养基（用于判定判定某一微某一微生物的生物的存在存在）配制培养基的原则配制培养基的原则1、目的明确、目的明确 根据所培养的微生物的种类、培养目的（用

9、根据所培养的微生物的种类、培养目的（用于生产还是实验）等，选择原料配制培养基。于生产还是实验）等，选择原料配制培养基。2、营养要协调、营养要协调 配制培养基时必须注意各种营养物质的浓度配制培养基时必须注意各种营养物质的浓度和比例。其中和比例。其中碳源与氮源的比碳源与氮源的比最重要。最重要。3、pH要适宜要适宜 根据不同的微生物适宜生长的根据不同的微生物适宜生长的pH范围调节范围调节培养基的培养基的pH。几个问题1.为什么培养基中的营养物质浓度过高会抑制微生物的生长?2.举例说明各种营养物质比例中,碳源与氮源比例最为重要.3.细菌等微生物的分离或鉴别方法有哪些?1.什么是微生物的代谢?与其他生物

10、相比,它的代谢主要特点是什么?为什么会有这样的特点呢?2.比较初级代谢产物与次级代谢产物的异同点.3.抗生素,抗毒素和干扰素有何不同?4.组成酶与诱导酶有何区别?5.举例说明什么是酶合成调节和酶活性调节?6.酶合成调节与酶活性调节各有何意义?7.怎么样才能使黄色短杆菌大量合成赖氨酸?8.什么是发酵?发酵有哪几种?生长生长微生物的代谢产物微生物的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不不同同点点生长繁殖的生长繁殖的 关系关系产生阶段产生阶段是否有菌种的是否有菌种的特异性特异性分布分布举例举例相相同同点点生长到一定阶段生长到一定阶段细胞内细胞内是是否否细胞内或外细胞内或外

11、氨基酸、核苷酸氨基酸、核苷酸多糖、维生素等多糖、维生素等抗生素抗生素、毒素、毒素色素、激素等色素、激素等均在微生物细胞的调节下，有步骤地产生均在微生物细胞的调节下，有步骤地产生必需的必需的不是必需的不是必需的整个生命过程中整个生命过程中思考思考:酒精属于何种代谢产物酒精属于何种代谢产物?依据依据?微生物的生命活动受什么调节微生物的生命活动受什么调节实例实例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。苏氨酸苏氨酸苏氨酸脱氢酶苏氨酸脱氢酶a酮丁酸酮丁酸异亮氨酸异亮氨酸 当异亮氨酸积累过量，会抑制苏氨酸脱氢酶的活性，异亮当异亮氨酸积累过量，会抑制苏氨酸脱氢酶的活性，异亮氨酸合成停止。

12、氨酸合成停止。实例实例2：亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，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蔗糖，一段时间后，可以合成蔗糖酶，但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间后，可以合成蔗糖酶，并利用蔗糖。并利用蔗糖。实例实例1，通过调节酶的，通过调节酶的 ，控制代谢过程；控制代谢过程；实例实例2.，通过调节酶的，通过调节酶的 ，控制代谢过程控制代谢过程分析讨论分析讨论：活性活性合成合成两种调节方式的区别与联系：两种调节方式的区别与联系：联系联系调节意义调节意义调节特点调节特点调节本质调节本质调节结果调节结果调节对象调节对象酶活性调节酶活性调节酶合成调节酶合成调

13、节诱导酶诱导酶所有酶（组成酶和诱导酶）所有酶（组成酶和诱导酶）细胞内酶的种类增多细胞内酶的种类增多酶活性的可逆性改变酶活性的可逆性改变基因水平调节基因水平调节,控制酶的合成控制酶的合成代谢水平调节，代谢水平调节，调节酶的活性调节酶的活性间接、缓慢间接、缓慢快速、精细快速、精细既保证代谢需要，又既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能避免细胞内物质和能量浪费量浪费避免代谢产物积累过多避免代谢产物积累过多细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确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。控制代谢的正常进行。微生物代谢的人工控制措施：改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件。

14、生物素的作用生物素的作用(1).按培养基的物理状按培养基的物理状态态液体发酵液体发酵固体发酵固体发酵(2).(2).根据产物不同分类根据产物不同分类抗生素发酵抗生素发酵维生素发酵维生素发酵氨基酸发酵氨基酸发酵（酒精发酵、乳酸发酵）（酒精发酵、乳酸发酵）（抗生素发酵、（抗生素发酵、氨基酸发酵）氨基酸发酵）(3).根据发酵过程根据发酵过程 对氧的需求分类对氧的需求分类需氧发酵需氧发酵厌氧发酵厌氧发酵三、微生物的生长如何观察和研究？微生物群体生长的规律人工培养：将少量细菌接种到恒定容积的液体培养基中，并置于适宜的条件下培养，定期取样测定。测定方法：测细胞数目：与等量已知含量的红细胞或霉菌孢子混匀，计

15、数。测重量：结果：细菌的生长曲线微生物群体数量的测定方法微生物群体数量的测定方法 测数目测数目 例例 待测样品待测样品1ml,1ml,稀释稀释100100倍后倍后,取取1ml1ml稀释液与稀释液与1ml1ml含有红细胞含有红细胞10001000个的液体个的液体混合均匀混合均匀,显微镜下随机选若干个视野显微镜下随机选若干个视野计数计数,得出细菌个数与红细胞个数比为得出细菌个数与红细胞个数比为3:1,3:1,则待测样品中含细菌多少个？则待测样品中含细菌多少个？3105个个测重量测重量 取取 一一定定 体体积积 的的培培 养养基基离离 心心分分 离离反反 复复洗洗 涤涤称称菌菌体体湿重湿重称称菌菌体

16、体干重干重烘烘干干计计算算其其中中细细胞胞重量重量一个细胞（细菌）一般重约一个细胞（细菌）一般重约10121013 g，干重为湿重的干重为湿重的10%20%。比较生长曲线各阶段的特点比较生长曲线各阶段的特点细胞分裂细胞分裂细胞数量细胞数量细胞代谢特点细胞代谢特点细胞形态特点细胞形态特点应用应用调整期调整期不分裂不分裂不增加不增加代谢活跃、大量代谢活跃、大量合成与细胞分裂合成与细胞分裂有关的物质有关的物质缩短缩短（菌种、（菌种、接种量接种量培养基）培养基）对数期对数期快速分裂快速分裂细胞呈细胞呈指数增长指数增长生理特征稳定，生理特征稳定，代谢旺盛代谢旺盛个体形态稳定个体形态稳定菌种、菌种、科研科

17、研稳定期稳定期细胞增加细胞增加数等于死数等于死亡数亡数活菌数达活菌数达到最高峰到最高峰大量积累代谢产大量积累代谢产物，特别是次级物，特别是次级产物，营养物质产物，营养物质减少减少（细菌）形成（细菌）形成芽孢芽孢生产代生产代谢产物谢产物（延长）（延长）衰亡期衰亡期细胞死亡细胞死亡数大于增数大于增加数加数活菌数活菌数下降下降菌体释放代谢产菌体释放代谢产物物细胞多种形态，细胞多种形态，甚至畸形，开甚至畸形，开始解体始解体连续培养的方法原理：微生物群体的生长规律方法：不断添加新的培养基、放出老的培养基，以保证微生物对营养物质的需要，并排出部分有害代谢产物。影响微生物生长的环境因素影响微生物生长的环境因

18、素温度温度微微生生物物的的生生长长速速率率最适生长温度最适生长温度绝大多数微生物的最适生长温度为：绝大多数微生物的最适生长温度为：2537 1 1、温、温 度度2 2、PHPH值值PH值值生生长长速速率率最适生长最适生长PH值值多数细菌的最适多数细菌的最适PH值为：值为：6.57.5 多数真菌的最适多数真菌的最适PH值为：值为：5.06.0 多数放线菌的最适多数放线菌的最适PH值为：值为：7.58.5 3、氧、氧根据微生物对于氧的需要可以将微生物分为：根据微生物对于氧的需要可以将微生物分为：（多数细菌和大多数真菌）（多数细菌和大多数真菌）好氧型微生物好氧型微生物某些链球菌、产甲烷杆菌）某些链球

19、菌、产甲烷杆菌）厌氧型微生物厌氧型微生物（如：酵母菌）（如：酵母菌）兼性厌氧型微生物兼性厌氧型微生物（如：乳酸菌、破伤风杆菌（如：乳酸菌、破伤风杆菌第三节发酵工程简介比较用植物蛋白（如大豆）水解法和用发酵工程的方法生产谷氨酸有何不同？蛋白质氨基酸工程菌以糖类、尿素、生物素等为原料，在无菌条件下生长繁殖，生产谷氨酸利用发酵工程生产谷氨酸1.菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌2.培养基成分：豆饼（马铃薯）水解液、玉米浆、尿素、K2HPO4、K2O、Mg2SO4、生物素（生长因子）3.培养方式：液体培养4.培养过程：配制培养基灭菌接种培养5.培养条件：温度3037；pH7 8；通气、无杂菌6.培养时间

20、：2832h7.产品获得方式：分离提取中和过滤浓缩离心分离8.产品：谷氨酸钠（味精）利用发酵工程生产谷氨酸利用发酵工程生产谷氨酸 优点：优点：生产条件温和生产条件温和 原料来源丰富，价格低廉原料来源丰富，价格低廉 产物专一产物专一 废弃物易处理，对环境污染少废弃物易处理，对环境污染少 发酵工程的概念和内容1.选育菌种：获得工程菌选育菌种：获得工程菌 自然界中寻找、人工诱变育种、基因工程、细胞工程自然界中寻找、人工诱变育种、基因工程、细胞工程2.培养基的配制：液体培养基培养基的配制：液体培养基3.灭菌：培养基灭菌、发酵设备灭菌灭菌：培养基灭菌、发酵设备灭菌4.扩大培养和接种扩大培养和接种 利用什

21、么时期的菌体接种速度最快？利用什么时期的菌体接种速度最快？5.发酵过程发酵过程 如何调控发酵过程，获得更多的产品？如何调控发酵过程，获得更多的产品？6.分离提纯分离提纯 方法方法 产品产品蒸馏、萃取、离子交换蒸馏、萃取、离子交换 初级、次级代谢产物初级、次级代谢产物 过滤、沉淀过滤、沉淀 微生物菌体微生物菌体单细胞蛋白单细胞蛋白 发酵工程的应用医药工业上的应用抗生素的生产人生长激素、胰岛素、生长激素释放抑制因子（治疗肢端肥大症）重组乙肝疫苗、单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子食品工业中的应用发酵产品：如啤酒、食醋等食品添加剂食品、饲料：单细胞蛋白发酵工程什么是发酵工程?谷氨酸发酵常用的菌种是什么?谷氨酸发酵的培养基中碳源,氮源和生长因子分别是什么?谷氨酸发酵为何要通入无菌空气?为何谷氨酸发酵用液体培养基同时要不断搅拌?为何谷氨酸发酵的培养基属于天然培养基?举例说明选育优良菌种的三种方法.发酵工程的中心阶段是什么?谷氨酸发酵过程中PH呈酸性,溶氧不足分别会出现什么代谢产物?进行洒精发酵时,通入空气和严格密封生产洒精分别相当于发酵工程的哪个阶段?发酵工程的产品有几类?分别用什么方法提取?发酵中热量的来源和散失分别是什么?