微生物遗传育种课程论文

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微生物的突变对人类的影响

微生物的突变对人类的影响

学号:微生物遗传育种论文题目:微生物的突变对人类的影响学院专业班级姓名学号微生物的突变对人类的影响摘要:微生物突变对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。

在人类疾病中有50%是由病毒引起。

世界卫生组织公布资料显示:传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。

微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。

在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是新现和再现的微生物感染还是不断发生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。

一些疾病的致病机制并不清楚。

大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。

关键词:微生物突变、变异、甲流、病原微生物Microbial mutation effects on humansAbstract:Microsoft jas black Microsoft jas black microbial mutation is one of the most important influence on human is led to the popularity of infectious diseases. In 50% of human diseases are caused by viruses. The world health organization: according to the data published in all disease morbidity and mortality of infectious diseases occupied the first place. Of microorganisms cause human disease history, also is the humanity and the incessant struggle history. In prevention and treatment of disease, the human made great progress, but the new now and reproduce or microbial infection occurrence, such as a large number of viral disease has been a lack of effective drug treatment. Some diseases pathogenic mechanism is not clear. A large number of broad spectrum antibiotics abuse caused strong selection pressure, make many strain mutates, lead to the development of drug resistance, a new threat to human healthKey words: Microsoft jas black Microsoft jas black microbial mutation, variation, the a/h1n1 flu, pathogenic microorganisms微生物远在人类出现之前就存在于这个星球上了,它也将伴随着人类生命的进化而进化,或许它在人类生命消失之后还会存在于这个星球。

微生物遗传育种研究进展

微生物遗传育种研究进展

题目:微生物遗传育种研究进展姓名:毛德昌学号:专业:微生物学方向:微生物生态学任课教师:翠新(副教授)2017年12月29日微生物遗传育种研究进展摘要:微生物育种是现代工业、医药、食品等行业生产中重要的一个环节,本文中介绍了几种微生物育种的方法,包括诱变育种、杂交育种、代调控育种等育种方法,其中主要介绍微生物遗传育种一种新的育种技术——低能离子注入育种技术和原生质体育种技术。

低能离子注入育种技术为我国科学家所创建的一种技术,为微生物的育种工作提供了新的方法。

关键词:微生物育种,离子注入,原生质体融合目录1前言 (1)2自然选育 (1)3诱变育种 (2)3.1物理诱变 (2)3.2化学诱变因子 (3)3.3生物诱变因子 (4)3.4复合因子诱变与新型诱变剂 (4)4杂交育种 (4)4.1有性杂交 (4)4.2准性杂交 (5)4.3原生质体融合育种 (5)4.3.1 原生质体融合的促融方法 (6)4.3.2原生质体融合育种的应用 (6)4.4 代控制育种 (7)5基因重组 (7)6小结 (8)参考文献 (8)1前言微生物是自然界中广泛存在的生物群体,在工业、医药、食品、科研等行业中具有广泛的应用,在工业上是某些工业产物的产生个体,医药行业将的很多种药物是来源于微生物个体的初级或次生代产物,方方面面都有微生物的影子,对于微生物育种最早是来源于什么时候,这个也许应该可以追溯到人类对微生物的应用。

生活中到处都存在着微生物的影子,人类为了能够更加充分的利用微生物,就会将个体形状优良的微生物保留下来,以便将其更好的利用,这边开始了微生物的育种,儿这种育种似乎是对微生物的育种工作已经开展,只是仍然停留在一个比较初步的阶段。

上世纪五十年以前对微生物的育种是在个体宏观表现上的对人类有用的形状上的育种工作,上世纪五十年代以后,DNA分子结构的确立,微生物的各个基因结构逐步得到阐释,微生物的各种代途径调控机制也逐步得到解释,对微生物进行遗传育种的方法也逐步开始出现多样化。

微生物遗传育种课程论文

微生物遗传育种课程论文

微生物单细胞蛋白的遗传选育和应用前景张臣(山东农业大学生命科学学院生物工程专业09级03班)摘要随着世界人口的不断增长,粮食和饲料不足的情况日益严重。

面对这一严峻的现实,单细胞蛋白的开发与生产为解决人类食品和饲料问题开辟了新的途径。

因此,对生产单细胞蛋白的微生物利用诱变育种、航天育种、反向代谢工程育种和基因工程育种等现代微生物育种技术进行遗传选育越来越有必要。

一旦我们能根据自己的需要来设计和获得某种单细胞蛋白,这将会解决一直困扰人类的粮食问题,甚至还会推动其他很多行业和领域的发展。

关键词微生物单细胞蛋白生物特性遗传选育应用前景GENETIC BREEDING AND APPLICATION PROSPECT ABOUT SIMPLE CELL PROTEIN OF MICROBEAbstractWith the world population growing, the lack of food and feed is more and more serious. Faced with such severe situation, the development and production of simple cell protein (SCP) supply a new way to solve the problem. Therefore, it is more and more necessary to deal with the microbe that can produce SCP by means of modern microbial breeding technology, such as mutation breeding, space breeding, reverse metabolic engineering breeding and Gene engineering breeding. Once we can design and get a single cell protein according to our own needs, it will work out the food problem that has been perplexing human beings for a long time. In addition, it may push some other industries and fields forward.Key words: Microbe;Simple cell protein;Biological characteristics;Genetic breeding;Application prospect微生物细胞含有丰富的蛋白质,而这正是人和动物不可缺少的营养物质,这是微生物食品倍受青睐的一个原因。

《微生物遗传育种学》互动式实践教学探索

《微生物遗传育种学》互动式实践教学探索

主干课 程 , 具有知识点 多、 学科 交叉性较强和应 用性较强 的特 果 。 但是本学科领域知识 日新 月异 , 随着 近年来高等教育教学 点, 对培养学生的创新 实践 能力具有重要 的意 义。为 了适应 高 质量 的要求不断提高 ,卓 越工程师培养计划” “ 的逐步实施等 ,
等教 育发展 需求, 高学生的学习效 果和技 能水平, 提 我们改革
实践能力 , 有十分重要的意义。 具
本课程 由理论课 和实践课两部分组成 ,0 0年前两 门课 21
近年来 , 微生物学及相关课程教学改革屡见报道 , 我们 程为相互独立的课程 。 对 虽然课程之 间也有联系 , 但是实践环节 的教学启 发 良多 。例如 , 有效地使 用 国内外优 秀教材和各种 由于是 以验证性 基础 实验 为主,同时理论和实践课 由不 同的
著增 强, 证明该模式具有较好的效果和一定的推广应用价值。 关键词 : 生物遗传育种 ; 微 互动式教 学; 实践教 学; 创新 实
践能力
践教学环节 , 发学生 的主观能动性 , 激 提高学生的综 合素质和
创新能 力是本课程的必由之路 。
通过调查研究国 内外微生物育种 、微生物学等相关 课程 实践 教学改革情况 ,总结借鉴我院以往相关课程教学改革中的成
பைடு நூலகம்
已把激发学生的主观能动性 ,提高学生的实践 能力和创 新意
了原有教 学模 式, 建立 多层次互动式实践教 学体 系, 重点加强 识作为 当前教育改革 中的重点 和难点 。要尽量克服以往 的本 了实践教 学环 节 , 增加 综合开放性 实验 环节 , 并实施 了“ 多元 课程教学 中存在的难点较 多 , 学生接受起来较难 ; 实践环 节培
化 ” 评 价体 系 。师生 互 动 、 生 互动 、 的 生 知识 与技 能 互 动贯 穿始 养不够完善 , 能水平不能适应实际需 求 ; 技 学生的 自主学 习能 终 。 经过 初 步 实践 , 学 效 果 、 生 的 实践 能 力 和 创 新 意 识 显 力较差 、 新意识较弱等 问题 。因此 , 教 学 创 改进教学方法和加 强实

微生物的遗传变异和育种

微生物的遗传变异和育种

第一节 微生物遗传的物质基础
三、基因表达 在所有的生物中,基因的主要功能是把遗传信息转变 为特定氨基酸顺序的多肽,从而决定生物性状的过程,这 一过程称为基因表达。基因表达包括以下两个步骤,首先 以DNA为模板,通过RNA聚合酶转录出mRNA(信使RNA), 然后将mRNA的碱基顺序翻译成由相应氨基酸顺序组成的蛋 白质(图6-1)。
第一节 微生物遗传的物质基础
(四)核苷酸 各种遗传密码子储存着各自对应的信息,而单个核苷 酸或碱基则是密码子的组成单位,是基因突变的最小单位。 从绝大多数微生物的DNA组分来看,其分别由腺苷酸、胸 苷酸、鸟苷酸和胞苷酸4种脱氧核苷酸组成。其上的碱基 分别为腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞 嘧啶(C)。
第一节 微生物遗传的物质基础
相结合。不论真核微生物的细胞核还是原核微生物细胞的 核区都是该微生物遗传信息的大本营和信息库,因此被称 为核基因组、核染色体组或简称基因组。再从细胞内的染 色体数目来看,不同的微生物的染色体数目差别很大,真 核微生物常有较多的染色体,如酵母菌属中有的种有17条 之多,而原核微生物中常只有一条裸露的环状DNA大分子 核酸,即一条染色体。
第一节 微生物遗传的物质基础
二、DNA的结构与复制 (一)DNA的结构 1953年,Watson和Crick首先提出DNA的结构模型,认 为DNA是由两条反向平行的多核苷酸组成的双螺旋结构, 两条多核苷酸链通过碱基间的氢键相结合。此结构已经扫 描隧道显微镜所证实。
第一节 微生物遗传的物质基础
(二)DNA的复制 在细胞分裂和传代的过程中,作为微生物遗传物质 的DNA必须准确无误地复制,才能使子代细胞含有相同的 遗 传 信 息 , 以 保 持 物 种 的 稳 定 。 1 9 5 8 年 , Meselson 和 Stahl用15N标记的碱基培养大肠杆菌,并定时取样分离DNA, 进行密度梯度离心。研究结果证明,DNA是以独特的半保 留方式进行复制的,即每一子代DNA分子的一条链来自亲 代,另一条链是新合成的。

微生物育种论文自发性突变与适应性突变

微生物育种论文自发性突变与适应性突变

自发性突变与适应性突变摘要:突变在生物学上的含义是指细胞中的遗传基因(一般指DNA或RNA,对动物而言包括细胞核与线粒体中的,植物则还包括叶绿体中的)发生永久的、可遗传的改变。

突变分为自发性突变和适应性突变。

如果突变是在自然界中发生的,不管是由于自然突变剂作用的结果,还是偶然的复制错误,都叫自发突变。

在非致死的选择条件下能够接触这种选择压力的突变过程,而不管其他突变是否发生叫做适应性突变。

关键词:自发性突变适应性突变突变Spontaneous mutations and adaptive mutationAbstract: the mutation in biology refers to the cells of the genetic (generally refers to DNA or RNA, against animal speaking with the mitochondria, including nuclear plants, also includes the chloroplast permanent,) occurs genetic changes. Mutations mutations and adaptie mutations are divided into spontaneity. If mutation is happening in nature, whether due to natural mutations agent role of result, or accidental copying mistake, call the spontaneous mutations. The choice in the fatal condition can contact the selection pressure, regardless of the mutation process whether other mutations occur called adaptive mutation.Keywords: spontaneous mutations adaptie mutations mutations正文:1.突变的定义:中文名称:突变英文名称:mutation定义一:基因的结构发生改变而导致细胞、病毒或微生物的基因型发生稳定的、可遗传的变化过程。

微生物遗传育种论文

离子注入微生物诱变育种的研究与应用进展郝瑶 11生工1班 20110801111摘要:离子束作为一种新的诱变源虽然在微生物上的应用起步较晚,但成果显著。

这项技术适用于多种微生物,也可以和其它方法结合对菌种进行复合诱变。

这一技术在对微生物诱变育种的研究中,表现出比传统诱变方法高的诱变效率,利用离子注入进行微生物菌种改良已在生产实践中得到广泛的应用,并取得了显著的经济效益和社会效益。

该研究对离子注入微生物诱变育种的理论研究进展和实际应用情况进行了综述。

关键词:离子注入;微生物育种;诱变;综述1 引言离子束作为一种生物品种改良的新技术是由中国科学院等离子体物理研究所[1-2]于1986年开创的,经过近30年的发展,这方面的研究无论在理论上还是实际应用上都取得了一定的进展,已在诱变育种、植物转基因、生命起源和进化以及环境辐射与人类健康等方面取得了一些重要的阶段性研究结果,其中在微生物诱变育种的研究中,利用离子注入进行微生物菌种改良已在生产实践中得到广泛的应用,并取得了较好的研究成果和良好的生产效益[3]。

经过近20多年的发展,无论从理论上还是实际应用中,离子束生物技术已在诱变育种、创造生物体新种质的实用技术研究中取得了一定的进展,为生物的遗传改良开辟了新途径。

2 离子束生物技术的机理和优点2.1 离子束生物技术的作用机理借助于低能离子注入技术使生物体的特征特性发生本质变化,进而对生物体进行遗传改良是离子束生物技术的主导思想,离子生物技术是将能量为几万至几十万伏的离子束射入生物体内,在离子束的能量、质量和电荷三因素作用下,使基因产生突变,再从这些变异的种子中选出优良变异种质,经过培育而成为新品种。

因此,能量、质量、电荷成为离子束生物技术作用的核心,能量沉积效应[4]、质量沉积效应[5]、电荷交换效应[6]是目前离子束生物技术的主要理论依据。

其中,能量沉积指注入的离子与生物体大分子发生一系列碰撞并逐步失去能量,而生物大分子逐步获得能量进而发生键断裂、原子被击出位、生物大分子留下断键或缺陷的过程;质量沉积指注入的离子与生物大分子形成新的分子;动量传递会在分子中产生级联损伤;电荷交换会引起生物分子电子转移造成损伤,从而使生物体产生死亡、自由基间接损伤、染色体重复、易位、倒位或使DNA分子断裂、碱基缺失等多种生物学效应。

微生物的遗传与育种论文

工业微生物遗传育种学原理与应用综述摘要:本文综述了工业微生物遗传育种的历史地位,介绍了遗传育种的方法和机理,并对其前景进行了展望。

关键词:工业微生物;遗传育种;方法;机理前言:工业微生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造,去除不良性质,增加有益新性状,以提高产品的产量和质量的一种育种方法,使我们获得所需要的高产、优质和低耗的菌种,其目的是改良菌种的特性,使其符合工业生产的要求。

本文主要从工业微生物遗传育种的历史地位、方法与技术、理论机理和发展前景综述了工业微生物育种的研究进展。

1 历史地位工业微生物遗传育种技术是工业发酵工程的核心技术,在其作用下人们获得了许多的高产优质菌株,为生产实践发展起了强大的推动作用。

2 机理及方法2.1 自然选育不经人工处理,利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。

这种选育方法简单易行,可以达到纯化菌种,防止菌种退化,稳定生产,提高产量的目的。

但是自然选育的效率低,因此经常要与诱变育种交替使用,以提高育种效率。

2.2 诱变育种微生物的诱变育种,是以人工诱变手段诱变微生物基因突变,改变遗传结构和功能,通过筛选,从多种多样的变异体中筛选出产量高、性状优良的突变株,并且找出发挥这个变株最佳培养基和培养条件,使其在最合适的环境下合成有效产物[2]。

诱变育种和其他育种方法相比,具有速度快、收益大、方法简单等优点,是当前菌种选育的一种主要方法。

但是诱变育种缺乏定向性,因此诱变突变必须与大规模的筛选工作相配合才能收到良好的效果。

2.3 杂交育种杂交是指在细胞水平上进行的一种遗传重组方式。

杂交育种是利用两个或多个遗传性状差异较大的菌株,通过有性杂交、准性杂交、原生质体融合和遗传转化等方式,而导致其菌株间的基因的重组,把亲代的优良性状集中在后代中的一种育种技术。

通过杂交育种不仅可克服因长期诱变造成的菌株活力下降,代谢缓慢等缺陷,也可以提高对诱变剂的敏感性,降低对诱变剂的“疲劳”效应。

微生物育种学课程论文

微生物诱变技术研究进展戴泽翰 08植物保护微生物1班 200830200508摘要:人工诱变微生物育种具有速度快、收效大的优点,在生产和科研中被广泛应用。

常规的微生物育种技术主要分为物理诱变、化学诱变、生物诱变三种。

今年来三种诱变育种技术得到了长足的发展。

本文就三者今年来的研究进展,尤其是新技术的发展进行综述。

关键词:微生物;诱变育种;进展人工诱变手段诱发微生物基因突变,改变遗传结构和功能,通过筛选,从多种多样的变异菌体中筛选出产量高、性状优良的突变株,是生产和科研中微生物研究中常用的育种方法。

使用诱变育种,可以使菌株研发周期大大缩短,特别是在发酵工程育种上得到广泛的应用。

近年来,随着新诱变因子的不断发现和筛选技术的发展,微生物诱变育种技术有了长足进步。

1物理诱变技术物理诱变通常使用物理辐射中的各种射线,包括紫外线、X射线、γ射线、α射线、β射线、快中子、微波、超声波、电磁波、激光射线和宇宙射线等。

近年来,离子辐照、微波、超高压诱变育种也成为诱变育种的新方法。

1.1离子辐照诱变离子束具有高传能线性密度(Let),且在射程的末端还有尖锐的电离峰(Bragg峰)。

这使重离子能在生物介质中产生高密度的电离和激发事件,同时产生的高活度自由基造成间接损伤,从而引起较强的生理生化作用,可引起染色体的重复、易位、倒位、缺失或使DNA分子取代、补充、断裂等。

有学者(张宁等,2008)通过10k eV氮离子(N+)注入β-胡萝卜素生产菌三孢布拉霉(Blakeslea trispora)筛选得到2株产量比出发菌株提高20%的高产菌株,经过多次传代试验表明该菌遗传稳定性较好,并对pH值、温度、转速等发酵条件进行初步优化,使β-胡萝卜素的产量达到2.2 g/L。

另有学者(赵南等,2010)向井冈霉素产生菌注入能量10keV、剂量15×下1013个/cm2氮离子实施诱变,再生培养后单菌落接斜面上摇床进行效价测定,筛选高产菌株。

微生物遗传育种的研究进展

微生物遗传育种的研究进展摘要:微生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造去除不良性状,增加有益新性状,以提高产品的产量和质量的一种育种方法。

本文对微生物遗传育种技术,包括自然育种、诱变育种、代谢控制育种、基因工程育种等进行了介绍,并对育种技术的发展做了展望。

关键词:微生物;自然育种;诱变育种;代谢控制育种;基因工程育种微生物育种的目的就是要人为地使某些代谢产物朝人们所希望的方向加以引导或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状,获得所需要的高产优质和低能的菌种。

为达到这一目的必须改变微生物的遗传性能[1]。

现代生物技术特别是发酵工程技术的最终产品,一般都是经过工业微生物这一“工厂”生产得到的,已经取得了举世瞩目的经济效益和社会效益。

据统计,1979 年世界工业酶产量为53000 吨,1985 年酶制剂的总产量为10万吨,作为商品出售的酶制剂有200余种,到1990 年总产值约为10 亿美。

就生物技术而言,1991年美国、德国、法国和英国的总销售额依次为400,200,150,6.4 亿美元。

对工业微生物菌种的优化选育是提高产量和质量的一条有效途径。

以突变和筛选为中心的传统育种技术在工业微生物发展到现在规模的过程中始终起着重要作用。

70 年代以来,重组DNA技术和原生质体融合技术开始用于菌种选育。

各种外源基因在原核生物、真核细胞的克隆和表达研究取得了重大成果,使工业微生物育种技术进入了真正意义的分子水平育种时代[2]。

1 菌种选育的具体目标(1) 提高产量。

生产效率和生产效益总是排在一切商业发酵过程首位的目标。

( 2) 提高产物的纯度。

减少副产物; 提高有效组分;减少色素等杂质。

( 3) 改变菌种性状。

改善发酵过程, 包括: 改变和扩大菌种所利用的原料结构; 改善菌种生长速度; 提高斜面孢子化程度; 改善菌丝体形状, 采用菌球菌丝体发酵;少用消泡剂或使菌种耐合成消泡剂; 改善对氧的摄取条件, 降低需氧量及能耗; 耐不良环境: 抗噬菌体的侵染,耐高温、耐酸碱、耐自身所积累的代谢产物; 改善细胞透性, 提高产物的分泌能力等。

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微生物单细胞蛋白的遗传选育和应用前景张臣(山东农业大学生命科学学院生物工程专业09级03班)摘要随着世界人口的不断增长,粮食和饲料不足的情况日益严重。

面对这一严峻的现实,单细胞蛋白的开发与生产为解决人类食品和饲料问题开辟了新的途径。

因此,对生产单细胞蛋白的微生物利用诱变育种、航天育种、反向代谢工程育种和基因工程育种等现代微生物育种技术进行遗传选育越来越有必要。

一旦我们能根据自己的需要来设计和获得某种单细胞蛋白,这将会解决一直困扰人类的粮食问题,甚至还会推动其他很多行业和领域的发展。

关键词微生物单细胞蛋白生物特性遗传选育应用前景G ENETIC BREEDING AND APPLICATION PROSPECT ABOUTSIMPLE CELL PROTEIN OF M ICROBEAbstractWith the world population growing,the lack of food and feed is more and more serious. Faced with such severe situation,the development and production of simple cell protein(SCP) supply a new way to solve the problem.Therefore,it is more and more necessary to deal with the microbe that can produce SCP by means of modern microbial breeding technology,such as mutation breeding,space breeding,reverse metabolic engineering breeding and Gene engineering breeding.Once we can design and get a single cell protein according to our own needs,it will work out the food problem that has been perplexing human beings for a long time. In addition,it may push some other industries and fields forward.Key words:Microbe;Simple cell protein;Biological characteristics;Genetic breeding;Application prospect微生物细胞含有丰富的蛋白质,而这正是人和动物不可缺少的营养物质,这是微生物食品倍受青睐的一个原因。

人们热衷于微生物食品的开发,还有一个重要的原因,就是它可以解决因人们对蛋白质的需求增加而导致的粮食供求矛盾。

因为人从动物中获取蛋白质营养,而动物的蛋白来源往往又离不开以粮食作为主要原料的饲料供应,因此人们对蛋白质的需求量增加,也就导致了用于蛋白质生产的间接粮食消耗的增加。

由于耕地的减少、人口的增加,难以提供更多的粮食用于改善人们的食品结构。

而微生物可以帮助人类解决这一矛盾。

真菌、酵母菌、单细胞藻类、细菌等微生物的结构十分简单,往往一个个体就是一个细胞,然而它们生产蛋白质的本领却很强,所需要的培养条件简单,对底物的要求也不高。

因此人们选准了这些细胞生物作为获取蛋白饲料和食品的源泉。

通过培养单细胞微生物获得的蛋白质称为单细胞蛋白。

一般从单细胞培养物中可以获得45%-80%的蛋白质,18-20种氨基酸,此外还有丰富的维生素、脂肪和糖类,对人和动物均具有较高的营养价值,且各种氨基酸搭配合理,维生素含量高、成本低、产量高、原料广等特点,特别对于缓解世界面临食物短缺、环境污染和能源缺乏等问题尤其显得重要。

【1】通过对生产单细胞蛋白的菌种进行遗传选育,利用诱变育种、航天育种、反向代谢工程育种和基因工程育种等现代微生物育种技术改变其生物学特性,比如通过诱变提高产量或者改变蛋白结构等,从而获得人类想要的蛋白。

这要比饲养家畜更加方便,更加廉价,甚至更加高产。

一、单细胞蛋白的特性与来源单细胞蛋白是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质。

用于生产SCP的单细胞生物包括微型藻类、非病原细菌、酵母菌类和真菌。

1.1单细胞蛋白的生物特性【2】1.1.1SCP营养丰富蛋白质含量高达40%~80%,比大豆高10%~20%,比肉、鱼、奶酪高20%以上;氨基酸的组成较为齐全,含有人体必需的8种氨基酸,尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。

单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质,以及丰富的酶类和生物活性物质,如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。

1.1.2原料来源广泛生产单细胞蛋白的原料来源极为广泛,成本较低。

一般分为四类:一是糖质原料,如淀粉或纤维素的水解液、亚硫酸纸浆废液、制糖的废蜜等;二是石油原料,如柴油、正烷烃、天然气等;三是石油化工产品,如醋酸、甲醇、乙醇等;四是氢气和碳酸气。

最有前途的原料是可再生的植物资源,如农林加工产品的下脚料、食品工厂的废水下脚料等。

这些资源数量多,而且用后可以再生,还可实现环境保护。

1.1.3生产速率高一般蛋白质生产速度同猪、牛、羊等体重的倍增时间成正比。

微生物的倍增时间比牛、猪、鸡等快千万倍,如细菌、酵母菌的倍增时间为20~120h,霉菌和绿藻类为2~6h,植物1~2周,牛1~2个月,猪4~6周。

据估计,一头500kg公牛每天生产蛋白质0.4kg,而500kg酵母至少生产蛋白质500kg。

1.1.4劳动生产率高生产不受季节气候的制约,易于人工控制,同时由于在大型发酵罐中立体式培养占地面积少。

如年产10万吨SCP工厂,以酵母计,按含蛋白质45%计算,一年所产蛋白质为45000t。

一亩大豆按亩产200kg计,含蛋白质40%,则一年为80kg蛋白质,所以,一个SCP工厂所产蛋白质相当于562500亩土地所产的大豆。

1.1.5可以完全工业化生产单细胞蛋白生产比农业生产需要的劳动力少,又不受地区、季节和气候条件的制约,可在占地有限的小设备上进行,不仅数量大,而且质量好,远远超过现有粮食品种的蛋白质。

许多国家单细胞蛋白的生产已具有很大的规模,取得了丰硕成果。

前苏联年产单细胞蛋白质达数百万吨以上,保加利亚也有几十万吨之多。

德国、美国、前苏联、加拿大等国早已用单细胞高活性生物饲料代替了鱼粉。

1.1.6单细胞生物易诱变,比动、植物品种容易改良可采用物理、化学、生物学方法定向诱变育种,获得蛋白质含量高、质量好、味美,并易于提取蛋白质的优良菌种。

1.2用于生产单细胞蛋白的微生物种类用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多,包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。

这些微生物通常要具备下列条件:所生产的蛋白质等营养物质含量高,对人体无致病作用,味道好并且易消化吸收,对培养条件要求简单,生长繁殖迅速等。

单细胞蛋白的生产过程也比较简单:在培养液配制及灭菌完成以后,将它们和菌种投放到发酵罐中,控制好发酵条件,菌种就会迅速繁殖;发酵完毕,用离心、沉淀等方法收集菌体,最后经过干燥处理,就制成了单细胞蛋白成品。

【3】二、菌种的遗传学选育回顾微生物育种技术的发展过程,其大至分为自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种以及基因工程育种几个阶段。

对微生物进行育种是进行工业化生产的重要前提,育种后必须适合大规模培养的工艺要求,并且拥有相对稳定的遗传性能,不能轻易发生变异。

然而国内对单细胞蛋白的研究主要是集中在了对生产工艺的研究上,既然选育菌种是所有工作的前提,那么就很有必要探讨一下育种技术在生产单细胞蛋白上的应用。

2.1高产单细胞蛋白酵母的诱变育种国内某高校在2010年曾对单细胞蛋白酵母进行了诱变育种及培养条件的优化,从而获得了高产的酵母菌。

【4】所使用的供试材料为某啤酒厂废弃的啤酒酵母泥,从啤酒废酵母把中分离纯化酿酒酵母,紫外诱变使其发生基因突变,培养一段时间后,用分光光度计测定吸光度筛选出吸光度大于出发菌株的诱变菌。

将初筛得到的菌株制备成种子液,接到基础发酵培养基,摇床培养一段时间后,将发酵液离心并用蒸榴水洗涤,收集菌体,研磨成粉,用凯氏定氨怯测定其SCP含量,筛选出SCP含量较高的诱变菌株。

用紫外线对出发菌株进行照射,选择适当的照射时间,经过初筛和复筛得到诱变菌株是关键。

值得注意的是,一定要控制好照射时间,如果照射时间过长,可能导致菌体细胞大量死亡;照射时间过短,就会起不到诱变的作用。

再对诱变条件进行优化,如从PH、培养温度、接种量和碳源等方面进行改进,会使诱变育种更加成熟,效率更高。

虽然化学诱变剂也能起到很好的诱变效果,但是会对蛋白有比较大的损害,而我们所要获得的产品就是蛋白,所以化学诱变剂很少采用,最好还是采用物理或生物的方法进行诱变育种。

诱变育种和其他育种方法相比,具有速度快、收益大、方法简单等优点,是当前菌种选育的一种主要方法,在生产中使用的十分普遍。

但是诱变育种缺乏定向性,因此诱变突变必须与大规模的筛选工作相配合才能收到良好的效果。

在物理诱变因素中,紫外线比较有效、适用、安全,其他几种射线都是电离性质的,具有穿透力,使用时有一定的危险性。

目前,多种诱变剂的诱变效果、作用时间、方法都已基本确定,人们可以有目的、有选择地使用各种诱变剂以达到预期的育种效果。

2.2航天诱变高产单细胞蛋白菌株航天育种起初只是应用在种子的诱变和培育方面,不过随着微生物技术的不断进步,已逐渐渗透到人们的生活中,利用微生物当生产用的“种子”已经崭露头角。

自然而然的,各国的科学技术人员做了很多航天诱变微生物菌种的试验,以求获得人们所需要的菌株。

将航天高技术与传统的物理化学诱变及分子技术等相结合,利用卫星或高空气球携带,搭载微生物等生物体样品,经特殊的空间环境条件(强宇宙射线,高真空,微重力等)作用引起生物体的染色体畸变,进而导致生物体遗传变异,经地面选育试验后,能快速而有效地育成生物的新品种,供生产和研究使用。

2008年时有关的科学技术人员就利用航天诱变技术获得了高产单细胞蛋白啤酒酵母YB-6菌株。

【5】他们通过对经航天诱变的啤酒酵母多级平板分离、摇瓶筛选,得到了一株能在玉米秸秆水解液中生长且高产单细胞蛋白的YB-6菌株。

2.3利用杂交育种技术获得优良菌株杂交育种是利用两个或多个遗传性状差异较大菌株,通过有性杂交、准性杂交、原生质体融合和遗传转化等方式,而导致其菌株间的基因的重组,把亲代优良性状集中在后代中的一种育种技术。

杂交育种理论基础是基因重组。

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