07-第七讲-生物技术知识概论.ppt

★生物技术总论 生物技术(Biotechnology)，又称生物工程（Bioengineering)。它和微电子、新材料被称为二十一世纪三大前沿学科。 生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需的产品或达到某种目的。 生物技术一般分为：发酵工程，酶工程，细胞工程，基因工程等。;第一节 发酵工程 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合起来，利用微生物生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术 ;;; 　作为一个最古老的生物技术，发酵工业在国民经济中起着举足轻重的作用。　 ;;电镜下的杆菌、球菌、螺旋菌 2. 细胞的结构： 细菌细胞一般构造包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、间体、核糖体、核区、内含物颗粒。部分细菌具有特殊结构：夹膜、鞭毛、线毛、芽孢 根据细菌细胞壁结构的不同可分为革兰氏阳性菌（细胞壁主要由肽聚糖组成）与革兰氏阴性菌（细胞壁主要由蛋白质、脂多糖组成）;;4、应用 在医药工业中放线菌非常重要，目前大部分抗生素都是利用放线菌发酵生产，此外还可用于生产酶类和维生素。但需要注意的是有少数放线菌是致病菌。 例如链霉菌属的放线菌可生产土霉素、金霉素、链霉素等抗生素。;5、繁殖方式： 以无性方式繁殖，主要是孢子丝通过横隔分裂形成孢子，也可通过菌丝断片繁殖，有些放线菌的菌丝上可形成孢子囊，孢囊成熟后释放出孢囊孢子 ;（三）霉菌 霉菌是一类形成菌丝体的丝状真菌的统称 ，属于真核生物，分布广泛 包括藻状菌纲、子囊菌纲和半知菌纲 1. 形态：（见右图） 霉菌菌丝可以是单细胞的也可以是多 细胞的（有隔膜的），形态多样 曲霉属：有分生孢子，顶囊，次生小梗 初生孢子梗等 青霉属：具有帚状枝，其最后一级分枝 即为产生孢子的小梗 根霉属：有匍匐菌丝并生出假根，向上 伸出孢囊梗，形成孢子囊，其中含孢子 囊孢子;曲霉在显微镜下的菌丝形态;;;;;;;三、发酵工程及其应用 （一）发酵的定义 ⒈ 定义：发酵（fermentation）最初是由拉丁语ferver即“发泡”、“沸涌”派生而来的。指酵母作用于果汁或谷物，进行酒精发酵时产生二氧化碳（CO2）的现象。 随后，法国微生物学家巴斯德探讨了酵母酒精发酵的生理意义，认为发酵是在无氧状态下的呼吸过程。 现在发酵定义为： 发酵是指利用特定的微生物（活细胞）来获得产物的有氧或无氧的任何过程，泛指所有通过培养生物细胞（含动物、植物、微生物细胞）制得产物的过程 ;（二）发酵和微生物新陈代谢的特点 1. 微生物发酵具有以下特点： a.利用微生物， b.原料多数为粮食性原料， c.发酵条件温和， d.现代发酵多为无菌环境纯种培养。 此外微生物新陈代谢还具有代谢速度快，代谢方式受环境影响的特点;;;（五）微生物发酵的一般过程： 微生物发酵的一般过程包括：菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等几个过程。 ;;（六）发酵工程的应用 1、发酵工程在食品工业中的应用 食品加工 —蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、酿酒与含酒精饮料 发酵乳制品 —酸奶、乳酪、奶酒 调味品与发酵食品 —味精、肌苷酸、鸟苷酸、酱油、醋、酱、豆腐乳、泡菜、酱菜、发酵肉类 食品添加剂 —面包酵母、有机酸、色素、维生素、多糖、乳酸菌肽、甜味剂;2、发酵工程在医药工业中的应用 抗生素 —最大一类治疗药物。到目前为止，抗生素总数不少于9000种产品100多种，年产值数百亿美圆。 氨基酸 —20多种，是重要的医药原料 维生素 —重要的医药原料 甾体激素 —重要的医药原料，大部分为化学合成-微生物转化 疫苗、核酸类药物、药用酶、蛋白质类药物 天然药物 —通过细胞培养或微生物转化;3、发酵工程在轻工业中的应用 生产工业酶、糖酶、脂肪酶、果胶酶 蛋白酶——主要是洗涤剂。 4、发酵工程在化工产品中的应用 生产各种醇及有机溶剂，如乙醇、甘油、丙酮 生产有机酸：醋酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸 利用藻类生产油脂，如DHA、EPA 5、发酵工程在新能源中的应用 生产甲烷、乙醇、氢气;6、发酵工程在农业中的应用 生物农药 ——微生物杀虫剂：细菌、真菌、原生动物杀虫剂 防治动植物病害：农用抗生素 生物除草剂 ——杂草病原微生物 生物增产剂 生产食用及药用真菌 ——蘑菇、草菇、木耳、香菇、灵芝等上百种;7、发酵工程在环境保护中的应用 厌氧发酵、好气发酵处理废水废渣 8、发酵工