发酵生理学20100906幻灯片.pptVIP

发酵生理学 Fermentation physiology 内容 概念 发酵生理学研究对象(工业)微生物 发酵生理学的研究方法 发酵生理研究产生与发展 本学期课程内容安排 同学建议讨论 一、几个概念 发酵 (Fermentation) 生理学（Physiology） 发酵生理学 (Fermentation physiology) 微生物生理学（Microbiol physiology） 工业微生物（Inductrial microbiology） 发酵(fermentation) 1、传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵 4、现代工业发酵 生理学（Physiology） 研究生物的功能的科学。按生物类别分为：人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学等分科。生理学的研究是在分子、细胞、器官和系统、以及整体这样几个水平上进行的 发酵生理学 (Fermentation Physiology) 是微生物生理学和生物工艺学（发酵工艺）的交叉分支，它是从生理、生化及发酵工艺角度研究工业微生物细胞的形态、结构和功能以及微生物生命活动（主要是代谢活动）规律的学科。 工业微生物（Inductrial Microbiology） 是指在发酵工业上已经应用或具有潜在应用价值的微生物，它包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌也包括藻类和病毒。其范畴随科学技术的发展而不断扩大。除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌’来进行反应 工业微生物基本特性： 1、遗传稳定；2、生长繁殖力强，有较高的生长速率；3、底物转化率高，副产物少；4、底物耐受性强，可以利用廉价原料；5、培养条件易于控制；6、具有抗噬菌体的能力；7、菌种不是病原菌。 工业微生物常用菌种 细菌：醋酸杆菌、乳链球菌、乳酸杆菌、黄单胞菌、甲烷杆菌、肠杆菌科、芽孢杆菌科、棒杆菌科、假单胞菌科、粘细菌、海洋细菌等等 放线菌：链霉菌科 诺卡氏菌 酵母：酿酒酵母、假丝酵母 霉菌：青霉、曲霉、毛霉、根霉、木霉 病毒：噬菌体（用于育种、蛋白展示、疫苗等） 一些植物、动物和人的病原微生物在可控条件或经过改造用来生产药物（植物病菌赤霉菌和麦角菌生产生长激素、生物碱等）、疫苗、酶类等 另外，还包括一些人工改造 （如诱变）、基因工程菌（ 基因重组、代谢工程改造）等 发酵生理学的研究方法 常用的技术： 显微技术 细胞破碎：研磨法、压榨法、超声波法等 离心技术：超速离心、差速离心、密度梯度离心 层析技术：分子筛、离子交换、亲和层析、吸附层析、薄层层析、纸层析、HPLC、GC等等 电泳技术：如SDS－PAGE，Native－PAGE、等电点电泳、二维电泳 元素分析 质谱技术 研究代谢的方法有： 休止细胞（静息细胞）、无细胞体系、纯酶 同位素标记示踪 极谱分析法 瓦勃氏压力法 突变株的应用 发酵生理学的发展 19世纪后期（1857－1864），巴斯德系统研究了酒精、乳酸、丁酸等发酵原理，奠定了发酵生理学的基础。 荷兰的Beijerinck研究了豆科植物的根瘤菌及土壤中的固氮菌，俄国的维诺格拉德斯基研究了硫细菌、铁细菌和硝化细菌，提出了土壤微生物和自养微生物德研究方法。 转折点：1897年德国Buchner证实了酵母菌酒精发酵是酶（酒化酶）的催化作用，研究进入了蛋白分子水平，开创了生物化学，将发酵生理和生物化学紧密联系起来，推动了发酵生理学和发酵工业的研究。 发酵生理学的发展 1922年，Fleming发现了青霉素，二战的爆发推动了青霉素的生产，二战结束时青霉素已经工业化生产，为后来的微生物发酵工艺提供了样板。 随着抗生素、氨基酸、有机酸、酒精、多糖和精细化学品，以及基因工程产物和药物蛋白等大量需求，进一步促进了生理学的研究，而生理学又为其菌种选育、基因改造、发酵调控等方面提供了重要的理论依据。 生理学与现代分子生物学的结合，又开创了代谢组学和代谢物组学，为工业应用和分子生物学的研究提供了重要的基础。 大型发酵罐搅拌装置 人类社会经济发展的危机 微生物发酵生理的原理 微生物的营养和生长情况是什么？ 微生物的代谢（分解和合成）是如何进行的？如何协调