第四讲微生物及生物转化.pptVIP

如果底物对微生物有毒，则会干扰微生物的生长， 可以采用下列方法： a. 少量多次添加，控制底物浓度在毒性浓度之下 b. 分步法：首先培养细胞，然后诱导酶的产生，最 后进行生物转化 c. 酸性或者碱性底物以盐的形式添加 d. 挥发性底物在密闭体系中反应 e. 光敏底物在黑暗条件下反应 2、生长细胞培养转化法 在微生物细胞培养前或者培养一段时间后，将底物 直接加入到培养基中，微生物在生长繁殖的同时对底 物进行生物转化。 优点：容易，效率高 缺点：产品分离纯化困难 尤其适用于能以底物作为唯一碳源的微生物 3、静态细胞培养转化法 将微生物细胞发酵培养一定时间后，离心收集菌 体，然后将菌体悬浮于含有底物的水或缓冲液中进 行生物转化。(可以有效控制转化条件) 优点：产物后处理简单，没有培养基成分的污染 缺点：增加了额外的细胞收集和重悬步骤 广泛用于有机化合物的转化，真菌类使用多于细菌 静态细胞转化法所涉及到的酶一般为组成酶，而不 是诱导酶。 转化可以在新鲜培养基中进行，也可以在缓冲液中 进行（可添加0.2％的酵母抽提物）。 固定化细胞转化法 固定化细胞 细胞的生长和生物催化过程是分离的 优点：可以长期保持稳定性和催化活性，反覆使用 缺点：生物转化活性比游离细胞低，传质阻力 固定化化细胞较容易，真菌一般固定化孢子 常用固定化载体：凝胶介质，包括聚丙烯酰胺凝胶，海 藻酸钙，卡拉胶等 无论是何种形式的细胞进行催化反应，如果涉及到 辅酶的再生，那么需要补充营养物质，作为辅酶再 生的底物（补充形式可以多种多样）。 固定化细胞在长期操作中，需要在一定的时候用增 殖培养基代替缓冲体系，使固定化细胞进行一定的 生长，以替换固定化颗粒中的死亡或失活细胞。 产物的检测和分离纯化 常用分析方法 检测底物减少或者产物增加，监测转化进行，进行 过程优化 产物的分离纯化：a. 细胞和转化液分离（离心或过滤） b. 有机溶剂萃取，注意调节pH c. 细胞也要进行萃取，以提供得率 d. 有机萃取液进一步进行分离纯化 4. 微生物与生物转化 概述 生物催化剂：微生物（细胞直接进行催化） 酶的来源，催化非天然有机物发生转 化反应 优点：1、同时参与反应的酶的种类多——底物范围广 2、不需要进行酶的分离纯化——方便，廉价，高效 3、解决辅酶再生问题 缺点：1、副产物多——得率低 2、产物分离纯化困难 用途：有机酸、氨基酸、核苷酸、抗生素、维生素、甾体 激素等手性化合物的工业化生产 4.1 微生物学基础 微生物的特点 微生物（microorganism）： 所有形态微小，单细胞的或个体结构较为简单的多细胞 的、甚或没有细胞结构的低等生物的通称。 微生物类群十分庞杂，包括： 病毒(不具细胞结构)、立克次氏体、细菌、放线菌(单细胞) 酵母、霉菌、单细胞藻类、原生动物等 原核生物：不具核膜，核物质裸露，没有有丝分裂过程 真核生物：细胞核有核膜，进行有丝分裂 特点 1、体积小，面积大——比表面积大，代谢强度大 2、种类多——10万种以上，各具特性(三废处理、合成产品) 3、分布广——营养要求不高，生长繁殖速度快，土壤 4、繁殖快，转化能力强 5、适应性强，容易培养——诱导酶、抗逆性强、极端微生物 温度、压力、高盐浓度、酸碱、干燥、辐射、毒物等 和化学合成法相比：常温常压、原料廉价、来源广、 不需其他特殊催化剂、环境友好 6、易变异：本质是基因突变，优点，也是缺点——可调 常用微生物： 细菌、放线菌、霉菌和酵母菌 1、细菌：球状、杆状、螺旋状，分裂生殖，体积很小 球菌：球形或椭圆形。分裂后产生的新细胞常