第九章微生物生物转化
第九章 微生物生化反应过程的质量和能量衡算
如果只对微生物反应过程做概念性描述，可表示为： 营养物质（碳源、氮源、氧及无机盐）
微生物细胞
新微生物细胞+代谢产物+CO2 此式不是计量关系式。在生物工业中，有些行 业，如酵母生产，只要求菌体的产生，不希望产生 其他产物；乙醇工业中，由于是厌氧反应，因此， 氧和水项等于零。另一些行业，如氨基酸、酶制剂、 抗生素和有机酸等生产，上式各项都不能少。
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质量和能量衡算在工程上的意义
通过质量和能量衡算，可以了解反应物和生成 物之间定量关系，反应过程需要消耗和释放多少 能量。通过反应过程衡算式有已知量可以求出未 知量。所以它是研究反应过程的一个有效手段， 对解决工程问题特别有用。 在代谢工程研究中的应用
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2 微生物反应过程的碳素衡算
碳源利用图 a: 最低培养基 b：完全培养基
CHmOn——碳源的元素组成； CHxOyNz ——细胞的元素组成； CHuOvNw ——产物的元素组成； 下标 ——与一个碳原子相对应的氢、氧、氮的原子数。
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例：葡萄糖为基质进行面包酵母（S.cerevisiae）培 养，培养的反应可用下式表达，求计量关系中的系数 a、b、c和d。 C6H12O6+3O2+aNH3 bC6H10NO3(面包酵母) +cH2O+dCO2 解：C: 6=6b+d H: 12+3a=10b+2c O: 6+2×3=3b+C+2d N: a=b 联立求解：a=b=0.48 c=4.32 d=3.12 所以以上关系式为： C6H12O6+3O2+0.48NH3 0.48C6H10NO3+4.32H2O + 3.12CO2
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第九章 微生物生态习题及答案
第九章微生物生态学习题一、名词解释1．硝化作用2．菌根3．活性污泥（activated sludge）：4．反硝化作用5．硫化作用6．氨化作用7．共生8．微生物生态学9．根际微生物：10．根圈效应：11．根土比：12．氨化作用：13．微生态制剂（microecologics）：14．正常菌群（normal microflora）：15．条件致病菌（oppotunist pathogen）：16．拮抗（antagonism）：17．寄生（parasitism）：18．富营养化9eutrophication）：19．BOD（biochemical oxygen demand）：20．COD（chemical oxygen demand）：21．TOD：22．DO：23．产甲烷细菌（methanogens）二、填空题1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。
2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。
3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。
4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。
5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，，和。
6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，，，和。
7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，，和。
8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。
9、污水处理按程度可分为，和。
10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。
三、选择题（4个答案选1）1、总大肠菌群中不包括（）。
A、克雷伯氏菌B、肠杆菌C、埃希氏菌D、芽孢杆菌2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。
A、纤维素B、木质素C、半纤维素D、淀粉3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（）A、氨B、氧C、N2D、N2O4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（）A、氨B、氧C、N2 C、N2O5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（）A、恒浊连续培养B、恒化连续培养C、恒浊分批培养D、恒化分批培养6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。
微生物学教案 第九章 微生物基因表达的控制
第九章微生物基因表达的调控基因表达是遗传信息表现为生物性状的过程，这一过程是通过基因产物的生物学功能来完成的。
微生物新陈代谢过程中，酶是必不可少的，是主要的基因产物。
虽然完成某一个代谢，如生长、繁殖或分化就需要许多种酶参与反应，但这些反应并非在各个生理阶段都在同一程度上进行。
也就是说，某一时刻代谢活动频繁进行，酶的需求量大，活性要求高，另一时刻代谢活动缓慢，酶的需要量少，活性要求低。
微生物在长期的进化中，已经形成了两种主要的代谢调节方式，即酶活性的调节和酶量的调节。
酶活性的调节是酶蛋白合成之后即翻译后的调节，是酶化学水平上的调节(见第五章)。
而酶量的调节是转录水平即产生多少mRNA或翻译水平即mRNA是否翻译为酶蛋白的调节。
调节的是酶合成的量。
相比之下，酶量的调节较粗放，酶活性调节较为精确。
两种方式的结合，使微生物新陈代谢活动减少了不必要的能耗，形成了更为有效的调节控制机制。
然而，大多数微生物基因是受到多种调控机制制约的，其基因产物也是多种多样的，除酶蛋白以外还有其他蛋白质产物，有的基因的产物并非蛋白质而是RNA，如tRNA、rRNA等。
调控机制的具体种类又是极其繁多的，有的调控机制还是相互牵连的。
本章主要按转录水平和转录后水平的调控来简要介绍微生物基因的表达调控。
第一节转录水平的调控一、DNA结合蛋白1.蛋白质与核酸的相互作用蛋白质与核酸的相互作用对于复制、转录、翻译以及这些过程的调控都是非常重要的。
这种相互作用一般可分为两种类型：非专一性的--蛋白质可以结合到核酸的任何部位；专一性的--蛋白质结合到特定序列的核酸部位。
例如，组蛋白、鱼精蛋白，在维持真核生物染色体结构方面是非常重要的。
组蛋白是一种含有较高正电荷氨基酸(精氨酸、赖氨酸、组氨酸) 的小分子量蛋白。
DNA由于含有较高的负电荷磷酸基因，使其带负电荷。
这些磷酸基团位于DNA双螺旋的外面。
由于正负电荷基团的作用，组蛋白与DNA非专一性的强烈结合。
微生物教程yyd第九章微生物的生态
氮素循环 氮元素在自然界中的存在形式有以下五种：氮气、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐和有机含氮物。氮气是最先存在于大气中的，其他形式的含氮化合物均是由氮气转化而来的。
氮素循环包括固氮作用、氨化作用、硝化作用、异化性硝酸盐还原作用以及同化作用。
生物固氮 自然界的固氮有两种方式，一是非生物固氮，通过雷电、火山爆发、高温、高压下的化学固氮。二是生物固氮，包括共生固氮（根瘤菌与豆科植物），自生固氮（蓝细菌），联合固氮。
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WORKREVIEW
第一节 微生物在自然界中的分布
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第二节 微生物与生物环境间的关系
UNDERWORK
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第三节 微生物在自然界物质循环中的作用
WORKHARVEST
第一节 微生物在自然界中的分布
微生物在自然界中的分布 微生物种类繁多，代谢类型多样，繁殖迅速，适应环境能力强，广泛分布于陆地、水域、空气、动植物以及人体的外表和某些内部器官，甚至极端环境中都有存在。
清水型水生微生物：有机物少，化能自养、光能自养，如硫细菌、铁细菌、蓝细菌等。少量异养微生物也可生长，如贫营养细菌（寡养土壤单胞菌）。
腐败型水生微生物：水中有大量有机物或腐生细 菌，引起腐败型水生微生物和原生动物大量繁殖。 垂直分布：1 沿岸区或浅水区—好氧微生物 深水区—厌氧光合细菌、兼性厌氧菌 湖底区—厌氧菌
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互生
两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式，称为互生。
土壤中纤维素分解菌与好氧性自生固氮菌是互生关系，根际微生物与高等植物之间也存在着互生关系，人体肠道正常菌群与宿主之间的关系，主要是互生关系。
第二节 微生物与生物环境间的关系
、共生 指两种生物共居在一起，相互分工合作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的极其紧密的一种相互关系。
第九章 食品制造中微生物代谢产物及其应用6
黄原胶的优势
功能全面、 用途广泛 优良的温度稳定性 突出的高粘性和水溶性 PH稳定性 令人满意的兼容性
推荐文献
搅拌与溶氧对黄原胶发酵的影响 ； 黄原胶产生菌Xanthomonas campestris027的诱变和选育
在食品工业中的应用
应用于奶制品,如奶酪、果奶饮料、冰淇淋、酸奶等 中,可起到改善品质、增加稳定性、易香味释放、口感 细腻清爽的作用; 用于果汁饮料时能保持液体均匀、不分层; 加入啤酒,产泡丰富; 在沙拉调汁中加入黄原胶,乳化稳定可达一年以上; 点心馅中加入黄原胶因其假塑性而大大方便了加工过 程,使产品不发生胶体脱水收缩现象,保持松软润口。
正题 一、微生物酶制剂
酶是初级代谢产物还是 级代谢产物？
酶的简历
有请助教： 酶的发现和研究历史
食品发酵、日用化工、 生物 酶 应用 纺织、制革、造纸、医 药、农业 国际出售的酶制剂商品有100多种，而中国生产 特点：催化效率高、反 中广泛应用的仅有淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、脂 应条件温和和专一性强 肪酶、纤维素酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶 等十几种
产生酶制剂的微生物类群
液化淀粉酶：从枯草芽胞杆菌、马铃薯芽胞杆 液化淀粉酶：从枯草芽胞杆菌、 菌等培养物中提取。 菌等培养物中提取。 糖化淀粉酶：从根霉、黑曲霉等培养物中获得。 糖化淀粉酶：从根霉、黑曲霉等培养物中获得。
从脆壁酵母菌， 乳 糖 酶：从脆壁酵母菌，粗糙链孢霉等培养物 中提取。 中提取。 从米曲霉、黑曲霉、 蛋 白 酶：从米曲霉、黑曲霉、 毛霉、枯草芽胞杆菌中提取。 毛霉、枯草芽胞杆菌中提取。
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微生物多糖研究进展 微生物来源活性多糖的研究进展
微生物多糖
• 在细胞内主要有三种存在形式: ①黏附在细胞表面 上,即胞壁多糖; ②分泌到培养基中,即胞外多糖; ③构成微生物细胞的成分,即胞内多糖。而其中的 胞外多糖具有产生量大、易于与菌体分离、可通过 深层发酵实现工业化生产。
第九章 微生物生态
第九章微生物生态内容提要：本章介绍微生物在土壤、水域、空气等自然一般环境和极端高温、低温、高酸、高碱、高压、高辐射等极端环境中的分布，极端环境微生物在极端环境中的适应机理，和微生物生态系中的基本规律。
微生物与微生物之间存在着互利、共生、竞争、寄生、拮抗、捕食等不同的关系，这些关系影响着不同微生物种群在自然环境中的消长。
微生物与植物之间发生着有益关系和有害关系，有些微生物可以为植物创造更好的营养和生存环境，抑制植物的病原微生物的生长与侵害；有些微生物确实植物的病原菌。
微生物生态系统有着生态系统的多样性、生态系统中微生物种群的多样性、生态系统的稳定性、生态系统具有适应性和被破坏后的修复能力、微生物生态系统中具有能量流、物质流和基因流。
微生物和地球上所有生命体一样，与客观环境相互作用，构成一个动态平衡的统一整体，并在其中有一定规律性地分布、发育和参与各种物质循环。
因此在一定的生态体系中，发育着不同特征性的微生物类群和数量，并在物质转化和能量转化中，呈现出各自不同的活动过程和活动强度。
这种特征不仅受环境因子的直接或间接影响，而且由微生物本身所具有的适应性所决定。
微生物生态学就是研究处于环境中的微生物，和与微生物生命活动相关的物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间的相互关系。
微生物生态系即是在某种特定的生态环境条件下微生物的类群、数量和分布特征，以及参与整个生态系中能量流动和生物地球化学循环的过程和强度的体系。
研究微生物生态系，掌握微生物在其中的生命活动规律，可以更好地发挥它们的有益作用。
第一节自然环境中的微生物由于微生物本身的特性，如营养类型多、基质来源广、适应性强，又能形成芽孢、孢囊、菌核、无性孢子、有性孢子等等各种各样的休眠体，可以在自然环境中长时间存活；另外，微生物个体微小，易为水流、气流或其他方式迅速而广泛传播。
因此微生物在自然环境中的分布极为广泛。
从海洋深处到高山之巅，从沃土到高空，从室内到室外，除了人为的无菌区域和火山口中心外，到处可以发现有微生物存在。
微生物学 第九章 微生物基因表达与调控
1. 转录水平调控
1.2 操纵子转录调控机理 乳糖操纵子的负控诱导
1. 转录水平调控
1.2 操纵子转录调控机理 色氨酸操纵子的负控阻遏
1. 转录水平调控
1.2 操纵子转录调控机理 色氨酸操纵子的弱化作用
概念：两段螺旋被一个转角分开，其中一段为识别螺旋，直接 与暴露在DNA大沟中的碱基对接触结合辨认。
结合的作用力：包括氢键、离子键、范德华力。 如转录因子、原核生物的阻遏蛋白等以二聚体形式与DNA结合。 在真核细胞的转录调控蛋白中有的还存在同源异形域结构，与DNA 进行多位点结合。
1. 转录水平调控
2.2 mRNA稳定性 mRNA半衰期 2.3 稀有密码子和重叠基因调控 RNA引物酶中的稀有密码子
抗生素合成基因与抗性基因
2.4 反义RNA调控 大肠杆菌ColE I复制
2.5 翻译的阻遏调控
转录后调控
2.6 ppGpp对核糖体蛋白质合成的影响
2.7 细菌蛋白质的分泌调控 信号肽插入到膜上的拐杖，信号识别颗 粒中止蛋白合成，负调节
第九章 微生物基因表达调控
1. 转录水平调控
1.1 DNA结合蛋白
蛋白质与核酸间的识别和相互作用是基因表达的关键环节.
蛋白质与核酸间的识别: 专一性：反向重复序列和阻遏蛋白 非专一性：组蛋白
1. 转录水平调控
1.1 DNA结合蛋白
（1） 螺旋-转角-螺旋（Helix-turn- elix,HTH)
1. 转录水平调控
1.4 细菌的应急反应（SOS）
1. 转录水平调控
1.4 细菌的应急反应（SOS）
9畜牧微生物学-第九章-乳的微生物
第一节 鲜乳的微生物
一、鲜乳的微生物来源
(一)来自乳房的内部
从健康母畜乳腺分泌出来的乳汁是无菌的。 因微生物污染乳头，并向上蔓延进入乳管和乳池内，挤乳时，将微生
物冲出，导致乳汁含有一定量微生物 患病乳畜分泌乳汁，微生物数量增多。
细菌通过乳头 乳房发炎时，牛奶会 管进入乳房。 被细菌严重污染。
第九章 乳和乳制品的微生物
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乳中含有人和动物尤其是幼儿、幼畜所必需的营养物质， 如蛋白质、脂肪、糖、无机盐、维生素和酶等，营养丰富， 易于吸收，增强机体免疫力，但也是病原微生物的良好培 养基。
如果处理不当，污染大量微生物甚至是病原微生物，会引 起乳制品腐败变质，造成经济损失，甚至引起食用者发病， 危害健康。
有机酸：乳酸、醋酸、丙、乙酸等 乳糖转化为：
气体：二氧化碳和氢等 特性：
* 繁殖快，不耐酸，PH下降到一定值，被抑制而停 止生长。 * 分解蛋白质和糖产生异味。
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(二)能使鲜乳发酵产酸产气的细菌
例如： 鲜乳中主要的产酸产气细菌是大肠杆菌和产气杆菌。产气
杆菌能在低温下增殖，分解蛋白质，产生异味，是低温储 藏时能使牛乳酸败的一种重要菌种。 从牛乳和干酪中分离得到费氏丙酸杆菌和谢氏丙酸杆菌。 生长温度范围为15～40℃。 用丙酸菌生产干酪时，可使产品具有气孔和特有的风味。
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5.瑞典红牛 产奶量：每年8000公斤 别名：瑞典红白牛 原产地：瑞典 特点：这种牛以其结实的身 体和长寿而闻名。 身高：140厘米 重量：600公斤
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4.瑞士褐牛
3.科斯特罗马牛
产奶量：每年9,000公斤
产奶量：每年10,000公斤
原产地：瑞士
原产地：俄罗斯科斯特罗