高中生物《生物性污染及其預防》課件四（42張PPT）（人教版選修2）

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歡迎進入生物課堂 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 獨特的風味傳統(tǒng)的工藝例 醬油釀造 我國首創(chuàng)傳入日本和南洋群島 后傳入歐美各國原料 大豆 蛋白質原料 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 微生物學的奠基人 偉大的巴斯德 我國的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油 醋 腐乳等享譽世界我國的釀酒已經(jīng)有4000多年的歷史我國的醬油距今已有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 風味獨特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)歷了哪幾個階段 原始發(fā)展階段 發(fā)酵技術原始 頂多是家庭小制作 技術進步緩慢 完全是經(jīng)驗式的 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 采用開放式的發(fā)酵方式 生產(chǎn)過程較為簡單 對生產(chǎn)設備要求不高 規(guī)模一般不大 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段 生產(chǎn)技術要求高 生產(chǎn)規(guī)模大 技術發(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 新設備的應用達到前所未有的程度 生物技術產(chǎn)業(yè)階段 利用構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 無機鹽 碳源 氮源 生長因子等滅菌 去掉雜菌擴大培養(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 由計算機控制系統(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 只有選擇細胞膜通透較強 在細胞內(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 細胞工程的方法構建工程細胞或工程菌 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)基應滿足微生物在碳源 氮源長因子 水 無機鹽等方面的營養(yǎng)要求 并為微生物提供適宜的PH 培養(yǎng)基的營養(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養(yǎng)需求的基礎上應盡量降低生產(chǎn)成本 以得到更高的經(jīng)濟效益 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 將與菌種形成競爭關系 對發(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 這些雜菌則會分泌青霉素酶 將合成的青霉素分解掉 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 4 擴大培養(yǎng)和接種 擴大培養(yǎng) 擴大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對數(shù)期的菌體分開 分頭進行培養(yǎng) 以促使菌體數(shù)量快速增加 能在短時間里得到大量的菌體接種 有了用于生產(chǎn)的充足的菌體 在接種時要注意什么事項呢 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 由計算機控制系統(tǒng)控制條件 發(fā)酵產(chǎn)物 發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生 發(fā)酵進程在發(fā)酵過程中隨時取樣檢測培養(yǎng)液中細菌數(shù)目 產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進程 及時添加必需的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時間 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 復雜的生物化學變化過程 動態(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 細胞膜的穩(wěn)定性等 影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收等 三 發(fā)酵條件及過程控制 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 2 溫度微生物生長最旺盛時的溫度叫最適生長溫度在最適生長溫度范圍內(nèi)超過最適生長溫度以后 微生物的生長速率隨溫度的上升而加快 細胞內(nèi)的蛋白質和核酸等發(fā)生了不可逆的破壞 微生物的生長速率會急劇下降 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格厭氧兼性厭氧微生物 多種細菌和大多數(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)上的應用1 生產(chǎn)出了種類繁多的藥品2 發(fā)酵工程對醫(yī)藥工業(yè)的一個重大貢獻應用發(fā)酵工程大量生產(chǎn)的基因工程藥品 有人生長激素 重組乙肝疫苗 某些種類的單克隆抗體 白細胞介素 2 抗血友病因子等 四 發(fā)酵工程的應用 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 發(fā)酵工程的應用 二 在食品工業(yè)上的應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 利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精時 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 關于單細胞蛋白敘述正確的是 A 是從微生物細胞中提取的蛋白質B 通過發(fā)酵生產(chǎn)的微生物菌體C 是微生物細胞分泌的抗生素D 單細胞蛋白不能作為食品 B 單細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或抗生素 單細胞蛋白含有豐富的蛋白質 如真菌蛋白可作為食品 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 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或抗生素 單細胞蛋白含有豐富的蛋白質 如真菌蛋白可作為食品 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 工業(yè)上利用谷氨酸棒狀桿菌大量積累谷氨酸 應采用的最好方法是 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 關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胞 芽孢和孢子B 消毒和滅菌實質上是相同的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 化學藥品法 B 1 滅菌是指采用強烈的理化因素殺死一定環(huán)境中所有微生物的細胞 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)部一部分對人體有害的病原菌 而對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 化學殺菌常用方法 表面消毒劑和化學治療劑 如抗生素 中草藥有效成分 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 為研究微生物群體生長規(guī)律 常將少量的某種細菌接種到培養(yǎng)基中 取樣測定培養(yǎng)基里的細菌數(shù)目 以時間為橫坐標 以細菌數(shù)目的對數(shù)為縱坐標 得到生長曲線圖 對培養(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 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 當糖濃度下降到一定程度后 結束發(fā)酵 最后分別輸出有形物質和鮮啤酒 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 當糖濃度下降到一定程度后 結束發(fā)酵 最后分別輸出有形物質和鮮啤酒 根據(jù)上述過程 回答以下問題 3 經(jīng)測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 請寫出由麥芽糖 葡萄糖 酒精的反應方程式 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 答案 1 既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸 2 出芽生殖 3 酵母菌自身的生長和繁殖 4 C12H22O11 H2O2C6H12O6C6H12O62C2H5OH 2CO2 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 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 科學家們想方設法使它們的 功力 增長幾十倍到上百倍 從而成為本領高強的 高級工人 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 然后在這些動過 小手術 的菌種中篩選出符合我們要求的 能增加產(chǎn)量的個體 1 發(fā)酵工程的第一種方法從遺傳學角度看 屬于哪一類型的變異 這類變異有何特點 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 第二種方法叫 原生質融合法 這是將兩種且有不同發(fā)酵本領的微生物細胞放在一起進行處理 溶解掉細胞壁 讓它們的原生質相互融合 等到重新長出細胞壁后 一種新的微生物就誕生了 它可以同時具有兩種微生物的發(fā)酵能力 也可能產(chǎn)生新的本領 2 第二種方法從遺傳學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 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon 練習 第三種方法是通過直接轉移遺傳物質DNA 制備出有超強能力的發(fā)酵微生物 以下是一個發(fā)酵生產(chǎn)維生素C 后稱Vc 的例子 科學家找到兩種微生物 草生歐文氏菌和棒狀桿菌 當它們共同作用時 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 各自先后承擔一段任務 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的遺傳物質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 第三種方法所應用的技術是技術 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 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 3 轉基因獨立完成生產(chǎn)Vc的全過程 2006 4 12 http wwwgdmzzx zon RelatedDocuments 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 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