微生物工程概论课件.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，目的是介绍微生物工程的上游工艺原理。要求学生掌握生产菌种的分离、优良菌种的选育、菌种保藏、微生物的代谢调节和代谢工程、培养基配制、发酵工艺控制、发酵过程的微生物反应动力学等原理和方法。§1微生物工程概论微生物工程:微生物工程的主体是利用微生物生长代谢活动生产的各种生理活性物质来生产商业产品。这项工程需要微生物学、生物化学、化学工程和市场营销学等有关知识来共同营建。微生物工程已成为微生物学、生物化学、化学工程和市场营销学等多学科密切相关的交叉

2、性学科。1.1微生物工程的发展简史1.1.1传统的微生物发酵技术—天然发酵人类利用微生物的代谢产物作为食品和医药，已有几千年的历史了。酒(古埃及公元前4000–3000年；龙山文化4200年）啤酒、黄酒、酱油、泡菜、面包等。1.1.2第一代微生物发酵技术——纯培养技术的建立主要是厌氧发酵和表面固体发酵产生的初级代谢产物。出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志。青霉素的发现与大量需求,表面培养法(surfaceculture)效价40U/mL，纯度20%，收率30%1.1.3第二代（近代）微生物发酵技

3、术—深层培养技术(机械搅拌通气技术)可以说,这是一个近代发酵工业的鼎盛时代。新产品、新技术、新工艺新设备不断出现,应用范围也日益扩大,如广泛应用于能源开发、环境保护、细菌冶金和石油勘探等。2、第一代微生物发酵技术——纯培养技术链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等抗生素工业的发展促进了其他发酵产品的出现，如氨基酸发酵工业好氧发酵，初级、次级代谢产物LouisPasteur微生物引起发酵；酒精发酵由酵母引起EduardBuchner酒化酶(zymase)RobertKoch发明了固体培养基；建立了纯培

4、养技术人为控制发酵过程酒精、丙酮、丁醇、有机酸等（主要是厌氧发酵；初级代谢产物）1.1.4第三代微生物发酵技术——微生物工程1953年,美国Waston和Crick发现了DNA双螺旋结构。1973年,美国加利福尼亚大学旧金山分校HerberBoyer和斯坦福大学StanleyCohen将两个质粒用EcoRⅠ酶切后,在连接酶存在条件下连接起来,获得了具有两个复制起始位点的杂合质粒,并转化大肠杆菌。尽管他们的实验并没有涉及任何目的基因,但意义却极为重大深远,为基因工程的理论和实际应用奠定了基础。图13-1D

5、NA克隆的过程此后很快全世界各国的研究人员发展出大量基因分离、鉴定和克隆的方法,不但构建出高产量的基因工程菌,还使微生物产生出它们本身不能产生的外源蛋白质,包括植物、动物和人类的多种生理活性蛋白。而且很快形成了产品,如胰岛素、生长激素、细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程药物和产品已正式上市。（1972）DNA重组技术、原生质体融合技术等应用1982，第一个基因工程产品——利用工程菌生产的人胰岛素问世现有许多种类的产品红细胞生成素(治疗贫血)生长激素(促进生长)胰岛素(治疗糖尿病)干扰素(抗病毒、抗肿

6、瘤)1.2微生物工程的应用微生物工程在基因工程、细胞工程、蛋白质工程等现代生物技术的支持下，可以产生众多新的产品，应用的范围进一步扩大，已深入到工农业生产、医药保健、环境保护、甚至微电子领域，促进了传统产业的技术改造和新兴产业的产生，对人类社会生活将产生深远的影响，同时也具有巨大的经济效益潜力。1.2.1微生物工程在食品工业中的应用1.2.2微生物工程在医药卫生中的应用1.2.2、1抗生素1.2.2、2氨基酸1.2.2、3维生素1．2．2、4甾体激素1．2．2、5生物制品1．2．2、6治疗用酶1．2．2、

7、7酶抑制剂1．2．2、8其他1．2．3微生物工程在轻工业中的应用糖酶蛋白酶果胶酶脂肪酶氨基酰化酶甘露聚糖酶过氧化氢酶1．2．4微生物工程在化工能源产品中的应用醇及溶剂有机酸多糖烷烃清洁能源藻类产油等1．2．5微生物工程在农业中的应用1．2．5、1生物农药1．2．5、2生物除草剂1．2．5、3生物增强剂1．2．5、4食用菌1．2．6微生物工程在环境保护中的应用1．2．7微生物工程在细菌冶金中的应用1．2．8微生物工程在高新技术研究中的应用总之,微生物工程技术的应用十分广泛,它的发展推动了其他生物技术的快速发

8、展,同时随着基因工程、蛋白质工程、细胞工程技术的研究,将会进一步扩大微生物工程技术的应用范围,为工农业生产和人类健康做出更为巨大的贡献。五、微生物工程的应用食品加工：单细胞蛋白（酵母、真菌等）含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威士忌发酵乳制品：奶酪、酸奶调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等微生物技术最早开发应用的领域，至今产量和产值仍占微生物工程的首位1、在食品工业的应用微生物工程应用领域2、在医药卫生中的应用2、微生物