沈萍微生物学第十五章课件.ppt

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1、第十五章微生物生物技术绪言1生物技术及内容2生物技术的发展历史3微生物生物技术特点及应用4微生物生物技术产业化发展生物技术基因工程酶工程细胞工程发酵工程产物产品产品1.1微生物生物技术－利用微生物进行产品生产抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、生物农药、生物肥料等医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业基因工程药物、疫苗及抗体产品化学工程生物化工生物加工行业近代生物技术现代生物技术基因工程菌发酵抗酒、面包、醋、堆肥传统生物技术（1）微生物生物技术是将微生物学，生物化学和化学工程学的基本原理有机结合起来的一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种

2、有用物质的工程技术。微生物生物技术涉及微生物的发酵（发酵工程）代谢产物的提纯（后处理）（2）.微生物生物技术---发酵工程的内容①菌种特性与选育培养基特性，选择及灭菌理论发酵醪特性，发酵机理，发酵动力学过滤机理，氧传递，溶解，吸收理论连续培养，发酵控制与自动化②后处理（下游工程）细胞破碎，分离，醪液输送，过滤，去杂，沉淀分离，蒸馏，结晶，干燥，包装，及发酵产物分离过程种控制与自动化。（3）微生物生物技术的特征：有复杂的生物化学反应与微生物活细胞息息相关代谢调控是特色特有系统：空气除菌系统培养基灭菌系统（4）微生物生物技术需解决的问题菌种问题合适的反应器基质的选择发酵和提纯的

3、比拟放大过程控制丝状菌的发酵无完善的理论指导1.2微生物生物技术的发展历史发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物（1）传统发酵阶段1667年之前：嫌气性发酵生产酒类好气性发酵生产醋类、制曲微生物生物技术的早期阶段1680年制成显微镜───微生物的存在1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精───酶厌氧发酵发酵技术：19世纪末，用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。20世纪初

4、期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国采用亚硫酸盐法生产甘油（第一次世界大战）──由食品工业向非食品工业发展好氧发酵技术：速酿法从乙醇生产醋酸，通气法大量繁殖酵母，用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖，用微小毛霉生产干酪。1933年等人发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。生长均匀，增殖时间短。（2）近代微生物生物技术40年代1928年由Fleming发现青霉素1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究表面培养：1升锥形瓶，─40u/ml1943年沉浸培养：5m3─200u/ml当今：100m3─200m3─5-7万u/ml链霉素、金霉素、新霉索、红霉

5、素主要的技术进展：通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。意义：抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法推动了整个发酵工业的深入发展为现代发酵工程奠定了基础50年代－60年代①人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术酶的活力、酶量调控(反馈控制和反馈阻遏)→解除菌体自身的反馈调节,特殊调节控制的利用,→突变株的应用,前体、终产物、副产物等应用②发酵动力学，发酵连续化，自动化工程技术③微生物酶反应生物合成与化学合成反应相结合工程技术(3)现代微生物生物技术20世

6、纪70年代之后细胞融合技术、基因操作技术1、增加生物体内基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量2、特有产物的控制基因植入细胞中，快速经济地大量生产这些产物3、不同性能的多种质粒植入，以非粮食物质为原料进行发酵生产或环境保护1.3微生物生物技术的特点（1）具有生产价值的发酵类型微生物菌体发酵微生物酶发酵微生物代谢产物发酵微生物的转化发酵生物工程细胞的发酵（2）微生物生物技术的特点：常温常压，能耗小，设备简单生物体自动调控农副产品作为原料易生产复杂的高分子化合物需防杂菌污染（3）应用范围酿酒工业生理活性物质发酵工业食品工业维生素发酵工业抗生素工业微生物冶金工业有机酸工业核苷

7、酸发酵工业有机溶剂发酵工业菌体蛋白发酵工业酶制剂工业微生物环境净化工业氨基酸工业生物能工业1.4微生物生物技术产业化发展目前，全球发酵产品的年销售额在400亿美元左右，并以每年约7％～8％的速率增长。我国发酵行业生产企业有5000多家，主要发酵产品的年产值高达1300亿元。微生物生物技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题发酵工业发展趋向（1）糖分解生产从简单化合物－－－－复杂化合物，从自然发酵－－－－人工控制突变发酵（2）化学合成产品工业生产－－