1.4发酵工程及其应用 课件(共41张PPT1份视频) -2024-2025学年高中生物学苏教版（2019）选择性必修三

(课件网) 第四节 发酵工程及其应用 第一章 发酵工程 情境导入 大肠杆菌是与我们日常生活关系非常密切的一类细菌。在科学家发现它们之后相当长的一段时间内，它们一直被当作正常肠道菌群的组成部分，而不是致病菌。直到0世纪中叶，人们才认识到_些特殊类型的大肠杆菌具有相当强的毒性。由于它们紧殖得非常快，一旦传播开来将造成严重疫情。那么，它们繁殖得有多快呢？ 积极思维 大肠杆菌的繁殖有多快？ 事实： 1大肠杆菌是原枝核生物，细胞拟核内有一个环状的双链DNA分子。细胞分裂前， DNA分子会进行复制。分裂时一般是以简单的二分裂方式进行无性繁殖的。 2.在适宜条件下，大肠杆菌分裂一次仅番要20-30min。以分裂-次需要20min为例，在最佳条件下，一个大肠杆菌8h后理论上可达到1600多万个，10h后可超过10亿个… 3.实际上，大肠杆菌在生长和繁殖过程中，会消耗大量的营养物质，环境pH也会发生政变，所以大肠杆菌不可能始终如上面的描述般大量增殖。 积极思维 大肠杆菌的繁殖有多快？ 思考： 1.计算 人的肠道环境非常适合大肠杆菌的生长和繁殖。利用计算器计算一个大肠杆菌在人的肠道中24h后，理论上能达到的数量。 2.推理 大肠杆菌是一类细菌。基于日常生活中多种细菌影响我们生活的实例（如肉汤腐败），推理细菌除了繁殖快之外，可能还会具有的特征。 繁殖快是细菌等微生物的一项特定功能，发酵工程还充分利用微生物的其他特定功能，为人类生产各类有用的产品或提供相关服务。那么，微生物还有哪些特定功能呢？这些特定功能又是如何被发酵工程所利用的呢？ 发酵工程利用了微生物的特定功能 微生物的种类主要包括：细菌、真菌和病毒等。 葡萄球菌 枯草杆菌 霍乱弧菌 通过前面的活动，我们已经感悟到微生物具有生长旺盛、繁殖快的特定功能。在发酵工程液体培养中，接种后细菌细胞数量会呈几何级数增长。微生物体形微小、类群庞杂、种类繁多，它们还具有一些共同的特定功能和特点。 发酵工程利用了微生物的特定功能 微生物具有吸收多、转化快的特定功能。 资料表明，能够发酵乳糖的大肠杆菌在1h内可分解重达其自重1000~10000倍的乳糖；产朊假丝酵母合成蛋白质的能力要比大豆强100倍。 微生物吸收多、转化快的特定功能为发酵工程产生大量代谢产物提供了保障。 产朊假丝酵母 微生物具有吸收多、转化快的特定功能。 微生物具有适应性强、易变异的特定功能。这为通过育种大幅度地提高菌种的生产性能提供了保障。例如，1943年时，每毫升青霉素发酵液仅能生产约20单位青霉素，而目前每毫升青霉素发酵液已能产出超过5万单位的青霉素。 青霉菌 发酵工程利用了微生物的特定功能 微生物还具有种类多、分布广的特点。 据鉴定，已发现的微生物有20多万种，且不断有新种被发现。许多微生物分别具有抵抗冷、热、酸、碱、高压、高辐射和适应有氧或无氧等环境的特定功能。这些微生物可分布于土壤、水体、大气等各种环境，甚至分布于冰川、火山口等极端环境，可根据需要在发酵工程中将这些特定功能加以利用。 微生物种类繁多不仅体现在物种的种类上，还体现在微生物的生理代谢类型上。 例如，有能分解石油或纤维素的微生物，有能通过化能合成作用或光合作用产能的微生物，有能分解氰化物、酚、多氯联苯等有毒物质的微生物，有能合成各种复杂有机物的微生物。 潘多拉病毒 黑曲霉菌 现已发现的能水解纤维素的微生物有绿色木霉、变异青霉、黑曲霉、根霉等。它们都属于霉菌。 发酵工程利用了微生物的这些特定功能生产多种多样的产品，且应用范围不断扩大。有资料表明，仅利用大肠杆菌即可生产2000-3000种蛋白质；人类发现的抗生素已经超过9000种，其中绝大多数来自微生物。 发酵工程利用了 ... ...