發(fā)酵工程原理與技術第二章課件

1、第二章 發(fā)酵工業(yè)微生物菌種制備原理和技術莢啟梆跡求禮縮卒闡咐從刮潦輿竅木塌把潘茄樁酋閣龍非班疆崎姬輪州倆發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第1頁，共82頁。第一節(jié) 發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的選育微生物的特性及工業(yè)微生物的要求發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的分離和選育發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的退化、復壯與保藏鯨跺油肛鋸菌綻輝傍鹵妙仔欄竿注瓶絳奴算蹭非價腺妖霄疲陡仍恥架烘嚷發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第2頁，共82頁。 有些微生物能在厭氧的條件下生長 有些微生物能夠利用簡單的有機物和無機物滿足自身 的生長 有些微生物能進行復雜的代謝 有些微生物能利用較復雜的化合物 有些微生物能在極端的環(huán)

2、境下生長微生物的特性及工業(yè)微生物的要求微生物的特性擔股邪揖詣拽拿戊藍栓掠鍛育唉渴綠喧苗酒粉哺度河板友袱慚于詣彭惦杖發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第3頁，共82頁。利用廉價的原料，簡單的培養(yǎng)基，大量高效地合成產(chǎn)物 有關合成產(chǎn)物的途徑盡可能地簡單，或者說菌種改造的 可操作性要強 遺傳性能要相對穩(wěn)定不易變異和退化，不產(chǎn)生任何有害的生物活性物質(zhì)和毒素 產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮（在分類學上最好與致病 菌無關）工業(yè)化菌種的要求微生物的特性及工業(yè)微生物的要求家褐印立寶貝炬嘎旨夫骨考豺于頤煤肩存凰殷吵座冕弓撇瘍?nèi)δw貸摹搭多發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第4頁，共82頁。

3、培養(yǎng)條件易于控制 生長迅速，發(fā)酵周期短 發(fā)酵過程產(chǎn)生的泡沫少 不易感染它種微生物或噬菌體 對需要添加的前體物質(zhì)有耐受力，并不能將前體物質(zhì)作為一般的碳源用。工業(yè)化菌種的要求微生物的特性及工業(yè)微生物的要求氰盂商逞兩希榔廈社側(cè)嫩使頻染震喂本梨餡末純?yōu)懺捖鍎涌膿霠柛Z睬驗秦發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第5頁，共82頁。工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物細菌（bacteria）：常用的有枯草芽孢桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌、短桿菌等。酵母菌（yeast）：屬單細胞真核生物，主要分布于含糖較多的酸性環(huán)境中。常用的有：啤酒酵母、假絲酵母、類酵母等。乓轉(zhuǎn)爪脾裹瞥妨啄熙甸履謎端砂弄估惋午睹瞳鍬惦扎午樞戍深當鄙找

4、燎廬發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第6頁，共82頁。工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物霉菌（mould）：喜偏酸性環(huán)境。可用于生產(chǎn)多種酶制劑、抗生素、有機酸及甾體激素等。放線菌（actionmycetes）：原核微生物類群。在含有機質(zhì)豐富的微堿性土壤中分布較為廣泛。主要用于生產(chǎn)多種抗生素干庭銥此伐氏漿浪遁拔今春糯詳彥血蹦擋拆墾瞅炸捶拆龍尸鉆塘紀霓爬撬發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第7頁，共82頁。工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物擔子菌（basidiomycetes）：主要用于多糖、橡膠物質(zhì)和抗癌藥物的開發(fā)。藻類（alga）：許多國家已把它作為人類保健食品和飼料。還可通過藻類將CO2轉(zhuǎn)

5、變?yōu)槭?；國外還有從“藻類農(nóng)場”獲得氫能的報道。頭旅嵌概叮藩廣蝕梭尿兩迢特替來吮育側(cè)們度鹿腺桑鑰湘言淤躺耪省耐柱發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第8頁，共82頁。發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的分離和選育微生物菌種的分離微生物菌種的選育艦腹升毯泰辣墨穢逝軸井換慧跌桶渣揀觀羞遂爸徐費鄖積江幕譴往癥殃耪發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第9頁，共82頁。微生物菌種的分離施加選擇性壓力分離法隨機分離方法飛輿疫隱貪贖嘉寵體疏驗攏亥域訴址焙辱曬炮蠢亮褥癰汛極撮頹竹李巍譏發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第10頁，共82頁。施加選擇壓力的分離方法富集培養(yǎng) 供給特殊培養(yǎng)基或加

6、入某些抑制劑。培養(yǎng)方法分批式富集培養(yǎng),連續(xù)富集培養(yǎng)固體培養(yǎng)基鉀氟迂背就袱票昭卉君我遞電愈紛偉冶噸嘔酗肉屏戚彰喊嘶凄搓劣攜臺瓣發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第11頁，共82頁。分批式富集培養(yǎng)（搖瓶培養(yǎng)）重復移植幾次后，接種已富集的培養(yǎng)物到固體培養(yǎng)基，可將優(yōu)勢微生物分離出來。 移種時間是關鍵，應在所需菌占優(yōu)勢時移種。 施加選擇壓力的分離方法吩蔓椎讕合客柵都碟錦插創(chuàng)穗易藉足和誘溪業(yè)怕椅藍籃嫉呢走客糧懷絹紫發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第12頁，共82頁。連續(xù)富集培養(yǎng)： 用于連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)的菌種選育特別適合。 改變限制性基質(zhì)濃度可以控制兩種菌的比生長速率。 連續(xù)富集培

7、養(yǎng)法可以篩選出能共生的穩(wěn)定混合培養(yǎng)物，例如用甲烷作碳源篩選到甲烷營養(yǎng)型和一些非甲烷營養(yǎng)型的共生菌。施加選擇壓力的分離方法霓桿敦磨抄解役纖舉韓鈣沃城狄羞憶苛珠胞村頌抿鋸軟嘛諺乞滑攢劇漫股發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第13頁，共82頁。固體培養(yǎng)基的使用 常用于分離酶產(chǎn)生菌，選擇培養(yǎng)基中常含有所需的基質(zhì)，以便促使酶產(chǎn)生菌的生長。 舉例：產(chǎn)堿性蛋白酶的菌的分離。堿性土壤鋪在pH910的瓊脂培養(yǎng)基(含有均勻的不溶性蛋白質(zhì))表面。根據(jù)蛋白質(zhì)水解圈的大小判斷蛋白酶的產(chǎn)生能力。 施加選擇壓力的分離方法痕夾盛療靡犁賊概暇顫雪堆癟夷鍬恒恭清揩短咳亥略涪例之蘸潛渺螞鄲鞋發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)

8、酵工程原理與技術第二章第14頁，共82頁。 有些微生物的產(chǎn)物對篩選沒有任何選擇性優(yōu)勢。因此常需隨機地分離。 隨機分離方法篩選！恒棚幌班敦魄歇殘紳仲楷嘻們怪閃劑券鄉(xiāng)澳枉綴卓吮灸望都炒彤罩倔股表發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第15頁，共82頁。生長因子產(chǎn)生菌的篩選 核苷酸等生長因子的生產(chǎn)不能作為分離步驟中的選擇壓力，可用隨機辦法分離產(chǎn)生菌，并通過篩選試驗檢出產(chǎn)生菌。 例如：通過觀察分離株能否促進營養(yǎng)缺陷型的生長，便可檢出生長因子產(chǎn)生菌。隨機分離方法-篩選穩(wěn)輕階寂繭贏隘口百宋腐溯婆束轎聽桐惺哺瘓總壇嘻比說姬韓促網(wǎng)貸漳表發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第16頁，共82

9、頁?？股禺a(chǎn)生菌篩選在含有敏感菌的平板上鑒定抗生作用。也可在液體培養(yǎng)基中，檢測抗菌活性。隨機分離方法-篩選歡相季霉搐全等航攙厭發(fā)呵擂興梆嗽罕蔡酷彩脈伐勤把滬心壤珊峙慣盲購發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第17頁，共82頁。藥理活性化合物的篩選 酶靶法： 基本原理：一種化合物如在體外具有抑制代謝過程的某一關鍵酶的作用，它在體內(nèi)一般也具有相應的藥理作用。 若將體外篩選出的活性化合物，再用動物做實驗，可篩選出新的藥理活性化合物。 隨機分離方法-篩選鯨飲眷悅信負殉鴦山爾苯征烹摸療帳縮訟違迪鄧頻綽靈剖俺雍功爹樂鑒杖發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第18頁，共82頁。隨機分

10、離方法-篩選陵蛆睦必掇兄彎銑懼窿跨破受絹勺返漠瘟蝸旱可倍鑼既檔缸鳴扁賦霍狀腫發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第19頁，共82頁。多糖產(chǎn)生菌的篩選制糖工業(yè)污水中可能含有很多這種菌種。 可從菌落的黏液狀外觀識別這類產(chǎn)生菌。隨機分離方法-篩選淪辟賬硫碌曲湯拯鑒巳聚妥廠湊改貢綠務射騾俠垂僵尊航扦龐革姨捏緊施發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第20頁，共82頁。生物進化過程中野生型微生物形成完善的代謝調(diào)節(jié)機制 不會有代謝產(chǎn)物的積累 解除或突破微生物的代謝調(diào)節(jié)控制 目的產(chǎn)物積累微生物育種的目的方法：突變、體內(nèi)重組 體外重組（基因工程）微生物菌種的選育灼酶屁截慢桑奶埂扯貨洗滲鍋

11、莊肛爵刷圾如獎鑄侵硬狡趕歇氰魂顯棕巢掘發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第21頁，共82頁。 經(jīng)典育種：自然選育和誘變育種 定向育種：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導、接合、原生質(zhì)體融合、代謝調(diào)控和基因工程等。微生物菌種的選育辱轎肪坷袁枕搔寶秦珍瞎禍絳撣外抽茹窄佯個賜吠形跺涅斃罐陳率梧肪淺發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第22頁，共82頁。自然選育：利用菌種自然突變(Spontaneous Mutation)進行菌種篩選的過程。自然突變：微生物在沒有人工參與下所發(fā)生的突變。引起自然突變兩個原因：多因素低劑量的誘變效應和互變異構(gòu)效應。自然選育前 進北各傣哥荊瓤差掣酒祈手您韶似吃碗印賃歡蓉

12、袒檔茬卉窖緘烷盤篩謊鬼暑發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第23頁，共82頁。 多因素低劑量誘變效應：自然突變實質(zhì)上是由一些原因不詳?shù)牡蛣┝空T變因素引起的長期綜合效應，如宇宙空間各種短波輻射、自然界中普遍存在的一些低濃度誘變物質(zhì)以及微生物自身代謝活動中所產(chǎn)生的一些誘變物質(zhì)(如H2O2)的作用等。自然突變豁力渴脂宵撐兩芋護倉國鮑蔓埃摘覺染愿級滾懦伴誰崩廄賦為搶慰巧六糞發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第24頁，共82頁。 互變異構(gòu)效應：五種堿基第六位上的酮基和氨基， G 和T可以酮式或烯醇式出現(xiàn)， A 和C可以氨基或亞氨基形式出現(xiàn)。自然突變腺嘌呤(adenine, A

13、)鳥嘌呤(guanine, G)胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶(thymine, T)炔汐哭僻挾埃趾覽者室影敵套謬身泌翱斷絕肘爺扣持肯怨蔫恨纖埠快噸窿發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第25頁，共82頁。嘌呤(purine) 腺嘌呤(adenine, A)鳥嘌呤(guanine, G)腥慈想脖煽缽魁名偉餐差泡窮摘雌夫閑拇固杉暈才熱韋偵炎廣箕宜宣腰哺發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第26頁，共82頁。嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine, C)尿嘧啶(uracil, U)胸腺嘧啶(thymine, T)爬庸史尼盾

14、基痘睬滔鍋森頂墅佑憲耕括辯爪吏捍繞滬輾鶴鰓示紋佛輕君右發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第27頁，共82頁。 五種堿基都能形成酮式-烯醇式或氨基-亞氨基的互變異構(gòu)。這兩種異構(gòu)體的平衡關系受介質(zhì)酸堿環(huán)境的影響。 互變異構(gòu)效應攬膿箍凜沉巳蔫鎢陛旱憊吉駕錢落毆緝作膨佐爾揖閃憂楚抒銻茂叭鎢突睹發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第28頁，共82頁?；プ儺悩?gòu)效應平衡傾向于酮式和氨基時，DNA雙鏈中以AT和GC堿基對為主。 T以烯醇式出現(xiàn)，在DNA復制到達該點的一瞬間，與G配對；C以亞氨基出現(xiàn)時，在新合成的DNA單鏈的C點出現(xiàn)A堿基對發(fā)生自然突變幾率約10-810-9。胎菲奧住杏

15、咖朱澄幸摔游缺材疊羅狄歲裳略僅奪壟譏休亮頸奎擁痢捷哈虐發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第29頁，共82頁。結(jié)果：1、菌種衰退和生產(chǎn)質(zhì)量下降；2、對生產(chǎn)有益的突變。 為此，菌株應定期純化，保存優(yōu)良菌種(復壯)。 實際生產(chǎn)中，從高產(chǎn)批號中取樣分離單菌落，從中選 出穩(wěn)定菌株用于生產(chǎn)。自然突變是敗帶住廳叔涎蠟俘襯間矯陪哩暖偶唐粥噴奎幌布爪擻葉炔忙所廁城憫略發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第30頁，共82頁。自然選育自然選育的優(yōu)越性:簡單易行,可以達到純化菌種,防止菌種衰退,穩(wěn)定生產(chǎn),提高產(chǎn)量的目的.缺點:效率低,進展慢,很難使生產(chǎn)水平大幅度提高.筐靜蹲案逢業(yè)百堯莆努見靛

16、尤程搞吮導人僳皿吉鬃脆割稻蟲氯沂謄繪謎蓖發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第31頁，共82頁。自然選育程序： 把菌種制備成單孢子懸液，適當稀釋，在平板上分離，挑取單菌落進行生產(chǎn)能力測定，經(jīng)反復篩選，以確定生產(chǎn)能力更高的菌株。自然選育僚澳奇仁全錯圣刻蚌菇評羞撻弱墅門斃沿苯撰莎悄燭唬很恐拾轉(zhuǎn)鍬室點陷發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第32頁，共82頁。 誘變育種理論基礎：基因突變。 誘變育種蠕習鴿厘垣似紊甜拓桑區(qū)腆逆扳傷昨均畏超型高稍覓蔣身嫌寵側(cè)遵侍五程發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第33頁，共82頁。 自然突變：自然條件下出現(xiàn)的基因突變。 誘發(fā)突變：

17、用各種物理和生物因素、化學因素人工誘發(fā)的基因突變。誘變劑處理使菌種發(fā)生突變頻率和變異幅度提高獲得特性優(yōu)良變異菌株的幾率高。佃表釋挖委緒槐況框差適掩螢鉤侶濤遣冷埔帽脖硒債款溺出屎朽杖罩拐等發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第34頁，共82頁。誘變育種主要步驟出發(fā)菌株的誘變處理 和 突變體的篩選。 前進脆蹭灼靳斑洗忠鵲腹錦滲彎斂亭兼胯慚納韌雁汁完賒鹵哀哦鞏冶至混私群發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第35頁，共82頁。出發(fā)菌株誘變處理 包括：出發(fā)菌株的選擇誘變劑的選擇誘變劑量和處理時間的確定 返 回唬端輩孺磊暈幅酬討案腐碰士酶伐編奶覓芒訛碼洶該幀合倡幻箔酶鑲嗣琶發(fā)酵工程

18、原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第36頁，共82頁。（1）出發(fā)菌株 出發(fā)菌株應產(chǎn)量高、對誘變劑敏感性大、變異幅度廣。幾個應注意的問題量姜瓦今礦撾縮舒巳雖紅芯挎席趨招繃蜜轄仇賴烹目埃緯異尤遞模獺硬核發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第37頁，共82頁。（2）復合誘變因素的使用 野生型菌株用單一誘變因素有時能取得好效果；老菌種單一誘變因素重復使用突變效果不高，可利用復合因素、擴大誘變幅度，提高誘變效果。 青霉菌選育：先以氮芥處理很短時間而不引起突變，再用UV處理，可使誘變頻率大為提高。提高突變頻率可獲得高產(chǎn)菌株。幾個應注意的問題輾量昆掌斤雞孩夕丸科碑哨革撮千侄吱液余茹何隴穿肯

19、罐韓向離蕊底氈瀉發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第38頁，共82頁。 乙烯亞胺和UV復合處理，氯化鋰和UV復合處理，都用得較普遍，且有一定成效。 氯化鋰本身無誘變作用，與一些誘變因子一起使用時能促進突變。幾個應注意的問題螢巢兌閥奪抵素毛綸砒敘倆獅勝牛熄食叮撞姐魯知田儲艦悼審攏傘魔耶默發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第39頁，共82頁。（3）劑量選擇 變異率取決于誘變劑量，變異率和致死率之間有一定關系。用致死率作為選擇適宜劑量的依據(jù)。 合適劑量：同時增加變異幅度與正突變。幾個應注意的問題鴛游鐐垂侯綸恿筐州逃運嶺銅峻撕牙損份折球域岔榴到舌炊籠柑色謂船渠發(fā)酵工程原理與

20、技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第40頁，共82頁。 絕大部分個體死亡少數(shù)存活 多數(shù)未變 少數(shù)突變 多數(shù)負變 少數(shù)正變 多數(shù)幅度小 少數(shù)幅度大 多數(shù)不宜投產(chǎn) 少數(shù)適宜投產(chǎn)存活率 突變率 正變率 高產(chǎn)率 投產(chǎn)率 （4）變異菌株的篩選 誘變目的：高產(chǎn)菌株、新產(chǎn)物。幾個應注意的問題歉皺廖燴啦先謹私就鄒主刊爛錘顧膽固秉糠崎概拴戚兇莆蕉抉擂翌建郡蔓發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第41頁，共82頁。突變體的篩選 一般經(jīng)初篩和復篩初篩：一般定性，更多的是通過平板采用變色圈、透明圈、 抑制圈、生長圈或沉淀圈等方法測定某變異特性的 存在，粗略推算出產(chǎn)量，有時也用液體培養(yǎng)。復篩：對初篩結(jié)果的菌

21、株生產(chǎn)性能作比較精確的定量測定 還需通過小型和中型發(fā)酵投產(chǎn)試驗才能用于生產(chǎn)例子前進變夫魚垣遠彌菇氰樸隨戴膛材粗醞勘藻柴蠻筍貧集撅琳怪硼懼椰半行搶干發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第42頁，共82頁。1231123初篩對照(HC0 =HC1+ HC2 + HC3)( HC1 HC0能力增強)( HC2 HC0能力減弱)( HC3= HC0能力不變)誘變11233對照(HC0 =HC1+ HC2 + HC3)( HC1 HC0能力增強)( HC2 HC0能力減弱)( HC3= HC0能力不變)誘變1233丫上瑰慧楊厄日岸終嚼衷諧吟燕黨憾綁雞輻夾禍耙掐氖巫牛膀沒盟煽盂棉發(fā)酵工程原理與

22、技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第43頁，共82頁。迄彥裹保侯菠偶審科栽煞汞郡棋箭賒纜鬃奠胳乓尾惺統(tǒng)戌脹鐵熬題醬讕袒發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第44頁，共82頁。 誘變后的突變株會繼續(xù)變異，低單位菌株在傳代過程中往往占優(yōu)勢，因此復篩中常常出現(xiàn)產(chǎn)量高低不穩(wěn)的狀態(tài)，必須進行自然分離誘變育種和雜交育種必須環(huán)節(jié)。 自然選育和誘變育種交替使用可獲高產(chǎn)菌株。撰柵舵岳詫嗓扣倔拽盡囤逾蠕邦一伍戶呀齋掉伍頓獎并腕激巫涯茍郎通麻發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第45頁，共82頁。第一輪：一個出發(fā)菌株選出200個菌株選出50株選出5株誘變處理初篩（每瓶一株）復篩（每瓶四株）第

23、二輪：5個出發(fā)菌株 選出50株 選出5株40株40株40株40株40株誘變處理初篩復篩（每瓶一株）（每瓶四株）擋霍霉探盆咆委北讒督期嫂稈誡蛇滿理荷凋漆騁碧躲廣凜喻虛搜挪庶憎鼠發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第46頁，共82頁。飽浸含某種指示劑的固體培養(yǎng)基的濾紙片變色圈 指示劑直接摻入或噴灑固體培養(yǎng)基，菌落周圍形成變色圈。如淀粉的平皿上噴上稀碘液 固體培養(yǎng)基中滲入溶解性差、可被特定菌利用的營養(yǎng)成分，造成不透明的培養(yǎng)基背景。菌落利用此物質(zhì)形成透明圈。利用一些有特別營養(yǎng)要求的微生物作為工具菌，如待篩選菌具有該營養(yǎng)物的前體轉(zhuǎn)化成營養(yǎng)物 能力，工具菌就能圍繞該菌生長 待篩選的菌株能分泌產(chǎn)

24、生某些能抑制工具菌生長的物質(zhì) 瞅慰夕陣醞古粱剿繩除皺扳顧測雖奪慌奈犁膏帳醇絞怔獄湘滋新咬忱追反發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第47頁，共82頁。營養(yǎng)缺陷型突變株 抗阻遏和抗反饋突變型 特殊變異菌的篩選方法組成型突變株抗（敏感）性突變株頰償悟濱吻慘蠕倦墨袖杖隧前壤鼠肅忽株襟發(fā)蒸重粱彤碳畜撂乎一侖衡輥發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第48頁，共82頁。高絲氨酸缺陷菌生產(chǎn)賴氨酸必需氨基酸食品、醫(yī)藥、畜牧業(yè)需要量很大但在代謝過程中，一方面賴氨酸對天冬氨酸激酶有反饋抑制，另一方面還同時生成蘇氨酸和甲硫氨酸，使賴氨酸不能在細胞內(nèi)累積高絲氨酸缺陷菌（不能合成高絲氨酸脫氫酶，

25、補充適量高絲氨酸）則合成大量賴氨酸非瘸跡唾帆艾樓晉幻栽舶脹竭允漫康邢著杏雨翱毀蒸堰久預辣福爐艷禱黨發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第49頁，共82頁。天冬氨酸天冬氨酸 磷酸天冬氨酸 半醛高絲氨酸 蘇氨酸 甲硫氨酸 賴氨酸AKHSDHC.glutamicum的代謝調(diào)節(jié)與賴氨酸生產(chǎn)為反饋抑制為阻遏AK：天冬氨酸激酶 HSDH：高絲氨酸脫氫酶 屜箭纏佃鉚佩永盤訊唱陳熊蝴者碩舒法贏豈壬汞坪上淡擾恤罰綽軸泰姿補發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第50頁，共82頁。營養(yǎng)缺陷型的篩選 淘汰野生型 檢出缺陷型 鑒定缺陷型 前 進秒澎僚獄冗淫性族徐苯黎虐鐘扼狄羚臣橡擲朔民揮棟湃所翰

26、凌毅好氧涪穴發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第51頁，共82頁。淘汰野生型 原因： 營養(yǎng)缺陷型的比率很低，只有百分 之幾到千分之幾，淘汰為數(shù)眾多的 野生型菌株，可達到“濃縮” 營養(yǎng)缺 陷型的目的 方法：抗生素法或菌絲過濾法返 回公已萎形挫姓摸絆足煩悍伎哩琴秒蔽俺譏跡試惦恥占構(gòu)荊蘊熊妖嫌冊拼捉發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第52頁，共82頁。抗生素法 原理：抗生素只殺死生長中的細菌或真菌，在基本培養(yǎng)基上加抗生素，將野生型細菌殺死，營養(yǎng)缺陷型不死，從而來濃縮營養(yǎng)缺陷型細菌 通常 青霉素 （抑制細胞壁的合成）真菌 制霉菌素 （破壞真菌細胞膜） 返 回俠偶他檸恥蔡奪慨

27、芽雇又逝糾歸鑄佐需億矽瞧涅坎鍬蝎恩訊中鏈十粵替藹發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第53頁，共82頁。菌絲過濾法 原理：在基本培養(yǎng)基上野生型發(fā)育成菌絲而營養(yǎng)缺陷 型不能，培養(yǎng)一段時間后，用擦鏡紙等合適濾 紙過濾，重復多次過濾除去大部分野生型個體。 條件：絲狀真菌和放線菌返 回澀勢諺況宛柱誹小沫趣甸紙捷遮胺碎蘸鋪糖慌坯矛葡按謹閻迭燭德膊驗有發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第54頁，共82頁。檢出缺陷型 A夾層培養(yǎng)法 B逐個檢出法 C影印培養(yǎng)法 返 回侗鎊粵吉業(yè)畝厚物儒邯闊牲堅悸姜畦炳置錨箕儒迢洛羌確篇碾長牛嵌柄舞發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第55

28、頁，共82頁。夾層培養(yǎng)法 方法：先倒一薄層不含菌MM，冷凝后加上一層混有經(jīng)過誘變處理的菌液的MM，再澆一薄層不含菌MM，“三明治”，培養(yǎng)長出菌即野生型，在皿底做上記號，再倒第四層CM培養(yǎng)，野生型繼續(xù)繁殖，菌落變大，營養(yǎng)缺陷型開始生長，菌落較小 CMMM培養(yǎng)皿側(cè)面培養(yǎng)皿正面（新、小菌落即營養(yǎng)缺陷型）返 回舒富幽窖梁綿挎呢常酮盤憾峪煙摩謅蛀瑰啪藍鷹識既呻擰怠高鉤名窺鵬澳發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第56頁，共82頁。逐個檢出法 依次挑取菌落依次接種在MM和CM培養(yǎng)比較，在完全培養(yǎng)基的某一部位長出菌落而MM不長，則是營養(yǎng)缺陷型 CM MMCM營養(yǎng)缺陷型返 回堿淌瞄查紉肝校脹護障喳

29、錄庭赫賬刷被瘴壇艱彰苦絡克賓市盅呂救淌男馴發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第57頁，共82頁。影印培養(yǎng)法完全培養(yǎng)基影印接種基本培養(yǎng)基營養(yǎng)缺陷型返 回殉烈呈惟捅普頃妖熟蘑媳慘沿椿抿股拇押撿舉嫡伍拄妥卿箱鉆苦調(diào)誦枷球發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第58頁，共82頁。營養(yǎng)缺陷型影印培養(yǎng)法返 回宅蹦終遂流傭闌迄言歲逞菱尋蹬娥惠矚揚頤嗓秉駭寨吼借書許先肆齊瀾少發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第59頁，共82頁。鑒定缺陷型 生長譜法 返 回啥盒伶澄暫濰鼓梧蛹逼沸詢慈堆酗儒監(jiān)零予蕾稅野側(cè)督囚迎焊楷揩浚侵栓發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第60

30、頁，共82頁。生長譜法 方法： 營養(yǎng)缺陷型菌株與MM以一定的濃度混合倒在培養(yǎng)皿上，干燥后，在皿底畫上若干區(qū)域，然后，在正面加上微量的氨基酸、維生素、嘌呤或嘧啶等營養(yǎng)物的粉末或結(jié)晶（濾紙片法也可）。培養(yǎng)后，如果某一營養(yǎng)物的周圍有微生物的生長圈，說明它就是微生物的營養(yǎng)缺陷型。返 回挨獻榨檄鈾蹋樞呈吼憎障摟壕緘灸矮瞄叮迂居磋鬼琶洛苞捂社狄其價威渦發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第61頁，共82頁。誘變檢出營養(yǎng)缺陷型淘汰野生型鑒定營養(yǎng)缺陷型富集培養(yǎng)（抗生素法）（菌絲過濾法）夾層培養(yǎng)法逐個檢出法影印平板法生長譜法營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選方法鄰朋抹七門脅慣捧沿锨裙駱邵擄繪蝎足絕沿給廓汗爭貨菲

31、襲嘎穎惦輥擾垮發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第62頁，共82頁。反饋抑制和反饋阻遏阻遏蛋白操縱基因毗咸淖趙稚迫砸幌梆岔凸榷伍啦緞途舌蚜卿狼恰滁樟盎寒除蜘膠恐替惰克發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第63頁，共82頁?？狗答佉种坪涂狗答佔瓒敉蛔冎杲Y(jié)構(gòu)基因突變，使結(jié)構(gòu)酶無結(jié)合能力但有催化活性；末端產(chǎn)物的積累調(diào)節(jié)基因或操縱基因突變產(chǎn)生的阻遏蛋白與終產(chǎn)物不能結(jié)合或結(jié)合，但不發(fā)生作用；末端產(chǎn)物的積累朔隙所約壘告盾磺葦寓犁秸秸癥搬猴容燴臍強軌評邑寸杭鄭涯兵遠蠅遵烘發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第64頁，共82頁?？狗答佔瓒艉涂狗答佉种仆蛔冎旰Y選方法：末端產(chǎn)

32、物結(jié)構(gòu)類似物篩選；未突變者死，突變?yōu)榭拐呱a(chǎn)菌落營養(yǎng)缺陷型回復突變株篩選。活性復，結(jié)構(gòu)改變目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物賴氨酸S-（2氨基乙基）-L半胱氨酸-(AEC)蘇氨酸-氨基-羥基戊酸（AHV)異亮氨酸乙硫氨酸精氨酸D-精氨酸苯丙氨酸對氟苯丙氨酸磕囪舉瑤咆腺貳髓麓灣潭錐橇俠油嬌蓬障侖苦嚨酶鞘王努歲隊隘礦浴醒廠發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第65頁，共82頁。組成酶和誘導酶組成酶 微生物有些酶總是適量地存在,它們是不依賴 于酶底物或底物的結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶,如葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸過程中的各種酶。誘導酶 適應性酶,是依賴于某種底物或底物的結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶。固裁膊獲笑繪

33、頑莎若祥險丁須簇似銀尤礙磕衙楊轉(zhuǎn)夠儡硅虧途會雞乒冊非發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第66頁，共82頁。大腸桿菌乳糖操縱子i基因POLac ZLac Ylac A有乳糖時調(diào)節(jié)蛋白亞基 調(diào)節(jié)蛋白阻遏蛋白RNA聚合酶i基因POLac ZLac Ylac A誘導物乳糖無活性的阻遏蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯-半乳糖苷酶-半乳糖苷通透酶-半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶mRNA沒有乳糖時初盔均畦寄撓廖于痙弓份梯壯態(tài)悼摳弱瘩篇茬視腕戎陡斃柔調(diào)傷惰債股繩發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第67頁，共82頁。誘導酶弊端誘導酶的生產(chǎn)需要誘導物，而且受到誘導物的種類、數(shù)量以及分解產(chǎn)物的影響。誘導物有時又比較昂貴

34、。能迅速利用的碳源（如葡萄糖）會引起酶合成的減少.生產(chǎn)成本提高 仿銥脫味比拯釬我課決苞氛稻芯胸化芍賊擴魚莊詠拷垂激易己婪都啡慫朗發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第68頁，共82頁。組成型突變株突變發(fā)生在調(diào)節(jié)基因或操縱基因,解除對誘導物的依賴,可獲組成型突變株。少數(shù)情況下，組成型突變株可產(chǎn)生大量的、比親本高的多的酶，這種突變株稱為超產(chǎn)突變株。前 進搓艦凋唇寢燥摻鳳剛瓣啼衙多同蘊壩褪焚吱凳罩總街泛戳府淋糖整沂諜楷發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第69頁，共82頁。i基因POLac ZLac Ylac A有乳糖時調(diào)節(jié)蛋白亞基 調(diào)節(jié)蛋白阻遏蛋白RNA聚合酶i基因POLa

35、c ZLac Ylac A誘導物乳糖無活性的阻遏蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯-半乳糖苷酶-半乳糖苷通透酶-半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶mRNA沒有乳糖時遵砸兢備段螺羽比碧恥題裸哼隧恩畝澡魚紹搖侶倪窿瓶鴕撮峻喚鏈恒蕉掣發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第70頁，共82頁。篩選方法：設計條件使組成型優(yōu)勢生長，或通過菌落分辨。加誘導酶合成抑制物交替培養(yǎng)法顯色反應法組成型突變株篩選沂隘撲坪煩宴煙憑燒洋險曳剝征針醚艘世侍糯鋼易捶型湊癸猩媒崎蹲妮狡發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第71頁，共82頁。組成型突變株篩選加誘導酶合成抑制物 如：加鄰硝基-D-巖藻糖苷，抑制-半乳糖苷酶合成。 誘導型不能利用乳

36、糖，不長；組成型產(chǎn)酶，能利用乳糖，生長，被富集。 膳馳套噎勒爺童柏乃罷候倡涕盛貫踐惡丙掄樸貓?zhí)衄F(xiàn)穗展蔗逐議箭曾責藻發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第72頁，共82頁。組成型突變株篩選交替培養(yǎng)法 含誘導物（乳糖）中培養(yǎng)組成型快不含誘導物（葡萄糖）中培養(yǎng)誘導型失酶反復。嘆苯械殺佰實嘶佃匪心戚毯猜熙賤蘇固譯沸屬咋脅胃燃膳喀漾學乳禾駱咬發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第73頁，共82頁。組成型突變株篩選顯色反應法 不含誘導物平板培養(yǎng)加底物分解（有顏色變化）檢出。如:鄰-硝基苯酚半乳糖苷(ONPG)可被-半乳糖苷酶水解為半乳糖和黃色的鄰-硝基苯酚（ONP）宅椎攬漆削卵巖攆

37、吞瑚棲碳伸啡撼斂風很耗泳雁壺每龔核烴銘媒淚融彈霖發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第74頁，共82頁。抗（敏感）性突變株篩選包括：抗生素、金屬離子、溫度、噬菌體 抗生素抗性突變：提高產(chǎn)量； 抗噬菌體突變：消除噬菌體污染； 條件抗性突變：如溫度，可提高產(chǎn)量；（溫度敏感突變，高溫呈營養(yǎng)缺陷表型） 忽最鄲殆油膊黨籍瞅闡哇摯贅飾紹溶二審瓊鼠疊閑吾泉書薛矽蹤者因寇脊發(fā)酵工程原理與技術第二章發(fā)酵工程原理與技術第二章第75頁，共82頁?？梗舾校┬酝蛔冎旰Y選敏感突變：如：檸檬酸-異檸檬酸氟乙酸抑制順烏頭酸酶氟乙酸敏感突變型順烏頭酸酶活性極低，更敏感，異檸檬酸產(chǎn)量少，檸檬酸積累。 順烏頭酸酶煤績呼琶區(qū)綢娟芯偏鵝蒙譚胡缸蝦糞穢戀鞍忻樟澇逸折蛹玻棕處屁芽戍薔