微生物的特性及工业微生物的要求[精选].ppt

黄色短杆菌F9-50的诱变谱系 Bervibacterium flavum As 1.495 (leu-) lys.HCl 2.1 g/l F6-16 (leu -, Thr -) 20.8 g/l F9-50 (leu -, Thr -, AEC r) 33.5 g/l 三、基因的直接进化(directed evolution) 突变 基因突变库的建立 筛选 基因突变库的筛选 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。 * 第二章：菌种的来源 微生物的特性及工业微生物的要求 一些工业化产品生产菌种的特点 自然界中有目的微生物分离的原则 菌种选育、分子育种 第一节 微生物的特性及工业微生物的要求 一、微生物的特性 有些微生物能在厌氧的条件下生长 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 有些微生物能进行复杂的代谢 有些微生物能利用较复杂的化合物 有些微生物能在极端的环境下生长 二：工业化菌种的要求 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成 产物 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 遗传性能要相对稳定 不易感染它种微生物或噬菌体 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） 生产特性要符合工艺要求 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 一、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： 第二节 已工业化产品生产菌的介绍 二、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 黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸的合成调节机制 HT:高丝氨酸转乙酰酶 AK: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 三、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。 α—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 三、常用的基因表达系统 (一)原核生物：大肠杆菌(1977年Boyer)、枯草牙胞杆菌 沙门氏菌 生长迅速、蛋白产量高; 表达蛋白的纯化、分离及分析快速； 外源基因的导入相对容易； 已建立了整套表达理论及技术. (二) 真核细胞表达系统 酵母(既是微生物又是真核细胞) 生长迅速，营养要求不高，易培养； 安全性好； 比哺乳动物细胞操作简单； 具有一定的修饰蛋白的能力。 中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）表达系统 具有准确的转录后修饰功能； 具有产物胞外分越功能，便于下游产物分离纯化； 具有重组基因的高效扩增和表达能力； 具有贴壁生长特性，也可进行悬浮生长； CHO很少分泌自身的内源蛋白。 微生物（包括动、植物细胞）几乎可以生产我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生产对于某一种特定的产品，只有特定的微生物才具有大量表达的潜力。 问题： 生产抗生素的微生物能不能用于生产氨基酸？ 礼来(Eli lilly),花了10年的时间从40万株微生物中，发现了三种有潜力的新抗生素。 例： 第三节 自然界中有目的微生物分离的原则 一、菌种分离的一般过程 土样的采取 → 预处理 → 培养 → 菌落的选择 → 产品的鉴定 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 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 问题： 二、采样时要注意的问题 气候、水分、空气 来源要广 结合产品的特点 标签：地点、时间、气候等 富集的三种方案： 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。 三、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。 当不可能采用定向培养时，则可设计在一