高中生物《生物性污染及其預(yù)防》課件四（42張PPT）（人教版選修2）

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歡迎進(jìn)入生物課堂 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 引言 2006 04 12 微生物發(fā)酵及其應(yīng)用 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 什么是發(fā)酵 利用微生物 在適宜的條件下 將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 密閉式發(fā)酵罐 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 一 發(fā)酵工程史話 傳統(tǒng)釀造具有悠久的歷史 文化 獨(dú)特的風(fēng)味傳統(tǒng)的工藝?yán)?醬油釀造 我國(guó)首創(chuàng)傳入日本和南洋群島 后傳入歐美各國(guó)原料 大豆 蛋白質(zhì)原料 20 左右脂肪脫脂大豆 50 粗蛋白 20 碳水化合物面粉 小麥 麩皮 玉米 甘薯等淀粉原料食鹽和水 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 微生物學(xué)的奠基人 偉大的巴斯德 我國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油 醋 腐乳等享譽(yù)世界我國(guó)的釀酒已經(jīng)有4000多年的歷史我國(guó)的醬油距今已有3000年的歷史1857年巴斯德證明發(fā)酵是由于微生物的作用 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 一 發(fā)酵工程史話 傳統(tǒng)釀造例 豆腐乳發(fā)酵民族特色發(fā)酵食品 味道鮮美 風(fēng)味獨(dú)特1 主要原料大豆或冷榨豆片 鹽鹵與石膏 食鹽水2 輔助原料黃酒 燒酒 紅曲 面曲 糟米砂糖 花椒 玫瑰等其它香料 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段 原始發(fā)展階段 發(fā)酵技術(shù)原始 頂多是家庭小制作 技術(shù)進(jìn)步緩慢 完全是經(jīng)驗(yàn)式的 并不知道其中的原理 傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段 人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì) 采用開放式的發(fā)酵方式 生產(chǎn)過程較為簡(jiǎn)單 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不高 規(guī)模一般不大 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段 生產(chǎn)技術(shù)要求高 生產(chǎn)規(guī)模大 技術(shù)發(fā)展速度快 菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高 新產(chǎn)品 新技術(shù) 新設(shè)備的應(yīng)用達(dá)到前所未有的程度 生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段 利用構(gòu)建的基因工程菌生產(chǎn) 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 發(fā)酵工程 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 谷氨酸是味精的主要成分 二 發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 二 發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘 菌種的選育 如谷氨酸棒狀桿菌 黃色短桿菌等培養(yǎng)基的配制 水 無機(jī)鹽 碳源 氮源 生長(zhǎng)因子等滅菌 去掉雜菌擴(kuò)大培養(yǎng)和接種 先大量培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種 再將菌種接入發(fā)酵罐發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵 由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制條件分離 提純產(chǎn)物 以味精生產(chǎn)為例 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 只有選擇細(xì)胞膜通透較強(qiáng) 在細(xì)胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種才有可能獲得大量的谷氨酸 1 菌種的選育 谷氨酸發(fā)酵最重要的無疑就是選擇菌種了 應(yīng)該選育什么樣的谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 1 菌種的選育 選育的方法 從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種 利用誘變篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種 利用基因工程 細(xì)胞工程的方法構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 2 培養(yǎng)基的配置 1 培養(yǎng)基配置的原則 根據(jù)不同的菌種 選擇不同的材料配制培養(yǎng)基 配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源 氮源長(zhǎng)因子 水 無機(jī)鹽等方面的營(yíng)養(yǎng)要求 并為微生物提供適宜的PH 培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào) 以利于產(chǎn)物的合成 培養(yǎng)基在滿足微生物的營(yíng)養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本 以得到更高的經(jīng)濟(jì)效益 2 舉例 發(fā)酵生產(chǎn)常采用天然成分的液體培養(yǎng)基 而且 經(jīng)常用野生的植物淀粉 甘蔗渣 秸稈 以及乙醇 醋酸等石化產(chǎn)品代替糧食來配制培養(yǎng)基 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 二 發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘 培養(yǎng)基的選擇 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 3 滅菌 滅菌的原因 在發(fā)酵過程中如混入其他微生物 將與菌種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系 對(duì)發(fā)酵過程造成不良影響 舉例 如果在谷氨酸發(fā)酵過程中混人放線菌 則放線菌分泌的抗生素就會(huì)使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡 如果在青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌 這些雜菌則會(huì)分泌青霉素酶 將合成的青霉素分解掉 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 4 擴(kuò)大培養(yǎng)和接種 擴(kuò)大培養(yǎng) 擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期的菌體分開 分頭進(jìn)行培養(yǎng) 以促使菌體數(shù)量快速增加 能在短時(shí)間里得到大量的菌體接種 有了用于生產(chǎn)的充足的菌體 在接種時(shí)要注意什么事項(xiàng)呢 接種過程中要注意防止雜菌污染 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 5 發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵 由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制條件 發(fā)酵產(chǎn)物 發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長(zhǎng)的穩(wěn)定期產(chǎn)生 發(fā)酵進(jìn)程在發(fā)酵過程中隨時(shí)取樣檢測(cè)培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目 產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程 及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來延長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定期的時(shí)間 以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物 發(fā)酵條件發(fā)酵生產(chǎn)中溫度 pH 溶氧量等對(duì)發(fā)酵過程有重大影響 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 二 發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘 發(fā)酵罐示意圖 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 6 分離提純 發(fā)酵產(chǎn)物不同 分離提純的方法會(huì)有所不同 產(chǎn)物分離 提純的一般方法是 代謝產(chǎn)物 蒸餾 萃取 離子交換等方法 菌體本身 過濾 沉淀 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 發(fā)酵工程 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 從自然界分離的菌種 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 復(fù)雜的生物化學(xué)變化過程 動(dòng)態(tài)過程影響因素 培養(yǎng)基組成 pH 溫度 氧氣泡沫 雜菌污染 噬菌體感染等 三 發(fā)酵條件及過程控制 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 1 pH每種微生物的最適pH不同超過最適pH范圍以后 多數(shù)細(xì)菌 6 5 7 5 真菌 5 0 6 0 放線菌 7 5 8 5 影響酶的活性 細(xì)胞膜的穩(wěn)定性等 影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收等 三 發(fā)酵條件及過程控制 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 2 溫度微生物生長(zhǎng)最旺盛時(shí)的溫度叫最適生長(zhǎng)溫度在最適生長(zhǎng)溫度范圍內(nèi)超過最適生長(zhǎng)溫度以后 微生物的生長(zhǎng)速率隨溫度的上升而加快 細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸等發(fā)生了不可逆的破壞 微生物的生長(zhǎng)速率會(huì)急劇下降 三 發(fā)酵條件及過程控制 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 3 氧好氧型微生物厭氧型微生物嚴(yán)格厭氧兼性厭氧微生物 多種細(xì)菌和大多數(shù)真菌 某些鏈球菌等 某些產(chǎn)甲烷桿菌 酵母菌 三 發(fā)酵條件及過程控制 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 一 在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用1 生產(chǎn)出了種類繁多的藥品2 發(fā)酵工程對(duì)醫(yī)藥工業(yè)的一個(gè)重大貢獻(xiàn)應(yīng)用發(fā)酵工程大量生產(chǎn)的基因工程藥品 有人生長(zhǎng)激素 重組乙肝疫苗 某些種類的單克隆抗體 白細(xì)胞介素 2 抗血友病因子等 四 發(fā)酵工程的應(yīng)用 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 發(fā)酵工程的應(yīng)用 二 在食品工業(yè)上的應(yīng)用主要包括以下三方面 第一 生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品 如啤酒 果酒 食醋等 使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量得到明顯的提高 第二 生產(chǎn)各種食品的添加劑 第三 幫助解決糧食問題 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精時(shí) 投放的最適原料和產(chǎn)生酒精的階段要控制的必要條件是 A 玉米粉和有氧B 大豆粉和有氧C 玉米粉和無氧D 大豆粉和無氧 C 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 關(guān)于單細(xì)胞蛋白敘述正確的是 A 是從微生物細(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)B 通過發(fā)酵生產(chǎn)的微生物菌體C 是微生物細(xì)胞分泌的抗生素D 單細(xì)胞蛋白不能作為食品 B 單細(xì)胞蛋白是利用淀粉或維生素的水解液 制糖工業(yè)的廢液 石化產(chǎn)品等為原料 通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌體 所以不是特指微生物的某種蛋白質(zhì)或抗生素 單細(xì)胞蛋白含有豐富的蛋白質(zhì) 如真菌蛋白可作為食品 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌方法是 A 高壓蒸汽滅菌B 高溫滅菌C 加入抗生素滅菌D 酒精滅菌 A 單細(xì)胞蛋白是利用淀粉或維生素的水解液 制糖工業(yè)的廢液 石化產(chǎn)品等為原料 通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌體 所以不是特指微生物的某種蛋白質(zhì)或抗生素 單細(xì)胞蛋白含有豐富的蛋白質(zhì) 如真菌蛋白可作為食品 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 工業(yè)上利用谷氨酸棒狀桿菌大量積累谷氨酸 應(yīng)采用的最好方法是 A 加大菌種密度B 改變碳源和氮源比例C 改變菌體細(xì)胞膜通透性D 加大葡萄糖釋放量 C 谷氨酸棒狀桿菌能夠利用C6H12O6 經(jīng)過復(fù)雜的代謝過程形成谷氨酸 谷氨酸合成過量 使合成途徑中斷 要提高谷氨酸產(chǎn)量的最好方法是改變菌體細(xì)胞膜的通透性 使谷氨酸能迅速排放到外面 避免因過量引起合成途徑中斷 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是 A 滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)胞 芽孢和孢子B 消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的C 接種環(huán)用灼燒法滅菌D 常用滅菌的方法有加熱法 過濾法 紫外線法 化學(xué)藥品法 B 1 滅菌是指采用強(qiáng)烈的理化因素殺死一定環(huán)境中所有微生物的細(xì)胞 芽孢和孢子的措施 是徹底殺死 消毒是一種采用較溫和的理化因素 殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體有害的病原菌 而對(duì)被消毒物體基本無害的措施 是部分殺滅 2 常用滅菌方法 物理殺菌的常用方法 高溫 輻射 超聲波和激光等 化學(xué)殺菌常用方法 表面消毒劑和化學(xué)治療劑 如抗生素 中草藥有效成分 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 為研究微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律 常將少量的某種細(xì)菌接種到培養(yǎng)基中 取樣測(cè)定培養(yǎng)基里的細(xì)菌數(shù)目 以時(shí)間為橫坐標(biāo) 以細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo) 得到生長(zhǎng)曲線圖 對(duì)培養(yǎng)基的要求是 A 恒定容積的液體培養(yǎng)基B 任意容積的液體培養(yǎng)基C 恒定容積的半固體培養(yǎng)基D 任意容積的半固體培養(yǎng)基 A 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 在啤酒生產(chǎn)過程中 發(fā)酵是重要環(huán)節(jié) 生產(chǎn)過程大致如下 將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧 接入啤酒酵母菌菌種后輸人發(fā)酵罐 初期 酵母菌迅速繁殖 糖度下降 產(chǎn)生白色泡沫 溶解氧逐漸耗盡 隨后 酵母菌繁殖速度迅速下降 糖度加速降解 酒精濃度漸漸上升 泡沫不斷增多 當(dāng)糖濃度下降到一定程度后 結(jié)束發(fā)酵 最后分別輸出有形物質(zhì)和鮮啤酒 根據(jù)上述過程 回答以下問題 1 該過程表明啤酒酵母異化作用的特點(diǎn)是 2 初期 酵母菌迅速繁殖的主要方式是 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 在啤酒生產(chǎn)過程中 發(fā)酵是重要環(huán)節(jié) 生產(chǎn)過程大致如下 將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧 接入啤酒酵母菌菌種后輸人發(fā)酵罐 初期 酵母菌迅速繁殖 糖度下降 產(chǎn)生白色泡沫 溶解氧逐漸耗盡 隨后 酵母菌繁殖速度迅速下降 糖度加速降解 酒精濃度漸漸上升 泡沫不斷增多 當(dāng)糖濃度下降到一定程度后 結(jié)束發(fā)酵 最后分別輸出有形物質(zhì)和鮮啤酒 根據(jù)上述過程 回答以下問題 3 經(jīng)測(cè)定酵母菌消耗的糖中 98 5 形成了酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物 其余1 5 則是用于 4 請(qǐng)寫出由麥芽糖 葡萄糖 酒精的反應(yīng)方程式 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 答案 1 既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸 2 出芽生殖 3 酵母菌自身的生長(zhǎng)和繁殖 4 C12H22O11 H2O2C6H12O6C6H12O62C2H5OH 2CO2 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 盡管微生物發(fā)酵有各種各樣的產(chǎn)物 但通常它們的生產(chǎn)能力小而且單一 不能勝任大批量的工業(yè)生產(chǎn) 于是 科學(xué)家們想方設(shè)法使它們的 功力 增長(zhǎng)幾十倍到上百倍 從而成為本領(lǐng)高強(qiáng)的 高級(jí)工人 第一種方法是用人工辦法讓微生物的DNA發(fā)生突變 比如在DNA分子的長(zhǎng)鏈中插入或刪除堿基 或者把某一堿基換成另外一種 然后在這些動(dòng)過 小手術(shù) 的菌種中篩選出符合我們要求的 能增加產(chǎn)量的個(gè)體 1 發(fā)酵工程的第一種方法從遺傳學(xué)角度看 屬于哪一類型的變異 這類變異有何特點(diǎn) 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 第二種方法叫 原生質(zhì)融合法 這是將兩種且有不同發(fā)酵本領(lǐng)的微生物細(xì)胞放在一起進(jìn)行處理 溶解掉細(xì)胞壁 讓它們的原生質(zhì)相互融合 等到重新長(zhǎng)出細(xì)胞壁后 一種新的微生物就誕生了 它可以同時(shí)具有兩種微生物的發(fā)酵能力 也可能產(chǎn)生新的本領(lǐng) 2 第二種方法從遺傳學(xué)角度看屬于哪一類型的變異 所誕生的新型微生物其后代具有什么特點(diǎn) 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 第三種方法是通過直接轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)DNA 制備出有超強(qiáng)能力的發(fā)酵微生物 以下是一個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)維生素C 后稱Vc 的例子 科學(xué)家找到兩種微生物 草生歐文氏菌和棒狀桿菌 當(dāng)它們共同作用時(shí) 可以通過發(fā)酵而產(chǎn)生Vc 后來人們發(fā)現(xiàn) 這兩種菌在生產(chǎn)Vc的過程中好像接力賽一樣 各自先后承擔(dān)一段任務(wù) 先由草生歐文氏菌將原料發(fā)酵成一種中間產(chǎn)物 隨后再由棒狀桿菌把體內(nèi)與完成后半段的工作有關(guān)的遺傳物質(zhì)移入到草生歐文氏菌體內(nèi) 與它的DNA相連接 通過這種人工改造后培育出的微生物被稱作 工程菌 是發(fā)酵工程的主角 3 第三種方法所應(yīng)用的技術(shù)是技術(shù) 經(jīng)過改造后的草生歐文氏菌再繁殖 其后代能夠 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習(xí) 答案 1 基因突變率低 不定向 但能大幅度改良某些性狀 2 基因重組具有兩種微生物的遺傳特點(diǎn) 3 轉(zhuǎn)基因獨(dú)立完成生產(chǎn)Vc的全過程 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon RelatedDocuments 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全