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1、 “微生物细胞”是生物学的概念；“微生物细胞机器”是工程学的概念。菌种微生物细胞是对应的发酵产物的细胞机器，因此是有工业生产个性的微生物细胞。微生物细胞机器是从天然的微生物细胞改造成的，因此天然的微生物具有成为微生物细胞机器的潜在能力。第1页/共36页 菌种是发酵成功的内因。若设备条件已确定，可通过改良菌种挖掘生产潜力；在设备、菌种确定的情况下，可通过优化发酵工艺条件发挥菌种潜力。优良菌种可大幅度增加生产，提高产品质量，简化操作，提高经济效益。第2页/共36页微生物工程的常用菌种及其作用生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌、霉菌，另外还有一些担子菌、藻类、生物工程菌等第3页/共36页细
2、 菌1.大肠杆菌：最早用做基因工程的宿主菌。工业上常用于生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和制备天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等。2.枯草杆菌：生产淀粉酶、蛋白酶、氨基酸和核苷等。3.乳酸菌：4.醋酸杆菌：5.北京棒状杆菌：谷氨酸6.纤维素分解菌7.光合细菌第4页/共36页放 线 菌1.链霉菌属：链霉素、土霉素、卡那霉素、丝裂霉素、制霉菌素2.小单孢菌：庆大霉素3.诺卡氏菌：利福霉素、瑞斯托菌素，石油脱蜡、烃类发酵、污水处理第5页/共36页酵 母 菌1.酿酒酵母：酒、酒精、SCP、面包，核酸、Vc、辅酶等2.热带假丝酵母：石油蛋白、饲料蛋白生产3.产朊假丝酵母：SCP4.白地霉：生产药用和饲料用的酵母菌体
3、蛋白、提取核酸、合成脂肪第6页/共36页霉 菌1.根霉：酿酒工业，生产淀粉酶、脂肪酶等。黑根霉、米根霉、华根霉2.毛霉：生产腐乳、乳酸、琥珀酸、甘油、转化甾体化合物等，糖化能力强3.红曲霉：制备红曲、酿红酒、制醋，生产腐乳、蛋白酶、淀粉酶、柠檬酸4.曲霉：生产有机酸5.青霉：有机酸、抗生素第7页/共36页担子菌：藻类：螺旋藻，单胞藻生产石油生物工程菌：胰岛素、干扰素等。第8页/共36页二、生物物质产生菌的筛选 2.1.微生物是生物活性物质的丰富资源 微生物是地球上分布最广、物种最丰富的生物种群，所以微生物现在和将来都是具有各种生物活性的新产物的丰富资源。第9页/共36页微生物的生长环境土壤一般
4、土壤，盐碱土，沙漠水域江、河、湖水、污水、污泥、盐湖、海水动物体表、肠道、反刍胃、昆虫消化道植物叶面、根际、热带雨林极端环境 深海高温泉、深海火山口、极地、高山冻土特殊环境 污染土壤、污染水域、沼气池大气第10页/共36页第11页/共36页陆地和水域中未被培养微生物比例的估计生境可培养微生物的比例%生境可培养微生物的比例%海水0.001-0.1活性污泥1-15淡水0.25沉积物0.25半自养湖0.1-1土壤0.3未污染河口0.1-3第12页/共36页第13页/共36页 如何筛选？关键在于要根据生产实际需要、目的代谢产物的性质、可能产生所需产物微生物菌种的分类地位、这类微生物分布、特性以及生态环
5、境等，设计选择性高的分离筛选方法，才能快速从可能的环境和混杂的多种微生物中获得所需菌种。第14页/共36页一般菌种分离纯化和筛选步骤如下：标本采集 标本材料的预处理 富集培养 菌种初筛 菌种复筛 性能鉴定 菌种保藏。第15页/共36页2.1.2.标本采集 选择标准：1.1.对于天然材料，来源越是广泛的样品，越有可能获得新的菌种；2.2.可以寻找已适应相当苛刻的环境压力的微生物类群。如高温、高压、高盐、高pHpH、低pHpH或海水等极端环境。第16页/共36页第17页/共36页2.1.3.标本的预处理(1)(1)采用热处理方法减少材料中的细菌数(2)(2)采用膜过滤和离心的方法浓缩水中的细胞(3
6、)(3)采用化学方法(4)(4)诱饵法：将固体基质（如蛇皮、花粉）等加到待检的土壤或水中，待其菌落长出后再铺平板分离。(5)(5)空气搅拌法：在空气中搅拌，收集孢子沉淀，如稻草的处理。第18页/共36页第19页/共36页 在采集的样品中，如果目的微生物是优势菌，则可以直接分离纯化，但多数情况下不是优势菌，因此需要设法增加分离菌的数量，这就需要进行富集培养。富集培养：又称增殖培养，就是利用不同微生物生长对环境和培养基的特殊要求，设计选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适环境中大量繁殖，由原来自然条件下的劣势种变为人工环境下的优势种，以利于分离。2.1.4.富集培养第20页/共36页
7、第21页/共36页2.2 菌种的分离1 施加选择性压力分离法2 随机分离方法 第22页/共36页2.2.1 施加选择性压力分离法 利用不同种类的微生物对环境和营养要求的不同，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物的生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。分离培养基的效率取决于其养分，pH和加入的选择性抑制剂等。第23页/共36页第24页/共36页第25页/共36页培养方法：液体培养方法和固体培养方法 固体培养方法：固体培养基常用于分离某些酶产生菌，其选择培养基中常含有所需酶的基质，以便促进酶产生菌的生长。如蛋白酶、脂肪酶、果胶酶等。液体培养方法
8、：摇瓶培养（分批式富集培养）连续培养（恒化式富集培养）。第26页/共36页摇瓶培养（分批式富集培养）：是指将富集培养物转接到新的同一种培养基中，重新建立选择性压力，如此反复转种几次后，再取此富集培养物接种到固体培养基上，以获得单菌落。转种的时间是关键，应在所需菌种占优势的情况下移种。第27页/共36页连续培养（恒化式富集培养）：通过改变限制性基质的浓度来控制两类不同菌株的比生长速率。第28页/共36页2.2.2 随机分离方法 有些微生物的产物对产生菌的筛选没有任何选择性好处，因此，常采用随机的方法分离所需菌种。1.抗生素产生菌的分离 把潜在的产生菌生长在含有试验菌的平板上可以鉴定产生菌的抗微生
9、物作用。也可以将微生物分离株生长在液体培养基中，检测其无细胞滤液的抗菌活性。包括抑菌圈法、稀释法、扩散法、生物自显影法等。在这些方法中，实验菌的选择是关键。第29页/共36页第30页/共36页2.抗肿瘤药物产生菌的分离 抗肿瘤药物作用机理：破坏核酸或抑制核酸生物合成。利用这一原理筛选抗肿瘤药物的常用方法有生化诱导分析法和SOS生色检测法。第31页/共36页3.酶抑制剂产生菌的分离 原理：如果某种化合物能在体外抑制某种关键的人体酶，它就有可能在体内有药理作用。酶抑制剂产生菌的筛选，主要选择与生理和病理关系明确的酶作为靶酶进行筛选。4.生长因子产生菌的分离 通过观察分离株能否促进营养缺陷型的生长，
10、便可检出生长因子产生菌。第32页/共36页5.多糖产生菌的分离 曾从各种环境中分离出多糖产生菌，有人认为制糖工业污水中可能含有很多这种菌种。从这种环境获得的分离株，可在适当的培养基中生长，并可从菌落的粘液状外观识别这类产生菌。第33页/共36页2.3筛选与性能鉴定分离就已经结合了筛选，平板法就是初筛，但只能淘汰85-90%的微生物，复筛往往通过摇瓶培养进行。性能鉴定主要包括毒性和生产性能试验第34页/共36页小 结微生物工程的工业生产具有哪三要素？一般菌种分离纯化和筛选的步骤是什么？常用的标本预处理的方法有哪些？举例说明。菌种分离的方法有哪些？第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页