微生物复习(自己整理)

微生物工程微生物工程的定义：利用微生物的生长、繁殖活动产生各种生理活性物质来生产商业产品的工程技术发酵：生物细胞为了获取生长和生存能量物质而进行的氧化还原反应发酵的分类：按照能量获取方式----好氧发酵厌氧发酵按照产物类型----初级代谢发酵次级代谢发酵按照操作类型----分批、补料分批、连续发酵发展史：表面培养----深度培养----深沉培养（搅拌通气技术的发展）天然发酵，纯培养技术，深沉培养技术，微生物工程微生物工程：上游工程，发酵工程，下游工程菌种分离的步骤：标本采集---标本的预处理---富集培养---菌种的初筛---菌种的复筛---性能的鉴定---菌种的保藏预处理的方法：物理---55℃6min ，离心，膜过滤化学---含1%几丁质培养基诱饵法---蛇皮，花粉施加选择性压力分离法：利用不同种类微生物生长繁殖所需要的培养环境和养料的不同，人为的控制某些条件，使之有利于某种微生物生长而不利于另一种微生物生长的，从而达到优势菌种快速生长富集的目的微生物的分部见书本自然选育：不经过人为处理的利用微生物的自然突变进行的菌种选育过程原因是多因素的低剂量诱变效应和互变异构效应操作步骤：单细胞悬液的制备---平板分离---挑选单菌落---发展实验诱变育种：利用各种诱变剂例如物理化学生物的方法对细胞进行处理从而提高基因突变频率，在通过适当的筛选获得所需要的高产优质菌种的育种方法方法：物理---紫外线照射（15cm 260nm 15w ）过程：出发菌株的选择---处理菌悬液---诱变处理---中间培养---分离与筛选。

菌种的保藏原理：根据菌种的生理生化性质认为的创造田间噬菌体的代谢处于休眠或者尽量低的状态从而减少菌种的变异条件：降低培养基的养料成分，低温，干燥，缺氧斜面保藏法：一般4--6℃，3-- 6 月。

注意水分的蒸发。

实验室常用穿刺保藏法：一般4--5℃，6--12月。

石蜡的作用。

沙土管保藏法：一般4--5℃，1-- 2 年。

保藏菌丝芽孢和放线菌真空冷冻干燥：一般4--5℃，5--10年。

安瓿管的处理，价格昂贵液氮保藏法：一般-196℃，5--10年。

甘油或者二甲基亚砜，速冻慢融悬液保藏法：一般室温，0-- 1年。

营养成分的减少（寡）低温保藏法：一般-20 ℃, 1 年左右。

密封要放入冰箱中保存培养基和种子的扩大培养培养基的定义：提供微生物生长繁殖和生物合唱的各种代谢物所需的，按比例配制的多种营养物质的混合物培养基的成分：碳源、氮源、无机盐、微量元素、生长因子、促进剂、水碳源的作用：构成组分的重要元素、产生各种代谢物、同时是化能异养型性微生物的能源物质氮源的分类：无机氮--氨水，铵盐，硝酸盐。

有机氮--牛肉膏，玉米浆，酒糟，麦麸等等前体：某些化合物加入培养基后能够在生物的合成过程结合到产物分子中区，但自身物质不会被降解的却可以提高产量的小分子物质前提的控制：使用时普遍采用流加法，因为前提一般有毒，大剂量对生长不利，价格较贵使用时注意经济价值少量，多次的添加原则促进剂和抑制剂：（都不同于前提）促进剂：一类刺激因子影响微生物的正常代谢促进中间产物的积 累，或者提高次级代谢物的生成抑制剂：加入之后会使得某些代谢途径的进行收到抑制同时刺激另一个代谢途径。

使得微生物的代谢发生改变。

生理酸和生理碱的区分 作用。

补料：由于一次加入过量的C,N 会使得菌体的大量繁殖，营养的消耗在生长繁殖上面了。

不利于产物的生成，，一次加入过量的养料会使得培养基过于粘稠不利于搅拌和通气，，消沫困难溶氧量下降渗透压过高等等营养物质的调节不同碳源的利用速度的不同① 不同菌种对不同碳源的利用速度的不同② 碳源的消耗会使得菌体过早的自溶③ 碳源分为速效碳源和迟效碳源④ 利用的速度葡萄糖＞乳酸＞乳糖碳氮比的调节，酵母100：20 霉菌100：10培养基的类型：合成培养基 # 天然培养基固体培养基 # 半固体培养基 # 液体培养基孢子培养基，种子培养基，发酵培养基（按用途）种子的扩大培养（各类概念）种子罐基数：种子在种子罐中扩大培养的培养的次数发 酵 级数：种子罐级数+1接 种 量：移入的种子液体积和接种后培养液的体积的比例种 龄：种子罐中培养的菌体从接种开始到移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间（对数生长期较为合适）种子扩大培养的任务:为每次发酵罐的投料提供相当的数量的带血的旺盛的种子 种植的制备工艺流程：沙土管孢子---斜面---药瓶液体（菌丝体）或者茄形瓶斜面或固态---种子罐---发酵罐温度对发酵的产物影响及其调控公式 dt x dxu ⋅= g/mol*L温度影响产物的形成影响发酵液的物理性质影响生物的合成方向 对细胞生长的影响发酵热 = 生物热 + 搅拌热 - 蒸发热 - 辐射热 - 排走的热（Q 显）最佳温度的选择和发酵温度的控制① 微生物的生长最是温度② 产物合成的最佳温度③ 根据其他条件的合理调整，例如菌种，培养基成分和浓度，菌体生长阶段和培养条件控制温度采用冷却（夹套，蛇形管，乙醇，液氮等）PH 对发酵的影响影响菌体形态影响细胞膜的电荷状态影响产物的稳定性对某些生物合成途径有显著影响影响发酵PH 的因素糖代谢，糖分解成小分子例如酸，醇，PH ↓,糖缺乏 PH ↑氮代谢生理酸性生理碱的影响产物的形成菌体的自溶氧气对发酵的影响：供养与耗氧 比好氧速率的理解氧的传递公式：)*(L L C C a k OTR -⋅= 摄氧率X Q r O ∙=2 其中X 为细胞浓度 影响需氧因素，1.细胞浓度 2.培养基的成分和浓度. 3.菌龄 4.发酵条件影响K L A 的因素有如下搅拌空气流量培养液的性质微生物的生长消沫剂离子强度影响推动力的因素)*(L c c -提高氧的饱和度，提高氧的溶解度提高发酵罐压提高空气的氧分压二氧化碳对对发酵影响的控制二氧化碳的来源1.微生物的代谢 2.合成代谢的一种基质二氧化碳对发酵的影响① 对菌种具有刺激作用或者一直作用② 对菌丝的形态的影响③ 对微生物的发酵刺激或者抑制作用④ 影响发酵液的酸碱平衡泡沫产生的原因1) 通气和搅拌2) 微生物的代谢产生的气体3) 培养基的性质4) 发酵带入杂菌或者噬菌体泡沫的危害和消除1．降低生产能力2．造成大量的逃液（容易引起感染，引起原料的浪费）3．影响菌体的呼吸泡沫的消除1) 调整培养基的成分2) 机械消除或者加入消沫剂（罐内消泡，罐外消泡，利用机械臂或者用压力打碎气泡）3) 筛选少沫或者无沫的菌种]发酵动力学动力学是指研究发酵过程中菌体生长（X ），基质消耗（S ），产物生成（P ）的动态平衡及其内在规律碳源 + 氮源 + 氧 → 细胞 + 产物 + CO 2 + H 2OS → X + P dtdp dt dx dt ds +→ 根据碳源的利用和产物的形成速度的类型I ．产物形成直接关系（生长相关型）II ．产物形成间接与碳源有关系（生长部分关型）III ．产物形成与碳源无关系（生长无关型）分批培养：是指一次性投料，一次性接种，一次性收获的间歇性培养方式是非稳态培养方式连续培养（连续发酵）：在培养过程中连续的向发酵罐中加入培养基，同时相同的速度排出发酵产品的培养基，是一种相对稳态培养。

优点：高效，发酵中各参数均处于恒定值，便于利用仪表进行自动化操作。

易于分期控制，可在不同的罐体中控制不同的条件补料分批培养：又称半连续发酵或者半连续培养，是指在分批培养过程中间接性连续补加新鲜培养基的培养方法分批培养动力学：分批培养的经历延迟期 0=dt dx 指数生长期max u u = 减速期 0 dt du 衰亡期 0 dt dx 静止期0=dtdx Monod 方程 S k S S +=max μμ μmax 为最大生长速率S -1 S 为限制性基质的浓度 Ks 为饱和常数 基质消耗动力学得率系数：菌体的生长量或者产物的相对机制消耗的收得率。

细胞得率系数：每消耗1g （mol ）基质所合成的的菌体重量gΔs-Δx - S Ys培养基的灭菌及设备灭菌灭菌方法：只从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子或者从中将其除去 干热灭菌 湿热灭菌 辐射灭菌 过滤灭菌 化学试剂灭菌啤酒啤酒的分类 1)按菌种分：上面酵母，下面酵母 2)按生产方法：生，熟啤酒 3)按色泽分：淡色啤酒，浓色啤酒，黑色啤酒 4)按照麦汁度：高（14--20）中（10--12）低（6--8） 5) 按照包装：瓶，易拉罐，桶装，原料：大麦（主料） 小麦 水 糖 玉米 大米-----调整麦汁成分，节省成本抗生素抗生素：作用于动植物体内的寄生的生物（细菌。

真菌。

病毒。

癌细胞等）作用机理：抑制细胞壁合成，影响细胞膜功能，抑制病原蛋白质合成，抑制核酸合成，一直生物能的作用效价（potency ）：抗生素对病原体的抑制活性单位(titer)：每毫升溶液中的抗生素的效价牛津杯味精谷氨酸的等电点PH=3.22 。

生产菌种：杆状，棒状，等谷氨酸的发酵只控制生物素的亚适量当培养液中生物素的量较高时可采用加青霉素利用膜缺陷性突变株，增加膜透性来是产物的流出从而加大产物生产量空气除菌装备原理：惯性的冲击、拦截滞留作用 布朗扩散，静电吸附，重力沉降作用设备的流程：空气--压缩机--储气罐--冷却--除油水--加热--总过滤器--分过滤器--无菌空气（设备详情看书本）。