微生物工程概论.pptx

微生物工程MicrobialEngineering教材生物技术主要包括基因工程、蛋白质工程、酶工程、生物信息学、植物细胞工程、动物细胞工程、微生物工程、生物制药技术、高级生物传感器、环境生物工程、农业生物工程、糖生物工程、生物枝术与疾病诊断。一什么是微生物工程？微生物工程是以微生物为主体，应用生物科学，特别是微生物学的理论和方法，结合现代工程技术手段，利用微生物的某种特定性状和功能，按照人们设计的蓝图，改良、加工、繁殖微生物，以获取微生物体本身或其代谢产物等有用物质，为人类生产、生活为目的的一门新兴学科。微生物工程是微生物学、生物化学、药学和化学工程学等多学科密切相关的交叉性学科。1.微生物工程=现代发酵工程微生物工程产品微生物工程包括三个部分：微生物工程原理微生物工程下游加工工程微生物工程生产设备第一部分微生物工程原理共10章内容2.第一代微生物发酵技术－－纯培养技术的建立1680年，荷兰布商AnthonyLeeuwenhoek安东尼·列文虎克发明了显微镜。1857年，法国LouisPasteur巴斯德用曲颈瓶实验证明了不同的发酵产物是由不同的微生物引起的。1905年，德国医生RobertKoch科赫建立了纯培养技术，由此开创了人为控制发酵过程的时期，发明了简单的密封式发酵罐。这时期的产品有酵母、酒精、丙酮、丁醇、有机酸、酶制剂等。Leeuwenhoek(1632--1723)Leeuwenhoek制造的显微镜（单镜头系统）L.Pasteur(1822~1895)3.第二代微生物发酵技术－－深层培养技术deepculture又称沉没培养法。有时也称液体培养法。在深层的液体培养中进行的一种发酵培养方法。操作时将无菌空气通入容器中，不断搅拌，使微生物充分与氧气接触而迅速繁殖。占地面积小，劳动力省，产量高，适合于机械化和自动化生产。适用于需氧性微生物。1928年，英国细菌学家弗莱明发现了点青霉产物－－青霉素。牛津大学病理学教授弗洛里分离和提纯了青霉素，并用于治疗疾病。1945年，采用了深层培养技术，青霉素投入了大规模生产，从而推动了抗生素工业乃至发酵工业的快速发展。这时期微生物发酵已经广泛应用于能源开发、环境保护、细菌冶金和石油勘探等。4.第三代微生物发酵技术－－微生物工程这一代生物技术产品的特点是运用了现代生物技术——DNA重组技术、细胞融合技术等的成果而进行生产的产品。1953年美国的Watson及Crick发现了DNA的双螺旋结构，为DNA的重组奠定了基础。1974年美国的Boyer和Cohen首次在实验室中实现了基因转移，为基因工程启开了通向现实的大门，而使人们有可能在实验室中组建按人们意志设计出来的新的生命体。现代微生物工程时期的产品发酵乳制品：奶酒、干酪、酸奶等；用近代发酵或酶反应技术生产的食品原料：葡萄糖、麦芽糖、果葡糖浆、甘露糖醇、脂肪等。食品添加剂：面包酵母、味精、赖氨酸、柠檬酸、红曲(色素)、甜味肽、肌苷酸和鸟苷酸、右旋糖酐葡聚糖和茁霉多糖、葡萄糖氧化酶和异维生素C、乳链菌肽（食用防腐刘)、匹马霉素(食品保护剂)。新型发酵饮料：活性乳酸饮料。2.微生物工程在医药卫生中的应用（1）抗生素：6000多种，绝大多数是微生物产生的。抗细菌抗生素：青霉素、金霉素、红霉素等等。抗真菌抗生素：制霉菌素、两性霉素、灰黄霉素等等。抗原虫抗生素：烟古霉素、古曲霉素等。抗肿瘤抗生素：放线菌素、丝裂霉素、内瘤霉素等。免疫作用的抗生素：环孢菌素A等。半合成抗生素：某些天然抗生素在去侧链后，可用化学合成法接上新的侧链而改变原有抗菌谱或其它特性，这样的抗生素就被称为半合成抗生素。常用的半合成青霉素：甲氧苯青霉素(新青Ⅰ)、乙氧萘青霉素(新青Ⅱ)、苯唑青霉素(新青Ⅲ)、氨苄青霉素、羟氨苄青霉索等。常用的半合成头孢菌素：第一代：头孢噻吩钠（先锋1号）头孢氨苄（先锋4号）头孢羟氨苄头孢唑啉(先锋5号)头孢拉啶(先锋6号)头孢硫脒头孢克罗头孢噻啶（先锋2号）头孢来星（先锋3号）头孢乙腈头孢匹林头孢替唑第二代：头孢呋辛钠头孢呋辛酯头孢孟多头孢呋辛钠头孢克洛头孢替安头孢美唑头孢西丁头孢丙烯头孢尼西第三代：头孢噻肟钠头孢哌酮头孢他啶头孢曲松头孢唑肟头孢甲肟头孢匹胺头孢替坦头孢克肟头孢泊肟酯头孢他美酯头孢地秦头孢噻腾头孢地尼头孢特仑头孢拉奈拉氧头孢头孢布烯头孢米诺头孢罗齐第四代：头孢吡肟头孢匹罗头孢唑南等。其他半合成抗生素：丁胺卡那霉素、强力霉素、乙酰螺旋霉素等。（2）氨基酸：氨基酸在医药中主要用于生产氨基酸大输液。可经发酵获得的氨基酸有谷氨酸、赖氨酸等。可用酶法获得的氨基酸有天门冬氨酸、丙氨酸等。（3）维生素：目前可用生物技术生产的维生素或其中间产物有维生素B2、维生素B12、维生素c的前体、β类胡萝卜素、维生素D2的前体等。（4）甾体激素：可的松、氢化