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微生物如何实现同步增长

发布时间:2022-09-12 15:01:08

微生物如何做趋势分析

现代微生物学,随着分子生物学的发展,基因技术和基因工程的飞速进展,信息化时代的加速。
主要有几种趋势,纯粹一家之言,仅来探讨。
1、工业化、工程菌种的培育。通过基因技术手段,培养工业化菌种,然后通过发酵等手段进行生产,因为微生物生产的周期性和特定性,有着增加产能、节约成本等等优势。(类似于胰岛素和凝乳酶的生产现在已经在进行,但是都是运用的自然选育诱变的方法筛选的菌株,如果是定向培育,还会更好。)通过基因工程手段,培育具有特定功效的工程菌株,比如将某些特定的基因片段导入到一种菌内,达到保存该基因片段的目的等等。
2、通过微生物的繁殖特性,研究细胞微观的趋势,比如现在流行的通过某些标记手段来观察酶合成、细胞吸收和排放、分子生物学的某些活动等等,通过微观的易于操作的微生物来研究生命基础结构细胞,来达到研究生物生长过程中的微观现象。再通过微观到宏观,从单细胞到整体。的一种研究趋势。
3、生物信息学、生物信息学衍生的学科的发展。通过生物学与计算机技术的结合,以数据库和实验来建立生物信息库,通过实验数据和实验结论,建立模型和数据库的分析。来探讨生命的本源,甚至于说虚拟智能的研究也与生物信息学息息相关。

Ⅱ 试述微生物群体生长规律生产中如何用这种规律提高产品的产量和质量

我摘自网页内容,具体分成两个部分,希望对你有用处
细菌群体生长规律
细菌接种到均匀的液体培养基后,当细菌以二分裂法繁殖,分裂后的子细胞都具有生活能力。在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间时细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线,这种曲线称为生长曲线称为生长曲线 (growth curve) 。一条典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等四个生长时期。
1 .迟缓期 (1ag phase) .
又称延滞期、适应期。细菌接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境,因此在一段时间里并不马上分裂,细菌的数量维持恒定,或增加很少。此时胞内的 RNA 、蛋白质等物质含量有所增加,相对地此时的细胞体最大,说明细菌并不是处于完全静止的状态。产生迟缓期的原因,认为是微生物接种到一个新的环境,暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子,“种子”老化 ( 即处于非对数生长期 ) 或未充分活化,接种时造成的损伤等。在工业发酵和科研中迟缓期会增加生产周期而产生不利的影响,但是迟缓期无疑也是必需的,因为细胞分裂之前,细胞各成分的复制与装配等也需要时间,因此应该采取一定的措施: ① 通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短; ② 利用对数生长期的细胞作为“种子”; ③ 尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大; ④ 适当扩大接种量等方式缩短迟缓期,克服不良的影响。
2 .对数生长期 (log phase)
又称指数生长期 (exponential Phase) 。细菌经过迟缓期进入对数生长期,并以最大的速率生长和分裂,导致细菌数量呈对数增加,而且细菌内各成分按比例有规律地增加,此时期内的细菌生长是平衡生长。对数生长期细菌的代谢活性、酶活性高而稳定,大小比较一致,生活力强,因而它广泛地在生产上用作“种子”和在科研上作为理想的实验材料。
3 .稳定生长期 (stationary phase)
由于营养物质消耗,代谢产物积累和 pH 等环境变化,逐步不适宜于细菌生长,导致生长速率降低直至零 ( 即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量 ) ,结束对数生长期,进入稳定生长期。稳定生长期的话细菌数最高并维持稳定。如果及时采取措施,补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件,如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等可以延长稳定生长期,获得更多的菌体物质或代谢产物。
4 .衰亡期 (decline 或 death Phase)
营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累,细菌死亡速率逐步增加和活细菌逐步减少,标志进入衰亡期。该时期细菌代谢活性降低,细菌衰老并出现自溶。该时期死亡的细菌以对数方式增加,但在衰亡期的后期,由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低。
此外,不同的微生物,甚至同一种微生物对不同物质的利用能力是不同的。有的物质可直接被利用 ( 例如葡萄糖或 NH 4 + 等 ) ;有的需要经过一定的适应期后才能获得利用能力 ( 例如乳糖或 NO 3 - 等 ) 。前者通常称为速效碳源 ( 或氮源 ) ,后者称为迟效碳源 ( 或氮源 ) 。当培养基中同时含有这两类碳源 ( 或氮源 ) 时,微生物在生长过程中会产生二次生长现象。连续培养 (continous culture of microorganisms) 是在微生物的整个培养期间,通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。根据生长曲线,营养物质的消耗和代谢产物的积累是导致微生物生长停止的主要原因。因此在微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连续培养的基本原则。
提高产品的产量和质量:
在连续培养里,培养容器中细菌的数量一方面以比生长速率的数量增加,同时又在以稀释率的数量减少。
连续培养有两种类型,恒化器连续培养和恒浊器连续培养。前者是在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定的方式,保持细菌的比生长速率恒定,使生长“不断”进行。培养基中的某种营养物质通常是作为细菌比生长速率的控制因子,这类因子一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源,或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐,生长因子等物质。恒化器连续培养通常用于微生物学的研究,筛选不同的变种。后者主要是通过连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式。菌液浓度大小通过光电系统调节稀释率来维持菌数恒定,此种培养方式一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业,从而获得更好的经济效益。
连续培养如用于生产实践上,就称为连续发酵,连续发酵与单批发酵相比有许多优点: ① 高效,它简化了装料,灭菌、生产时间和提高了设备的利用率; ② 自控,便于利用各种仪表进行自动控制; ③ 产品质量较稳定; ④ 节约了大量动力、人力等资源。
连续培养或连续发酵也有其缺点。最主要的是菌种易于退化。其次易遭杂菌污染。此外营养的利用率一般亦低于单批培养。
在生产实践上,连续培养技术已广泛用于酵母菌体的生产,乙醇、乳酸和丙酮 - 丁醇等发酵。以及用假丝酵母进行石油脱蜡或是污水处理中。

Ⅲ 微生物的生长和繁殖需要什么条件

微生物的生长和繁殖的所需条件如下:

1、适宜的营养条件(充足的碳源、氮源);

2、适宜的氧含量(好氧的要震荡培养,厌氧的要厌氧培养,兼性的可以静止培养);

3、合适的pH值(一般指培养基的pH值);

4、合适的环境温度(细菌37度,真菌28度);

5、合适的接种量(一般接种量是1%)。

在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。有些微生物是肉眼可以看见的,像属于真菌的蘑菇、灵芝等。还有微生物是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的"非细胞生物",但是它的生存必须依赖于活细胞。

参考资料:微生物_网络

Ⅳ 水晶虾幼虾的微生物都有什么方法可以增加

微生物就是小虾的口粮,吃不饱成活率肯定不高。另外还要看水质,PH和GH之类的,生活环境不好,死的也多。微生物如果是自然增长,看的是底泥肥力和光照强度、时间。也可以添加爆殖素、微生物粉、酵素之类的加快微生物繁殖。

Ⅳ 如何延长微生物生长的对数期

扩大培养,看清楚了,不是连续培养
扩大培养,在保证营养物质补充、代谢产物排出、pH稳定、温度稳定等情况下,要不停的换培养容器,越换越大,从最开始的试管、三角瓶、5升发酵罐,到最后生产用的万升发酵罐。是微生物始终处于对数期,快速增长。这样进入最后的生产阶段时,可以最快速度达到稳定期(因为此时空间不再增加,空间有限,菌数达到最大)

Ⅵ 如何使微生物合成比自身需求量更多的产物原理是什么

首先微生物之所以不能合成比自身需求更多的产物,主要原因是其体内存在着自身的反馈抑制和阻遏作用,
那么可以控制其反馈抑制就能达到你需要的目的,
主要方法有:利用营养缺陷菌消除反馈调节(利用其不能合成某类酶来达到目的),利用突变菌消除反馈调节(利用其对反馈调节的不敏感来达到目的),调节细胞膜的通透性(减少细胞内终产物的含量来达到目的)
还有就是控制细胞的培养条件来达到目的:1)PH,营养物配比,温度,等(利用微生物的生长特性)

Ⅶ 如何突破微生物原有的代谢调节机制来提高微生物发酵产物的产量

一、正交试验摸索影响发酵的因子,找出最佳发酵条件。
二、找出特定基因片段,人工植入需要片段。
三、菌种诱变。

Ⅷ 如何利用代谢调控提高微生物产物的产量

一般改变微生物代谢调节的方法有如下几种:

第一种 是采用物理化学诱变,获得营养缺陷型

第二种方法是应用抗反馈调节突变法。

第三种就是控制发酵条件,改变细胞的渗透性。

一、应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节

这是氨基酸生产菌育种的最有效的办法。营养缺陷型是指某菌种失去合成某种物质的能力,即合成途径中某一步发生突变,使合成反应不能完成,最终产物不能积累到引起反馈调节的浓度,从而有利于中间产物的积累。例如,用高丝氨酸缺陷型生产菌进行赖氨酸发酵。一般在形成赖氨酸的过程中有3种产物生成,只有赖氨酸和苏氨酸都达到一定浓度时,才能形成反馈抑制,从高丝氨酸切断这两个分支后,不能形成苏氨酸,也就不能形成反馈抑制。最后使赖氨酸的大量积累,这是打破代谢调节的第一种方法。

在直线式的合成途径中,营养缺陷型突变株只能累积中间代谢物而不能累积最终代谢物。

在分支代谢途径中,通过解除某种反馈调节,就可以使某一分支途径的末端产物得到累积。


二、应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节

抗反馈调节突变菌株,指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株,或兼而有之的菌株。在这类菌株中,因其反馈抑制或阻遏已解除,或是反馈抑制和阻遏已同时解除,所以能分泌大量的末端代谢产物。

例如,当把(钝齿棒杆菌)培养在含苏氨酸和异

亮氨酸的结构类似物AHV(α-氨基-β-羟基戊酸)的培养基上时,由于AHV可干扰该菌高丝氨酸脱氢酶、苏氨酸脱氢酶以及二羧酸脱水酶,所以抑制了该菌的正常生长。如果采用诱变(如用亚硝基胍作为诱变剂)后所获得的抗AHV突变株进行发酵,就能分泌较多的苏氨酸和异亮氨酸。这是因为,该突变株的高丝氨酸脱氢酶或苏氨酸脱氢酶和二羧酸脱水酶的结构基因发生了突变,故不再受苏氨酸或异亮氨酸的反馈抑制,于是有大量的苏氨酸和异亮氨酸的累积。如进一步再选育出甲硫氨酸缺陷型菌株,则其苏氨酸产量还可进一步提高,原因是甲硫氨酸合成途径上的两个反馈阻遏也被解除了。

三、控制细胞膜的渗透性

微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高度选择性。 细胞内的代谢产物高浓度累积着,并自然地通过反馈阻遏限制了它们的进一步合成。采取生理学或遗传学方法,改变细胞膜的透性,使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外。这种解除末端产物反馈抑制作用的菌株,可以提高发酵产物的产量。

1.通过生理学手段控制细胞膜的渗透性在谷氨酸发酵生产中,生物素的浓度对谷氨酸的累积有着明显的影响,只有把生物素的浓度控制在亚适量情况下,才能分泌出大量的谷氨酸。

生物素影响细胞膜渗透性的原因,是由于它是脂肪酸生物合成中乙酰CoA羧化酶的辅基此酶可催化乙酰CoA的羧化并生成丙二酸单酰辅酶A,进而合成细胞膜磷脂的主要成分——脂肪酸。因此,控制生物素的含量就可以改变细胞膜的成分,进而改变膜的透性和影响谷氨酸的分泌。当培养液内生物素含量很高时,只要添加适量的青霉素也有提高谷氨酸产量的效果。其原因是青霉素可抑制细菌细胞壁肽聚糖合成中转肽酶的活性,结果引起其结构中肽桥间无法进行交联,造成细胞壁的缺损。这种细胞的细胞膜在细胞膨压的作用下,利于代谢产物的外渗,并因此降低了谷氨酸的反馈抑制和提高了产量。

2.通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性应用谷氨酸产生菌的油酸缺陷型菌株,在限量添加油酸的培养基中,也能因细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸的产量。这是因为油酸是一种含有一个双键的不饱和脂肪酸(十八碳烯酸),它是细菌细胞膜磷脂中的重要脂肪酸。油酸缺陷型突变株因其不能合成油酸而使细胞膜缺损。另一种可以利用石油发酵产生谷氨酸的(解烃棒杆菌)的甘油缺陷型突变株,由于缺乏a-磷酸甘油脱氢酶,故无法合成甘油和磷脂。其细胞内的磷脂含量不到亲株含量的一半,但当供应适量甘油(200μg/ml)时,菌体即能合成大量谷氨酸(72g/L),且不受高浓度生物素或油酸的干扰。

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