1、2011年高考生物第一轮总复习讲座之十【教学内容】第五章:微生物与发酵工程(二) 【重点与难点】重点:发酵工程的概念和内容;酶制剂的生产和应用;生物工程各分支之间的密切关系。难点:在发酵过程中,如何保证菌种生长和代谢的正常进行;生产酶制剂的基本原理。【延伸与拓展】第五章:微生物与发酵工程(二)第三节发酵工程简介一、应用发酵工程的生产实例谷氨酸发酵常用菌种:谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌。二、一般流程发酵过程罐连续培养控制条件:温度、PH值、溶氧、搅拌速度菌种选育(自然界选种、诱变育种、基因工程、细胞工程)培养基配制(根据培养基的配制原则制备,实践中需多次试验配方)灭 菌(培养基和发酵设备均需严格灭
2、菌,杀死所有杂菌)扩大培养(大规模生产中需使菌种达到一定量)接 种(将菌种接种到培养基上)培养基液体培养基:原料:豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素:三、应用 1医药工业:(1)直接生产多种药品,如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸 (2)与基因工程和细胞工程结合来生产药品,如:人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子等。 2.食品工业: (1)使传统的发酵产品质量和产量得到提高 (2)生产各种食品添加剂,如:酸味剂(L-苹果酸、柠檬酸、乳酸)、鲜味剂(肌苷酸、谷氨酸)、色素(红曲素、-胡萝卜素)、甜味剂(高果分离纯化菌 体:过滤
3、、沉淀代谢产物:蒸馏、萃取、离子交换发酵过程(中心阶段)(随时检测了解发酵进程,满足营养需要;严格控制温度、PH、溶氧、转速等)糖浆、甜菜糖)。 (3)解决粮食问题的重要途径,如生产单细胞蛋白。第四节 酶工程简介 酶工程是指将酶所具有的生物催化功能,借助工程学的手段,应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。酶工程由酶制剂的生产和应用两方面组成。壹、 酶制剂的生产1. 概念:酶制剂是指含有酶的制品,可以分为两类。固体:如胃蛋白酶液(治疗某些胃病)。液体:如加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶。2. 酶的提取:早期:从动植物组织和器官中提取(如从胰脏中提取蛋白酶,从麦芽中提取淀粉酶)。目
4、前:大多数来自微生物。3. 分离和纯化分:采用透析和离心的方法。4. 制成酶制剂:在纯化后的酶中加入适量的稳定剂和填充剂。5. 固定化酶:将酶固定到一定载体上,以便以催化反应结束后能将酶回收。贰、 酶制剂的应用1. 治疗疾病:如溶菌酶因其能分解病原菌的细胞壁,具有抗菌和消炎作用。2. 加工生产产品:如:食品加工上,利用果胶酶来澄清果酒和果汁;木瓜酶制成嫩肉粉。 药品生产上,生产出氨苄青霉素。3. 化验诊断和水质监测如:尿糖试纸、血糖快速测试仪、多酚氧化酶传感器(用于水质监测)4. 生物工程其他分支领域如:限制性内切酶、DNA连接酶。叁、 生物工程各分支领域的关系 实验三 学习细菌培养的技术壹、
5、 实验原理(略)贰、 目的要求(略)叁、 材料用具(略)肆、 方法步培养基的配制称 量(牛肉膏0.5g、蛋白胨1 g、NaCl0.5g、琼脂2 g)溶 化(牛肉膏、蛋白胨、NaCl放入烧杯,加入蒸馏水100mL、加热至溶化,加琼脂,溶化后补加蒸馏水至100mL)调PH(逐滴滴入1mol/L的NaOH,至PH为7.47.6)加棉塞(棉塞长度的2/3在试管口内)培养基分装(培养基的高度为试管高度的1/5)包 扎(每10支试管一捆,管口外面包上一层牛皮纸,挂上标签)灭菌打开灭菌锅,取出灭菌桶,向锅内加水装有培养基的试管放入灭菌桶、放回灭菌锅加盖、插入排气管,旋紧螺栓排出锅内的冷空气压力达98Kpa时
6、切断电源压力为0时打开排气阀、取出试管,放净水上游处理技术:基因工程、细胞工程下游处理技术:发酵工程、酶工程相互交叉渗透、高度综合骤【例题精讲搁置斜面培养基冷却至50时,试管带棉塞一端搁在一木棒上接种洗净双手、酒精擦试点燃酒精灯接种熄灭酒精灯填写标签】例一: 研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的磷酸三酯酶固定到尼龙膜上制成制剂,可用于降解残留在土壤中的有机磷农药,与用微生物降解相比,其作用不需要适宜的( )A温度 BPH值 C水分 D营养解析:本题主要考查酶工程的有关知识。酶催化活性的发挥需要适宜的温度、PH和水分,由于酶不能生长繁殖,无生命活性,故不需营养的供
7、给。因此,本题的答案是:D。例二:发酵罐发酵的过程中,使温度升高的措施或原因是( )冷却水供应不足 微生物代谢旺盛 培养基不新鲜 搅拌 放料口排出产物 A B C D 解析:本题主要考查发酵工程的有关知识。冷却水只能带走热量,故A、C排除,发酵过程中呼吸作用产生大量的化学能,大部分转变成了热能,搅拌可以增加溶氧,加快反应速度,同时摩擦产生热量。因此,本题的答案是:D。【同步练习】壹、 选择题1 谷氨酸发酵常用的培养基为()A液体培养基B固体培养基C选择培养基D鉴别培养基2 谷氨酸棒状杆菌的代谢类型属于()A异养、厌氧型B异养、需氧型C异养、兼氧型D自养、需氧型3应用发酵工程生产的产品不包括()
8、A初级代谢产品B次级代谢产品C单细胞蛋白D目的基因4发酵工程的代谢产品分离提纯的方法包括()过滤沉淀蒸馏萃取离子交换A B C D5酶的固定化常用的固定方式不包括()A吸附B包埋C连接D将酶加工成固体6当前生产酶制剂所需的酶主要来自()A动物组织和器官B植物组织和器官C微生物D基因工程7溶菌酶的主要作用是()A溶解病原物的细胞壁B溶解细菌的细胞膜C溶解病原菌的所有构成物质D多种疾病8制备原生质体是,需要利用纤维素酶将细胞壁去掉,纤维素酶属于()A基因工程必要的工具酶B动物细胞工程必需的工具酶C植物细胞工程必需的工具酶D细菌细胞工程必需的工具酶9通过酶工程生产的酶制剂中的酶的化学本质是A蛋白质B有机物CRNAD核酸10具有帮助消化功能的多酶片属于( )A液体酶制剂 B固体酶制剂C固定化酶 D固定化酶膜【练习答案】1.A2.B3.D4.C5.D6.C7.A8.C9.B10.B