微生物工程菌种与种子扩大培养课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《微生物工程菌种与种子扩大培养课件.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微生物 工程 菌种 种子 扩大 培养 课件
- 资源描述:
-
1、第一章:菌种与种子扩大培养q 微生物工业用菌种q 种子扩大培养q 影响种子质量的主要因素第一节 微生物工业用菌种一、微生物的特性q 有些微生物能在厌氧的条件下生长q 有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身 的生长q 有些微生物能进行复杂的代谢q 有些微生物能利用较复杂的化合物q 有些微生物能在极端的环境下生长二、工业化菌种的要求q 能够利用廉价的原料,简单的培养基,大量高效地合成 产物q 有关合成产物的途径尽可能地简单,或者说菌种改造的 可操作性要强q 遗传性能要相对稳定q 不易感染它种微生物或噬菌体q 产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好与致病 菌无关)q 生产特性要符合工艺
2、要求放线菌(链霉素四环素;红霉素等)真菌(青霉素、头孢等)一些产芽孢的细菌植物或动物来源1、抗生素生产有关的微生物抗生素是次级代谢产物,需要生物体进行复杂的代谢,目前发现的生物来源如下:三、已工业化产品生产菌的介绍2、氨基酸生产有关的微生物代谢控制发酵:用人工诱变的方法,有意识地改变微生物的代谢途径,最大限度地积累产物,这种发酵形象地称为代谢控制发酵,最早在氨基酸发酵中得到成功应用。50,60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵,是发酵工业发展历史上的一个转折点:HD:高丝氨酸脱氢酶高丝氨酸脱氢酶黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸的合成和异亮氨酸的合
3、成调节机制调节机制 HT:高丝氨酸转乙酰酶高丝氨酸转乙酰酶AK:天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶氨基酸生产菌的要求:代谢途径比较清楚,代谢途径比较简单谷氨酸发酵的菌种:其它氨基酸生产菌:棒杆菌属,短杆菌属、节杆菌属或小杆菌属的棒型细菌常规菌种一般也是以谷氨酸生产菌选育而成;工程菌,大肠杆菌,枯草芽孢杆菌3、食品酶制剂生产有关的微生物开发一个新酶,都要经过一系列研究的毒理试验。关于食品用酶,美国需要得到FDA的批准。目前已同意使用的仅仅少数微生物能用于生产食品用酶。淀粉酶:黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌 和地衣牙孢杆菌四、菌种分离与保藏1、菌种分离的一般过程土样的采取土样的采取 预处理预处理 培养
4、培养 菌落的选择菌落的选择 产品的鉴定产品的鉴定如何使样品中所含微生物的可能性大如何使样品中所含微生物的可能性大如何在后续的操作中使这种可能性实现如何在后续的操作中使这种可能性实现目的:目的:高效地获取一株高产目的产物的微生物高效地获取一株高产目的产物的微生物问题问题:2、采样时要注意的问题q 气候、水分、空气q 来源要广q 结合产品的特点q 标签:地点、时间、气候等富集的三种方案:q 定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的 条件,进行培养。3、目的微生物富集的一些基本方法富集的目的:让目的微生物在种群中占优势,使筛选变得可能。q 当不可能采用定向培养时,则可设计在一个分 类学中考虑,q
5、不能提供任何有助于筛选产生菌的信息,这 时只能通过随机分离的办法定向培养的方法物理方法:加热、膜过滤等,表2-2(P31)但主要是通过培养的方法定向培养的富集方法1、底物2、pH条件3、培养时间4、培养温度等一切能提高目的微生物相对生长速度的手段,培养(固体、液体;分批连续)后使目的微生物在种群中占优势。4、菌落的选出q 从产物角度出发在培养时以产物的形成有目的的设计培养基在培养时以产物的形成有目的的设计培养基利用简单、快速的鉴定方法,如抗生素(利用简单、快速的鉴定方法,如抗生素(P35)q 从形态的角度 菌落的外观形态,是微生物的一个重要表征。如多糖菌落的外观形态,是微生物的一个重要表征。如
6、多糖产生菌在适当的培养基上生长,从具有粘液性的菌落外观产生菌在适当的培养基上生长,从具有粘液性的菌落外观上就可以初步识别。上就可以初步识别。实例:碱性纤维素酶产生菌的筛选(国家七五攻关项目)实例:碱性纤维素酶产生菌的筛选(国家七五攻关项目)采样(造纸厂)采样(造纸厂)80度度30分钟处理分钟处理文献文献:产生菌为中性牙孢杆菌,产生菌为中性牙孢杆菌,嗜碱牙孢杆菌嗜碱牙孢杆菌、放线菌及霉菌、放线菌及霉菌0.0075%曲利本蓝曲利本蓝1%CMC(羧甲基纤维素),(羧甲基纤维素),pH10.5培养培养34天,选择有凹陷圈的菌落天,选择有凹陷圈的菌落从从285个土样中获得个土样中获得62株株26株为组成
7、型株为组成型36株为诱导型株为诱导型例:醛肟水解酶的筛选例:醛肟水解酶的筛选 -Journal of biotechnology 94(2002),65-72培养基中含0.05%of Z-PAOx 每隔2-3天移去一半培养物,补充新鲜培养基不断分析样品,2-3个月后Z-PAOx降低后,稀释分离条菌落5、目的微生物富集方法的研究进展q 分子生物学的实验手段,在微生物鉴别及特定目标产物 的筛选方面发挥了着越来越重要的作用。如:16SRNA同 源性分析,基因序列分析及DNA/DNA杂交技术等q 目前土壤中能够培养的微生物不到总数的1%。微生物的 多样性及资源的开发仍然是今后若干年的研究重点。2002
8、,陈文新(科学院院士)陈文新(科学院院士)q In contrast to this traditional approach,modern molecular biology techniques allow for DNA library expression screening,which also enables access to enzymes of nonculturable organisms.By this strategy,for instance,the company Diversa(San Diego,CA,USA)identised 120 unique ester
9、ases/lipases from only 16%of the total DNA obtained from an alkaline soil sample.FEMS Microbiology Reviews 26(2002)7381六、菌株选育与分子改造目的q 提高生产能力提高生产能力q 提高产品质量提高产品质量q 开发新产品开发新产品q 解决生产实际问题解决生产实际问题q 防止菌种退化防止菌种退化方法基因突变:自然选育、诱变育种基因重组:杂交、原生质体融合、基因工程基因的直接进化:点突变、易错PCR、同序法DNA Shuffling等自然状态下,碱基对发生自然突变的机率为10-810-
10、9自然突变有两种情况:一种是我们生产上所不希望看到的,表现为菌株的衰退和生产质量的下降,这种突变成为负突变。另一种是我们生产上希望看到的,对生产有利,这种突变成为正突变。1、自然选育自然选育在工业生产上的意义自然选育虽然突变率很低,但却是工厂保证稳产高产的重要措施。回复突变回复突变:高产菌株在传代的过程中,由于自然突变导致高产性状的丢失,生产性能下降,这种情况我们称为回复突变问题:问题:高产菌株是正突变高,还是负突变高?自然选育操作步骤:一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。单细胞(孢子)悬液的制备平板分离挑选单菌落(注意形态的观察)发酵试验2、诱变育种用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变
11、进行的筛选,称为诱变育种诱变剂:能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂诱变剂物理在:紫外,快中子化学:硫酸二乙酯,亚硝基胍(2)、诱变剂处理过程中几个有关的问题 化学诱变剂使用过程的安全性诱变剂量的选择诱变剂的选择出发菌株的选择(1)、诱变剂的作用原理(略)压硝酸:0.07MNa2HPO4亚硝基胍:1MNaOH(3)、诱变育种的一般步骤(p83)(4)、筛选的方法q 随机筛选q 形态q 理性化筛选从产物形成的生理生化途径着手,进行有的放矢的筛选。如结构类似物抗性、营养缺陷型等,筛选而产生的这些特性,称为遗传标记。结构类似物:在化学和空间结构上和代谢的中间物(终产物)相似,因而在代谢调节方面可以
12、代替代谢中间物(终产物)的功能,但细胞不能以其作为自身的营养物质。HD:高丝氨酸脱氢酶高丝氨酸脱氢酶黄色短杆菌中赖氨酸黄色短杆菌中赖氨酸的合成调节机制的合成调节机制 HT:高丝氨酸转乙酰酶高丝氨酸转乙酰酶AK:天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶结构类似物抗性结构类似物抗性:Lys的类似物AEC,Thr的类似物AHV营养缺陷型营养缺陷型:如Thr缺陷型黄色短杆菌黄色短杆菌F9-50的诱变谱系的诱变谱系 Bervibacterium flavum As 1.495 (leu-)lys.HCl 2.1 g/lF6-16 (leu-,Thr-)20.8 g/lF9-50(leu-,Thr-,AEC r)33.5
13、 g/l3、基因的直接进化(directed evolution)q 突变 基因突变库的建立q 筛选 基因突变库的筛选q 基因复制与遗传步骤:在分子水平上,对目标基因直接处理,然后通过高通量的筛选方法,提高目标蛋白的性能。七、生产用菌种的保藏与复壮七、生产用菌种的保藏与复壮(一)、菌种保藏1、概念:根据菌种的生理生化特点,人工地创造条件,使其代谢活动处于不活泼状态。2、不同情况、不同菌种采用不同方法。v斜面低温保藏法(如酵母菌)v石蜡油封保藏法(如酵母菌)v砂土保藏法(如放线菌)v硅胶保藏法v冷冻干燥保藏法(如一般细菌)v液氮超低温冻结法(如真菌)(二)、防止菌种衰退的措施(1)、菌种的衰退v
14、发酵力的下降v繁殖力的下降v发酵产品的得率降低(2)、衰退的原因v菌种保藏不妥v菌种生长的要求没有得到满足 遇到不利的条件 失去某些必要的条件v发生回复突变(3)、防止衰退的方法v做好菌种的保藏工作v尽可能满足生长条件v尽量减少传代次数(4)、菌种的分离复壮v普通方法:稀释平板法或平板划线法分离单细胞菌落v芽孢杆菌:先将菌液沸水处理数分钟,再用平板进行分离v改变培养条件:如单细胞分离仍效果不佳,可考虑改变培养温度条件,以利高产菌株生长而不利低产菌株生长 返回第二节第二节 种子的扩大培养种子的扩大培养种子扩大培养的目的与要求工业微生物的培养类型种子制备的技术概要及种子制备实例影响种子质量的因素
15、种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。种过程。这些纯种培养物称为种子。一、种子扩大培养的目的与要求种子扩大培养的概念:种子扩培的目的种子扩培的目的q 接种量的需要接种量的需要q 菌种的驯化菌种的驯化q 缩短发酵时间、保证生产水平缩短发酵时间、保证生产水平种子的要求:种子的要求:q 总量及浓度能满足要求总量及浓度
16、能满足要求q 生理状况稳定,个体与群体生理状况稳定,个体与群体q 活力强,移种至发酵后,能够迅速生长活力强,移种至发酵后,能够迅速生长q 无杂菌污染无杂菌污染二、工业微生物的培养类型二、工业微生物的培养类型返回三、三、影响种子质量的因素影响种子质量的因素(一)、种子制备的过程(一)、种子制备的过程(一)、种子制备的过程(一)、种子制备的过程实验室阶段:实验室阶段:不用种子罐,所用的设备为培养箱、摇床等实验室常见设备,在工厂这些培养过程一般都在菌种室完成,因此现象地将这些培养过程称为实验室阶段的种子培养。生产车间阶段生产车间阶段:种子培养在种子罐里面进行,一般在工程归为发酵车间管理,因此形象地称
展开阅读全文