工业用微生物菌种课用109页PPT

3、假丝酵母（Candida Berkout）
①产朊假丝酵母（- utilis）发酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖，
利用石油废料生产单细胞蛋白。
可以利用尿素、硝酸盐为氮源生长，利用造纸工业生产SCP。
②解脂假丝酵母：不发酵任何糖类，分解脂肪，不同化硝酸盐， ③ 热带假丝酵母：发酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖，不同化硝酸
微生物工程 闫训友
基因工程菌:
原核：大肠杆菌. 真核：酿酒酵母、毕赤氏酵母。
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③黑根霉（葡枝根霉）：引起瓜果蔬菜腐烂，具有较
强蛋白质分解能力，用来发酵豆类食品，能产生果胶酶， 对甾族类化合物具有转化能力。
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微生物工程 闫训友
3、青霉属（Penicillium ）
①产黄青霉（Penicillium chrysogenum Thom）: 青霉素的最重要的产生菌，并能产生葡萄糖氧化酶、 葡萄糖酸、柠檬酸等，发酵后的菌体含丰富的蛋 白质、矿物质、VB。
细菌：分布最广、形状、G、质粒。
1、枯草芽孢杆菌（ Bacillus Subtilis）：芽孢杆 +
者周身鞭毛、一般无荚膜。 存在表示动物排泄物污染，食品卫生、公共卫生安全指标， 发酵生产Asp、Thr、Val，分子生物学、基因工程材料。 状 G+
菌属G 、周生鞭毛、无荚膜。淀粉酶和蛋白酶的产生菌。BF7658－生 产淀粉酶，AS1.398生产中性蛋白酶和制造风味独特食品纳豆。
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一 些 重 要 抗 生 素 简 介
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微生物工程 闫训友 一 些 重 要 抗 生 素 简 介

代谢流量调控
通过调节代谢流量，改变代谢产物的合成途 径和合成量，从而获得具有新性状的工程菌。
组合育种与高通量筛选
组合育种
将不同的育种方法进行组合，综合利用各种 方法的优势，提高育种效率和成功率。
高通量筛选
利用高通量筛选技术，快速、高效地对大量 菌株进行筛选，寻找具有优良性状的菌株。
04
工业微生物育种实践与应 用
05
工业微生物育种面临的挑 战与未来发展
基因编辑技术的伦理与法规问题
伦理问题
基因编辑技术对人类基因的干预引发了关于人类尊严 、生命伦理等方面的争议。在工业微生物育种中，应 充分考虑伦理原则，尊重生命、维护人类尊严。
法规问题
随着基因编辑技术的不断发展，各国政府正在制定相关 法律法规，以规范技术的合理应用。在工业微生物育种 中，应遵守相关法规，确保技术的合法性和安全性。
提高产率与生产效率
总结词
通过育种手段优化微生物的代谢途径，提高目标产物 的合成效率。
详细描述
工业微生物育种学通过基因工程技术对微生物进行改 造，优化其代谢途径，提高目标产物的合成效率，从 而提高整个生产过程的产率与生产效率。
降低生产成本与资源利用
要点一
总结词
降低生产成本，提高资源利用率，实现可持续发展。
特点
工业微生物育种学具有高度的应用性和实践性，强调对微生物的遗传特性和代 谢机制的深入理解，通过定向改造和优化微生物，实现工业生产的可持续发展 和高效性。
重要性及应用领域
重要性
随着生物技术的迅猛发展，工业微生物育种学在提高工业生产效率、降低成本、减少环境污染等方面发挥着越来 越重要的作用。通过对微生物的遗传改良，可以突破传统育种方法的限制，实现高效、精准的工业生产。

②减少表型延迟现象（诱变后性状的分离 及退化现象） 同步培养（生理状态一致） 菌龄：对诱变剂最敏感时期
营养细胞：对数期 孢子或芽孢：萌发前期
菌悬液的制备方法 物理诱变：生理盐水配制 化学诱变：缓冲液配制
菌悬液的浓度 酵母菌，霉菌的孢子：106个/mL 细菌，放线菌孢子：108个/mL
不产孢子真菌：采用幼龄菌丝，三种方法制。 制备原生质体作为诱变材料。
二、诱变育种的基本原则
• 选择简便有效的诱变剂； • 挑选优良的出发菌株； • 处理单细胞或单孢子悬液； • 选用最适的诱变剂量； • 充分利用复合处理的协同效应； • 利用和创造形态、生理与产量间的相关 指标； • 设计高效筛选方案； • 创造新型筛选方法。
三、几种重要突变株的筛选方法
1. 抗性突变株的筛选
工业微生物育种幻 灯片
优选第六章工业微生物育种
从青霉素产量看诱变育种
时间
1943 1943 1943 1945 1947 1955 1971 1977 目前
发酵单位(u/ml)
100
250 500 ～ 850 ～ 850 ～8000 ～ 2万 ～ 5万 5～10万
效价：指有效成分的浓度。1ug/ul称为1 单位
（五）突变株的筛选
1. 初筛（以量为主） 方法需简便、快速
初筛 2步 复筛
（1）利用形态变异：需预先测定形态与产量的 相关性
（2）根据平板颜色反应直接挑选 透明圈法（蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶）； 抑菌圈法（抗生素）； 变色圈法（柠檬酸）、显色圈（氨基酸）； 沉淀圈法（外毒素
透明圈直径（H）/菌落直径（C）：产量高低（初 筛指标）
效应的影响 3）菌落密度效应
（四） 中间培养（CM，培养过夜）

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(1) 曲霉属(Asprgillus)：曲霉种类繁多、分布 广泛，工业上利用曲霉生产各种酶制剂和有机 (2) 青霉属（Penicillium）：j既是使果实腐 酸。如米曲霉（ Asp. oryzae）用于酿酒和L败和实物变坏的有害菌，又是青霉素后葡萄 乳酸生产。制酱油用的酱油曲霉以及制造柠檬 糖酸的产生菌。 酸、草酸、葡萄糖酸和糖化酶、酸性蛋白酶、 (3) 根霉属（Rhizopus）：用于米酒、黄 果胶酶、单宁酶等的黑曲霉 (Asp. niger)。 酒生产。此外，广泛用作淀粉糖化菌、有机 酸发酵以及甾体转化等许多方面。 (4) 毛霉属（Mucor）：产生蛋白酶，有分 解大豆蛋白的能力。腐乳、酱油、转化甾族 化合物。土曲霉：衣康酸
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连续培养菌种的筛选 比生长速率(u):每克菌体每小时增长的 菌体量.u=1/XdX/dt.
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比生长速率u
A B
r
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基质浓度
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限 制 性 基 质
当进行流加时基质浓度<r 时,A菌先被洗出; 当进行流加时基质浓度>r 时,,B菌先被洗出;
培养液
固体培养法
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2.随机分离方法 （1）.抗生素产生菌筛选 试验菌的灵敏性，以及与抗生素有关的酶、 酶的抑制剂（例如棒酸）、激活剂、抗体 等建立起来的高灵敏度、专一的检测技术。 （2）.药理活性化合物的筛选 （3）.生长因子产生菌的筛选 （4）.多糖生产菌的筛选 （5）.免疫激活剂产生菌的分离
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(3) 乳酸菌：由糖类生成乳酸的一类细菌总称为乳 酸菌，有乳链球菌和乳酸杆菌之分，主要用来制 造乳制品。凡发酵产物中只有乳酸者，称为同型 乳酸发酵；凡发酵产物中除乳酸外还有乙酸等和 CO2者，称为异型乳酸发酵。肠膜状明串珠菌属 于乳酸菌族，是制药工业生产有旋糖酐的重要菌。 (4) 大肠杆菌：工业上利用大肠杆菌的谷氨酸 脱羧酶，进行谷氨酸定量分析。还可以利用 大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸和缬氨酸等。 医药方面用它制造治疗白血症的天冬酰胺酶。 另外，在研究细菌遗传变异方面，以及构建 基因工程菌时，大肠杆菌是理想的研究材料。

菌株分离、筛选虽为两个环节，但却不能绝然分开，因为分离中的一些措施 本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌的筛选一般包括两大部分：一是从 自然界分离所需要的菌株，二是把分离到的野生型菌株进一步纯化并进行代 谢产物鉴别。
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3、分离思路
新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、 菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要 的菌种挑选出来。
为提高分离筛选效率，多采用固体平板的变色圈法，以吐温为底 物，尼罗蓝（Nile blue）作为指示剂，根据变色圈大小来判断脂
肪酶活性的高低；也可用甘油三丁酸酯为底物，罗丹明B为指示剂， 以荧光圈的大小来测定。
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（3）生长圈法产生 菌。
（2）变色圈法
对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底物平板中 加入指示剂或显色剂，使所需微生物能被快速鉴别出来。 如：
果胶酶产生菌的分离
筛选果胶酶产生菌时，用含0.2%果胶为惟一碳源的培养基 平板，对含微生物样品进行分离，待菌落长成后，加入 0.2%刚果红溶液染色4h，具有分解果胶能力的菌落周围
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（2） 根据微生物生理特点采样
A、根据微生物营养类型（局部环境） 每种微生物对碳\氮源的需求不一样，分布也有差异。研 究表明，微生物的营养需求和代谢类型与其生长环境有 着很大的相关性。如：
纤维素酶产生菌：森林土；
蛋白酶和脂肪酶的产生菌：肉类加工厂附近和饭店排 水沟的污水、污泥中；
100ml 1/100
9ml 9ml 9ml 1/1000 10-4 10-5
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9ml 10-6
9ml 10-7
9ml 10-8
稀释平皿分离法

1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞
如：只有当速效碳源或氮源耗尽时，微生物才合 成迟效碳源或氮源的运输系统与分解该物质的酶 系统。
2.通过酶的定位控制酶与底物的接触
1）真核微生物酶定位在相应细胞器上；细胞器 各自行使某种特异的功能；
2）原核微生物在细胞内划分区域集中某类酶行 使功能：
➢与呼吸产能代谢有关的酶位于膜上； ➢蛋白质合成酶和移位酶位于核糖体上； ➢同核苷酸吸收有关的酶在G-菌的周质区。
• 顺序诱导：即先合成能分解底物的酶，再依次合成分解 各中间代谢物的酶，以达到对较复杂代谢途径的分段调 节。
2 阻遏
• 定义：在微生物的代谢过程中，当代谢途径中某末
端产物过量时，阻碍代谢途径中包括关键酶在内的一系 列酶的生物合成，从而更彻底地控制代谢和减少末端产 物的合成。
• 阻遏作用有利于生物体节省有限的养料和能量。
一 微生物代谢过程中的自我调节
☆微生物代谢调节系统的特点：精确、可塑性强，细胞水平 的代谢调节能力超过高等生物。 ☆ 成因：细胞体积小，所处环境多变。
举例：大肠杆菌细胞中存在2500种蛋白质，其中上千种是 催化正常新陈代谢的酶。每个细菌细胞的体积只能容纳10 万个蛋白质分子，所以每种酶平均分配不到100个分子。如 何解决合成与使用效率的经济关系？
• 代谢途径分支点以前的“公共酶”仅受所有分支途径末端 产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。
• 末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用，它可保证细 胞内各种物质维持适当的浓度。
（2）分解代谢物阻遏
• 定义：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在 时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶 合成的现象。
第二部分：工业微生物菌种部分
微生物技术

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三、微生物生理与遗传育种的联 系及对发酵工业的影响
1、遗传物质的确证及基本性质 确证遗传物质化学本质的三个著名实验是
转化，病毒重建及噬菌体感染实验
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(1)经典转化实验
Griffith是第一个发现转化现象的 ，虽然 当时还不知道称之为转化因子的本质是什么， 但是他的工作为后来Avery等人进一步揭示 转化因子的实质，确立DNA为遗传物质奠定
微生物生理与 遗传育种
2009.9
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绪言
一. 微生物生理与遗传研究对象与任务
1. 对象: 各类工业微生物 工业微生物是指在发酵工业已经应用的或具有潜在应用价值的微生
物. 2.任务 1)微生物生理学是一门研究在实验室和自然条件下微生物生理活动特点与规
律学科 . 2)微生物遗传学是遗传学的一个分支,是以病毒,细菌,小型的真菌以及单细胞
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菌种
工业生产常用的微生物
细菌（bacteria）：常用的有枯草芽孢杆 菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。
酵母菌（yeast）：属单细胞真核生物，主 要分布于含糖较多的酸性环境中。常用的 有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等。
短杆菌
棒状杆菌
yeasts
精选课啤件酒pp酵t 棒母状杆菌
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T2噬菌体的实验
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(3)植物病毒重建实验
1956年Fraenkel-Conrat等用含RNA的烟 草花叶病毒进行了病毒重建实验，证实了 RNA是遗传物质。
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a 用表面活性剂处理标准TMV，得到它的蛋白质；