微生物生物净化与环境及再生技术 .ppt

5.1.3 利用绿色植物清除污染物 能量来自太阳，经济。 但见效慢，且所处环境酸度，盐度在植物耐受范围之内。 例： 除去土壤中的镉Cd Sebertia accuminata可以在体内富集镍（Ni）达干重的25％ 野生植物在应用中的局限： 2. 具有吸收污染物能力的植物生长缓慢 3. 这类植物多属于稀有植物，难以获得，且对这类植物生长发育特点知之甚少 1. 每种植物只吸收一种污染物 植物消除化学污染的发展 从植物中筛选突变体。如：一种突变的矮牵牛可吸收比野生型多10－100倍的铁离子； 利用植物基因工程获得转基因植物。如：转金属硫蛋白基因的植物； 从传统的消除无机物污染发展到消除有机物污染：已获得降解三硝基甲苯(TNT)，三氯乙烷(TCE)的转基因植物。 5.2 淀粉和其他含糖废液的利用 制糖工业和食品加工业的各种废渣、废液中含有淀粉－－可用来生产细菌蛋白或作为饲料。 制糖工业产生的废蜜可用于生产食用或 药用酵母。 还可用废液、废渣生产果糖和乙醇。 还可用废液、废渣生产其他种类真菌如白地霉，禾本科镰孢菌等。 先分解为低分子量的物质。 主要酶：α-淀粉酶、葡萄糖化酶、葡萄糖异构酶。 主要步骤： ① 胶化：通过高压熏蒸使淀粉转变成胶状物质 ②水解反应：在?-淀粉酶的作用下， ?-1,4-糖苷键发生水解，形成低分子量多糖。一般要求在50~60℃下进行。 ③糖化：在葡萄糖化酶的作用下，低分子量多糖转变成葡萄糖，即多糖的完全水解。 5.2.1利用淀粉和其他含糖废液生产果糖和乙醇的常规方法 淀粉生产商品果糖和乙醇的过程 胶化 水解反应 糖化反应 淀粉 葡萄糖 高压熏蒸 α-淀粉酶 葡萄糖化酶 葡萄糖异构酶 果糖 降温 酵母发酵 乙醇 淀粉的酶解 直链淀粉 麦芽糖 糊精 ＋ 葡萄糖 葡萄糖 α淀粉酶 α淀粉酶 β淀粉酶 支链淀粉 β极限糊精 麦芽糖 α极限糊精 ＋ ＋ 麦芽糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 β淀粉酶 α淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 α淀粉酶随机水解α-1，4糖苷键 β淀粉酶从末端水解α-1，4糖苷键 葡萄糖淀粉酶水解α-1，3、α-1，4和α-1，6糖苷键 工业用α淀粉酶来源于Bacillus amyloliquefaciens 葡萄糖淀粉酶来源于Aspergillus niger 5.2.2 利用DNA重组技术对果糖和乙醇生产方法进行改进的几种假设 1. 利用生长在廉价培养基的是重组后的微生物大量生产所需的酶，这比直接从组织中提取成本低。 2. 利用α-淀粉酶的突变体进行工业生产。 3. 改变α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的基因使它们具有同样的最适温度和最适PH值。 4. 寻找和利用DNA重组技术获得能够分解粗淀粉的酶 5. 寻找一种可发酵的生物，使之能够分泌葡萄糖淀粉酶。 5.2.2.1 α-淀粉酶基因的改造 ＋ plasmid 酶切 酶连 酶切 转化 抽提 涂皿 碘蒸气 透明斑 结果表明： α-淀粉酶是在自身启动子作用下转录的，且该基因上带有分泌信号 解决办法： Aspergillus awamori Saccharomyces cervisiae + 质粒 葡萄糖淀粉酶基因 该酵母既能产生葡萄糖淀粉酶又能发酵生产乙醇 含有酵母烯醇化酶基因ENO1的启动子和转录中止信号 1. 除去烯醇化酶基因ENO1启动子中的一段175bp负调控区域 2. 删除质粒中酵母ars,再加入一段与酵母染色体具有同源性的DNA，将完整的葡萄糖淀粉酶基因整合到酵母染色体的特定位置使其稳定遗传 3. 选用耐受高浓度乙醇的受体菌 得到两株新的酵母株系，具有更强的淀粉水解能力，同时又能使可溶性淀粉发酵 5.2.2.2 木糖/葡萄糖异构酶基因的改造 木糖/葡萄糖异构酶即为葡萄糖异构酶, D-葡萄糖转化为D-果糖仅为其副反应。 该酶定位于细胞内，制备时具有较高的成本。 葡萄糖转化果糖的异构过程是一可逆反应，温度越高，果糖含量越高。因此，耐热的木糖/葡萄糖异构酶具有较大的开发价值。 嗜热菌Therrnus thermophilus能产生一种木糖/葡萄糖异构酶,它在高温下非常稳定，但酶产量不高。 已分离该酶基因，分别在大肠杆菌和芽孢杆菌中表达，结果表明，在短杆菌中的酶活是出发菌的1000多倍； 对酶底物特异性的改进。如定点诱变嗜热菌Clostridium thermosufurogenes葡萄糖异构酶的两个AA(139位的Tyr→ Phe,186位的Val→ Thr)，提高转化效率。 5.2.2.3 寻找新的工业发酵用菌 目前工业发酵乙醇全用酵母。运动发酵单胞菌（ Zymomonas mobilis ）生成乙醇的速度更快 运动发酵单胞菌为 G-杆菌，能通过发酵将葡萄糖、果糖、蔗糖转化为乙醇，而且产量很高。但是，该菌存在如下一些