PAGEPAGE6生物工藝學(xué)作業(yè)習(xí)題第一部分菌種來源一、名詞解釋1、施加選擇性壓力分離法（P34）給混合菌群提供一些有利于所需菌株生長或不利于其它菌型生長的條件,從而增加混合菌群中所需菌株的數(shù)量,達到分離目的.2、恒化式富集培養(yǎng)即連續(xù)富集培養(yǎng)，屬于施加選擇性壓力分離法的一種。是指通過改變限制性基質(zhì)濃度來控制兩種菌的比生長速率，使所需菌株占優(yōu)勢的菌種分離純化方法。3、隨機分離方法隨機分離方法：P35有些微生物的產(chǎn)物對產(chǎn)生菌沒有任何選擇性優(yōu)勢，可以開拓一種新的分離方法。因此常隨機地分離所需菌種，并為此發(fā)展了一些快速篩選方法和歸納出高產(chǎn)培養(yǎng)基成分的選擇性準(zhǔn)則如下：⑴制備一系列的培養(yǎng)基，其中有各種類型的養(yǎng)分成為生長限制因素(即C、N、P、O)；⑵使用一聚合或復(fù)合形式的生長限制養(yǎng)分；⑶避免使用容易同化的碳（葡萄糖）或氮（），因為它們可能引起分解代謝阻遏；⑷確定含有所需的輔因子；⑸加入緩沖液以減少pH變化。二、填空題1、采集標(biāo)本的預(yù)處理方法有物理方法，如加熱、膜過濾；化學(xué)方法，如加1%幾丁質(zhì)培養(yǎng)；誘餌法，如石蠟棒技術(shù)。2、篩選抗生素產(chǎn)生菌的方法包括抑菌圈法、稀釋法、擴散法、生物自顯法等，在這些方法中，試驗菌的選擇是成功的關(guān)鍵。3、生長因子如氨基酸和核苷酸產(chǎn)生菌的分離用隨機分離方法初篩，其方法主要是通過觀察分離菌能否促進營養(yǎng)缺陷型的生長，來檢出生長因子產(chǎn)生菌。三、簡答題1、簡述一般菌種分離純化和篩選的步驟？（來源：課件第一章）答：采樣、預(yù)處理、增值和富集培養(yǎng)、純種分離（稀釋、劃線、組織分離）、性能測定（初篩、復(fù)篩）以上許多步驟均可引入選擇壓力，以提高篩選的效率。2、獲得所需菌種的幾個關(guān)鍵點？獲得所需菌種的關(guān)鍵點是:（1）生物產(chǎn)物的來源——微生物的選擇。(2)采用什么的篩選方案（檢測系統(tǒng)）。P(30)第二部分菌種選育一、名詞解釋1、自然選育在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自然突變而進行菌種篩選的過程叫做自然選育。2、誘變育種在生產(chǎn)過程中，以基因突變?yōu)槔碚摶A(chǔ)，經(jīng)過人工處理，誘發(fā)菌種突變而進行菌種篩選的過程叫做誘變育種。3、營養(yǎng)缺陷型是指通過誘變而產(chǎn)生的缺乏合成某些營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素和堿基等的能力，必須在其基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能正常生長的變異株。4、滲漏突變型指因突變所產(chǎn)生的不完全遺傳障礙，其基因所控制的反應(yīng)程度不象野生型，但多少還能進行，稱這種現(xiàn)象為滲漏（leakage），具有這種性質(zhì)的突變型就稱為滲漏突變型。它是處于野生型和營養(yǎng)缺陷型間的中間型，也叫緩慢生長型（bradytroph）。5、抗結(jié)構(gòu)類似物突變型（網(wǎng)上找的）在結(jié)構(gòu)類似物存在下仍可以合成末端產(chǎn)物的突變型6、組成突變型（網(wǎng)上找的）不管生長條件如何，酶的合成總量總是恒定的突變型7、雜交育種指將兩個基因型不同的菌株經(jīng)吻合（或結(jié)合）使遺傳物質(zhì)重新組合，從中分離和篩選具有新性狀的菌株。（書上解釋）8、準(zhǔn)性生殖指真菌中不通過有性生殖的基因重組過程。9、原生質(zhì)體融合技術(shù)所謂原生質(zhì)體融合就是把兩個親本的細(xì)胞壁通過酶解作用加以瓦解，使菌體細(xì)胞在高滲環(huán)境中釋放出只有原生質(zhì)膜包裹著的球狀體。兩親本的原生質(zhì)體在高滲條件下使只混合，由聚乙二醇昨晚助融劑使他們互相聚集，發(fā)生細(xì)胞融合，接著量親本基因組由接觸到交換，從而實現(xiàn)遺傳重組。10、感受態(tài)Ca2+與細(xì)胞外膜磷脂在低溫下形成液晶結(jié)構(gòu)，后者經(jīng)熱脈沖發(fā)生收縮作用，使細(xì)胞膜出現(xiàn)空隙，細(xì)菌細(xì)胞此時的狀態(tài)叫做感受態(tài)。二、填空題1、突變主要包括染色體畸變和基因突變兩大類；基因突變是指DNA分子結(jié)構(gòu)中的某一部位發(fā)生變化，即點突變。2、常用的物理誘變劑是紫外線、快中子；常用的化學(xué)誘變劑是亞硝酸和NTG。3、準(zhǔn)性生殖過程包括異核體的形成、二倍體的形成和體細(xì)胞重組。4、原生質(zhì)體融合技術(shù)的一般程序包括原生質(zhì)體的制備，原生質(zhì)體的融合，原生質(zhì)體的再生和融合子的篩選。5、原核表達系統(tǒng)常用的有大腸桿菌、谷草芽孢桿菌和鏈霉菌；真核表達系統(tǒng)常用的有酵母菌和絲狀真菌。；6、目前常用的獲得目的基因的方法有鳥槍法、cDNA法和人工合成。7、質(zhì)粒在細(xì)胞質(zhì)中具有自主復(fù)制的能力,在細(xì)胞間具有的能力。7、常用的菌種保藏方法有斜面低溫保藏法、沙土管保藏法、菌絲速凍法、石蠟油封存法、真空冷凍干燥保藏法和液氮超低溫保藏法。三、選擇題1、生長圈法可用于篩選氨基酸生產(chǎn)菌株.，使用的工具菌是（A）菌株A營養(yǎng)缺陷型B.野生型C.原養(yǎng)型D.異樣型2、細(xì)菌中紫外線引起的突變是（C）。A由于染色體斷裂；

B由于引起移碼突變；C由于相鄰胸腺嘧啶堿基結(jié)合在一起；

D由于DNA的一個片段顛倒3、保藏細(xì)菌效果最好、保藏時間最長的方法是：BA斜面冰箱保藏法；B液氮（冷凍）保藏法；C石蠟油封藏法；D冷凍干燥保藏法四、簡答題1、簡述自然選育的一般程序？自然選育（自然分離）的一般程序，是把菌種制備成單孢子懸浮液，經(jīng)過適當(dāng)?shù)南♂屢院?，在固體平板上進行分離，挑取部分單菌落進行生產(chǎn)能力的測定，經(jīng)反復(fù)篩選，以確定生產(chǎn)能力更高的菌株代替原來的菌株。2、簡述質(zhì)粒不穩(wěn)定現(xiàn)象？1.由于某種環(huán)境或生理學(xué)上的原因，質(zhì)粒會從某些宿主細(xì)胞中丟失，丟失率因環(huán)境、宿主、質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)而有不同。2.有時候重組質(zhì)粒上一部分片段脫落，表現(xiàn)為質(zhì)粒變小或某些遺傳信息發(fā)生變化甚至喪失也會導(dǎo)致質(zhì)粒不穩(wěn)定。四、論述題1、質(zhì)粒不穩(wěn)定常見的是分裂不穩(wěn)定，試述提高質(zhì)粒穩(wěn)定性的方法？答：1、選擇適當(dāng)宿主，如重組質(zhì)粒在大腸桿菌中比較穩(wěn)定。2、培養(yǎng)基加入選擇性壓力如抗生素，抑制質(zhì)粒丟失菌的生長。3、采用兩階段培養(yǎng)法。在培養(yǎng)的第一階段以增加菌體的生長達到一定密度為目的，外源基因不表達，從而使工程菌與質(zhì)粒丟失菌的比生長速率的差別減小，增加了質(zhì)粒的穩(wěn)定性；第二階段再誘導(dǎo)外源基因的表達。4、控制培養(yǎng)條件如溫度、培養(yǎng)基組分等，使工程菌體現(xiàn)出有優(yōu)勢的比生長速率。間歇供氧和改變稀釋速率可以提高質(zhì)粒的穩(wěn)定性。5、在質(zhì)粒構(gòu)建時插入一段能改良宿主細(xì)胞生長速率的特殊DNA片段，能起到穩(wěn)定質(zhì)粒的效果。6、剔除質(zhì)粒上不需要的DNA部分，選取不含可轉(zhuǎn)移因子的質(zhì)粒。7、固定化重組菌以提高工程菌的穩(wěn)定性。2、何謂菌種退化，在生產(chǎn)實踐中如何防治菌種退化現(xiàn)象？微生物在傳代過程中發(fā)生變異甚至死亡的現(xiàn)象稱為菌種退化。為防止菌種退化需進行菌種保藏，即采用最合適的保存方法，使菌種的變異和死亡減少到最低限度。菌種保藏主要是根據(jù)其生理生化特點，人工創(chuàng)造條件，使孢子或菌體的生長代謝活動盡量降低，以減少其變異。一般可通過培養(yǎng)基營養(yǎng)成分在最低水平、缺氧狀態(tài)、干燥和低溫，使菌種處于“休眠”狀態(tài)，抑制其繁殖能力。常用的菌種保藏方法有：沙土管保藏法、菌絲速凍法、石蠟油封存法和真空冷凍干燥保藏法等。（參考課本P58—59）第三部分微生物初級代謝調(diào)節(jié)一．1酶的活性調(diào)節(jié)：微生物通過調(diào)節(jié)酶的活性來控制代謝產(chǎn)物的一種方式，效果即時且迅速。酶活性調(diào)節(jié)包括兩個方面：酶的激活作用和酶的抑制作用。2酶的合成調(diào)節(jié)：微生物通過調(diào)節(jié)酶的種類和數(shù)量來調(diào)節(jié)代謝的一種方式.效果較慢。酶的合成調(diào)節(jié)的方式包括酶的誘導(dǎo)作用和酶的阻遏作用3具有反饋抑制效應(yīng)的酶叫變構(gòu)酶4具有二個不同結(jié)合部位而又相互作用的蛋白質(zhì)叫變構(gòu)蛋白5誘導(dǎo)作用:指培養(yǎng)基中某種基質(zhì)的存在會增加(誘導(dǎo))細(xì)胞中相應(yīng)酶的合成速率.6阻遏作用:指培養(yǎng)基中某種基質(zhì)的存在會減少(阻遏)細(xì)胞中其相應(yīng)酶的合成速率.7葡萄糖效應(yīng)：當(dāng)菌體利用葡萄糖時產(chǎn)生的分解代謝產(chǎn)物會阻遏或抑制某些產(chǎn)物合成所需的酶系的形成或酶的活性。8巴斯德效應(yīng)：在厭氧條件下,向高速發(fā)酵的培養(yǎng)基中通入氧氣,則葡萄糖消耗減少,抑制發(fā)酵產(chǎn)物積累的現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng).9協(xié)同反饋抑制:催化物質(zhì)生成的第一步的酶由于終端產(chǎn)物作用，活性部位和調(diào)節(jié)部位構(gòu)象發(fā)生改變而導(dǎo)致活性受抑制的現(xiàn)象。10酵母I型發(fā)酵：即生產(chǎn)生長相關(guān)型。在這種類型的發(fā)酵中，微生物的生長、碳水化合物的利用和產(chǎn)物的形成幾乎是平行進行的。酵母發(fā)酵生成酒精，以及葡萄糖酸和大部分氨基酸、單細(xì)胞蛋白都屬于這種類型(菌體生長和代謝產(chǎn)物)。對于這種類型的產(chǎn)物來說，調(diào)整發(fā)酵工藝參數(shù)，使微生物保持高的比生長速率，對于快速獲得產(chǎn)物、縮短發(fā)酵周期十分有利。11酵母II型發(fā)酵:即生產(chǎn)生長部分相關(guān)型，產(chǎn)物形成速率既和細(xì)胞的比生長速率μ有關(guān)，也與細(xì)胞的濃度有關(guān)。它的生產(chǎn)特點是：發(fā)酵第一時期菌體迅速生長，而產(chǎn)物形成很少或全無；第二時期產(chǎn)物高速形成，生長也可能出現(xiàn)第二高峰，碳源利用在這兩個時期都很高。其代謝主流產(chǎn)物，兩類：一是經(jīng)過連鎖反應(yīng)如丙酮丁醇；一是不經(jīng)過中間產(chǎn)物的積累，如檸檬酸等。12酵母Ⅲ型發(fā)酵：即生產(chǎn)生長不相關(guān)型，其生長特點是：當(dāng)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡、微生物的生長停止以后，產(chǎn)物才開始通過中間代謝大量合成。即產(chǎn)生該類產(chǎn)物的微生物，其營養(yǎng)期和分化期在時間上是完全分開的。非生產(chǎn)聯(lián)動型的產(chǎn)物大多數(shù)是微生物的次級代謝產(chǎn)物，大多數(shù)的抗生素和生物毒素，以及維生素類。它的產(chǎn)物形成與碳源利用無準(zhǔn)量關(guān)系產(chǎn)量遠(yuǎn)低于碳源的消耗量。二、填空題1、末端產(chǎn)物（終產(chǎn)物）阻遏方式普遍存在于氨基酸、核苷酸生物合成途徑中。2、按照操縱子模型理論，在DNA分子的不同區(qū)段上至少有4種基因，即調(diào)節(jié)基因R、操縱基因O、啟動基因P和結(jié)構(gòu)基因S；其中啟動基因P和結(jié)構(gòu)基因S又構(gòu)成操縱子。3、在酵母Ⅱ發(fā)酵液中添加葡萄糖發(fā)酵的終產(chǎn)物是甘油。4、谷氨酸合成中，NH4+適量則生成谷氨酰氨，不足生成á-酮戊二酸，過量生成谷氨酸。5、營養(yǎng)缺陷型突變株可以用來積累大量的中間產(chǎn)物和少量的末端產(chǎn)物。6、突變發(fā)生在調(diào)節(jié)基因或操縱基因，都可獲得（）突變株。三．1答：酶活性調(diào)節(jié)的兩種主要調(diào)節(jié)機制為：1）共價修飾：蛋白質(zhì)分子中的一個或多個氨基酸殘基與一化學(xué)基團共價連接或解開，酶的構(gòu)象也隨之發(fā)生變化，使其活性活化或鈍化的作用。除去或加入的化學(xué)基團可以是磷酸基、甲基、乙基、腺苷酰基，共價結(jié)合部位一般為絲氨酸殘基的-CH2OH?？煞譃榭赡婀矁r修飾和不可逆共價修飾。2）變（別）構(gòu)控制：①變構(gòu)酶有一個以上的結(jié)合位點。除了結(jié)合底物的活性中心外，在同一分子內(nèi)還有一些分立的效應(yīng)物結(jié)合位點；如天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶。②主要位點和副位點可同時被占據(jù)；③副位點可結(jié)合不同的效應(yīng)物，產(chǎn)生不同的效應(yīng)；④ 效應(yīng)物在副位點上的結(jié)合可隨后引起蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的變化，從而影響酶活性中心的催化活性；⑤變構(gòu)效應(yīng)是反饋抑制的理論基礎(chǔ)，是調(diào)節(jié)代謝的有效方法。（P63-65）2答：操縱子可分為誘導(dǎo)型操縱子（負(fù)向控制）和正向控制。負(fù)向控制如大腸桿菌乳糖操縱子：調(diào)節(jié)基因表達產(chǎn)物為阻遏蛋白，乳糖為誘導(dǎo)物。其調(diào)控過程：阻遏蛋白與誘導(dǎo)物結(jié)合成復(fù)合物→使阻遏蛋白結(jié)合位點變化→不能與操縱基因結(jié)合→操縱基因表達不被阻遏→結(jié)構(gòu)基因Z、Y、A表達→半乳糖苷酶、半乳糖苷通透酶、半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；改芎铣?。正向控制：如ara操縱子，其R基因的產(chǎn)物是一種蛋白質(zhì),有誘導(dǎo)物存在下可轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)錄激活劑(激活蛋白),是轉(zhuǎn)錄作用所必需的。3答：生物素作為脂肪酸生物合成最初反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔酶，參與了脂肪酸的合成，進而影響磷脂的合成。當(dāng)磷脂合成減少到正常量的一半左右時，細(xì)胞變形，代謝產(chǎn)物向膜外漏出，積累于發(fā)酵液中。油酸的作用是引起脂肪酸的成分或量的改變，從而改變細(xì)胞膜的通透性。青霉素，其作用是抑制細(xì)胞壁肽聚糖合成中肽鏈的交聯(lián)，由于細(xì)胞膜失去細(xì)胞壁的保護，細(xì)胞膜受到物理損傷，從而使?jié)B透性增強。四．1從菌種選育的角度如何提高初級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵單位？答：（1）應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié)在直線式的合成途徑中，營養(yǎng)缺陷型突變株只能累積中間代謝物而不能累積最終代謝物。但在分支代謝途徑中，通過解除某種反饋調(diào)節(jié)，就可以使某一分支途徑的末端產(chǎn)物得到累積。（2）應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié)抗反饋調(diào)節(jié)突變菌株，就是指一種對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M成型菌株，或兼而有之的菌株。在這類菌株中，因其反饋抑制或阻遏已解除，或是反饋抑制和阻遏已同時解除，所以能分泌大量的末端代謝產(chǎn)物。（3）控制細(xì)胞膜的滲透性微生物的細(xì)胞膜對于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運輸具有高度選擇性。采取生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，可以改變細(xì)胞膜的透性，使細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物迅速滲漏到細(xì)胞外。這種解除末端產(chǎn)物反饋抑制作用的菌株，可以提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量。（4）能荷調(diào)節(jié)細(xì)胞通過調(diào)節(jié)腺苷酸的比例，來協(xié)調(diào)分解代謝與合成代謝的代謝速率。在糖分解途徑中，NAD、ADP、AMP等可作為變構(gòu)效應(yīng)物與變構(gòu)酶結(jié)合，促進或抑制糖分解代謝產(chǎn)生能量。（5）篩選抗分解代謝阻遏突變株解除分解代謝阻遏。

通過誘變使菌株緩慢利用速效碳源，而使得速效碳源和遲效碳源都能同時被利用，從而解除分解代謝產(chǎn)物阻遏作用。第四部分微生物次級代謝調(diào)節(jié)與代謝工程一、名詞解釋1、次級代謝次級代謝主要涉及合成過程，其終產(chǎn)物、次級代謝物對菌的生長不是必需的，對其生命活動可能具有某種意義，通常是在生長后期開始形成的。（上冊P72）2、前體前體是加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物，能被微生物直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)無多大變化，且具有促進產(chǎn)物合成的作用。3、代謝工程是指籍某些特定生化反應(yīng)的修飾來定向改善細(xì)胞的特性或運用重組DNA技術(shù)來創(chuàng)造新的化合物。4、誘導(dǎo)物在生長期內(nèi)生產(chǎn)期前促進抗生素生物合成的化合物。二、填空題1、次級代謝調(diào)節(jié)類型包括誘導(dǎo)調(diào)節(jié)、碳分解產(chǎn)物調(diào)節(jié)、磷酸鹽調(diào)節(jié)、生長速率調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)和生長速度調(diào)節(jié)。2、通過前體單體聚合的次級代謝物有四環(huán)類、大環(huán)內(nèi)酯類和安莎霉素類等抗生素。3、肽類抗生素的合成與蛋白質(zhì)的合成不同，無需核糖體、轉(zhuǎn)移RNA和信使RNA。上冊課本86頁三、論述題1、試述頭孢菌素C和紅霉素的生物合成機制。1.養(yǎng)分的攝入；2.通過中樞代謝途徑養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為中間體；3.小分子建筑單位(次級代謝物合成的前體)的生物合成(前體聚合：四環(huán)類、大環(huán)內(nèi)酯類、聚酮類和肽類抗生素)；4.如有必要，改變其中的一些中間體；5.這些前體進入次級代謝物生物合成的專有途徑；6.在次級代謝的主要骨架形成后做最后的修飾，成為產(chǎn)物。第五部分微生物反應(yīng)動力學(xué)一、名詞解釋1、發(fā)酵動力學(xué)生化反應(yīng)工程的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，以研究發(fā)酵過程的反應(yīng)速率和環(huán)境因素對速率的影響為主要內(nèi)容。通過發(fā)酵動力學(xué)的研究，可進一步了解微生物的生理特征，菌體生長和產(chǎn)物形成的合適條件，以及各種發(fā)酵參數(shù)之間的關(guān)系，為發(fā)酵過程的工藝控制、發(fā)酵罐的設(shè)計放大和用計算機對發(fā)酵過程的控制創(chuàng)造條件。2、分批培養(yǎng)在滅菌后的培養(yǎng)基中接種后只維持一定的溫度，對PH值不加控制，對于好氣培養(yǎng)過程還需通氣攪拌，不向培養(yǎng)基中加入或移去任何物質(zhì)的培養(yǎng)方式。（課本上冊200頁）3、比生長速率（μ）將菌體濃度的自然對數(shù)與時間作圖得一直線，其斜率為ｕ，即比生長速率。是反映細(xì)胞生長特性的重要參數(shù)。維持系數(shù)維持代謝所消耗的碳源與細(xì)胞濃度和時間成正比，即式中m為維持系數(shù)5、稀釋率即培養(yǎng)液流量與發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)液體積之比，是指單位時間內(nèi)加入的培養(yǎng)基體積占原培養(yǎng)基體積的分率，其倒數(shù)是指培養(yǎng)液在發(fā)酵罐中的平均停留時間。6、補料分批培養(yǎng):是一種介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的操作方式,在進行分批培養(yǎng)的時候,向反應(yīng)器內(nèi)加入培養(yǎng)基的一種或多種成分,以達到延長生產(chǎn)期和控制培養(yǎng)過程的目的.二、填空題1、Monod方程的表達式為，它描述的是微生物生長和營養(yǎng)物質(zhì)之間的關(guān)系。2、在分批培養(yǎng)中，典型的細(xì)菌生長曲線包括適應(yīng)期、對數(shù)生長期、生長穩(wěn)定期和死亡期四個不同生長階段。3、在進行任何連續(xù)培養(yǎng)的開始，都要先做分批培養(yǎng)，待進入對數(shù)生長期，才開始以恒定的流量流加新鮮培養(yǎng)基。三、選擇題1、黑曲霉利用糖質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的過程屬于：CA、生長偶聯(lián)型B、非生長偶聯(lián)型C、部分偶聯(lián)型D、以上都不對2、灰色鏈霉菌生產(chǎn)鏈霉素的過程屬于：AA、生長偶聯(lián)型B、非生長偶聯(lián)型C、部分偶聯(lián)型D、以上都不對3、在連續(xù)培養(yǎng)過程中，微生物在近似恒定狀態(tài)下生長，這種狀態(tài)可以有效地延長分批培養(yǎng)中的CA、遲滯期B、對數(shù)期C、穩(wěn)定期D、衰亡期四、論述題1、請談?wù)労头峙囵B(yǎng)相比，連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點？答：1）可以提高設(shè)備的利用率和單位時間產(chǎn)量，只保持一個期的穩(wěn)定狀態(tài)。2）發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值，便于自動控制。3）易于分期控制，可以在不同的罐中控制不同的條件。2、生長曲線中的穩(wěn)定期對發(fā)酵工業(yè)有何意義？如何延長穩(wěn)定期？答：穩(wěn)定期是次生代謝產(chǎn)物發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時期（抗生素、色素等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量。如初生代謝產(chǎn)物如氨基酸、核苷酸生產(chǎn)或收獲菌體時可在穩(wěn)定期收獲。延長穩(wěn)定期措施：補充營養(yǎng)物質(zhì)（補料）；調(diào)pH；增加溶氧；調(diào)整溫度。第六部分發(fā)酵工藝調(diào)控和過程參數(shù)檢測一．1呼吸強度：即比耗氧速度（QO2），指單位時間內(nèi)單位重量的細(xì)胞所消耗的氧氣，mmolO2/(g菌?h)。2攝氧率(r)：單位時間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量，mmolO2/(L?h)。3臨界氧濃度：不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度3擬塑性流體：在速度梯度達到相當(dāng)值后，其切應(yīng)力隨du/dh的增長率逐漸降低的流體。4脹塑性流體：在剪切流動中流體的黏度隨剪切速率增加而增大，表現(xiàn)出剪切變稠的性質(zhì)的流體。二、填空題1、微生物發(fā)酵中供氧是指氧分子從空氣泡里通過氣液界面、固液界面和液相主體擴散到細(xì)胞中。2、供氧阻力包括氣膜、氣膜界面、液膜和液流；3、耗氧阻力包括菌絲或細(xì)胞周圍液膜、擴散、細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)。4、溶氧系數(shù)的測定方法主要有亞硫酸法、排合法和取樣法。5、只含有單一液相，且粘度小的典型溶液屬于牛頓流體；含有固相、氣相和液相而且粘度較大的發(fā)酵醪屬于非牛頓流體。三、選擇題1、氧氣由氣相擴散到液相的過程中，氣液界面的兩側(cè)是：AA、氣相和液相B、氣膜和液膜C、氣相和氣膜D、液相和液膜2、單細(xì)胞的細(xì)菌和酵母中，不存在下列哪種耗氧方面的阻力？BA、細(xì)胞周圍液膜阻力B、菌絲叢或團內(nèi)的擴散阻力C、細(xì)胞膜的阻力D、細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)阻力3、發(fā)酵罐中檔板的存在有助于：BA、增加徑向液流，減弱軸向液流B、增加軸向液流，減弱徑向液流C、同時增加徑向和軸向液流D、同時減弱徑向和軸向液流4、對于粘度小，易分散均勻的牛頓型發(fā)酵液，攪拌葉和轉(zhuǎn)速的配置應(yīng)該是：DA、小葉徑、高轉(zhuǎn)速B、小葉徑、低轉(zhuǎn)速C、大葉徑、高轉(zhuǎn)速D、大葉徑、低轉(zhuǎn)速5、發(fā)酵罐容積一定時，為了提高氧的利用率，一般發(fā)酵罐的徑高比H/D為：CA、小于1B、等于1C、2~3D、大于56、應(yīng)用復(fù)膜電極直接測定發(fā)酵過程中溶氧系數(shù)時，下列哪種說法是錯誤的？BA、氧分子能透過復(fù)膜B、發(fā)酵液性質(zhì)和通風(fēng)攪拌對測定沒有顯著影響C、復(fù)膜可耐高溫滅菌D、不能直接測定發(fā)酵過程的溶氧系數(shù)7、在適當(dāng)攪拌的情況下，供氧方面的阻力中的哪一項不是主要阻力？DA、氧膜阻力B、氣液界面阻力C、液膜阻力D、液流阻力8、發(fā)酵罐中較好的攪拌器組合是：BA、上組、下組均為半漿B、上組、下組均用渦輪漿C、上組平漿，下組渦輪漿D、上組渦輪漿，下組平漿9、對于粘度大，菌絲易結(jié)團的非牛頓型發(fā)酵液，攪拌槳葉徑和轉(zhuǎn)速的配置應(yīng)該是：AA、小葉徑、高轉(zhuǎn)速B、小葉徑、低轉(zhuǎn)速C、大葉徑、高轉(zhuǎn)速D、大葉徑、低轉(zhuǎn)速10、當(dāng)保持溶氧系數(shù)不變時，發(fā)酵罐容積、轉(zhuǎn)速和通風(fēng)量的關(guān)系為：AA、容積大，轉(zhuǎn)速低、通風(fēng)量大B、容積大、轉(zhuǎn)速低、通風(fēng)量小C、容積大、轉(zhuǎn)速高、通風(fēng)量大D、容積大、轉(zhuǎn)速高、通風(fēng)量小11、關(guān)于發(fā)酵熱的正確表達式為：CA、Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌＋Q蒸發(fā)＋Q輻射B、Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌＋Q蒸發(fā)－Q輻射C、Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射D、Q發(fā)酵＝Q生物－Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射四、問答題1、作為發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)用種子需滿足哪些基本要求？（P144）菌種細(xì)胞的生長活力強，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長，遲緩期短；生理性狀穩(wěn)定；菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；無雜菌污染；保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。2、根據(jù)氣液傳質(zhì)理論，論述提高機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐溶氧系數(shù)（KLa）的方法？根據(jù)氣液傳質(zhì)理論，論述提高機械基礎(chǔ)機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐溶氧系數(shù)的方法答：提高設(shè)備的供氧能力，以氧的體積傳質(zhì)系數(shù)，KLa表示，從改善攪拌考慮，更易收效。（1）攪拌轉(zhuǎn)速對溶氧的影響，攪拌加快使氧的傳質(zhì)提高，有利于產(chǎn)物合成，攪拌加快，很少發(fā)生因溶氧不足而使發(fā)酵“發(fā)酸”，單位不長的現(xiàn)象（2）培養(yǎng)基養(yǎng)分的豐富程度的影響，限制養(yǎng)分的供給可減少菌的生長速率，也可達到限制菌對氧的大量消耗，從而提高溶氧水平，（3）溫度的影響由于傳質(zhì)的溫度系數(shù)比生長速率低，降低發(fā)酵溫度可以得到較高的溶氧值。這是由于C*的增加，使供氧方程的推動力（C*—CL）增強，和影響了菌的呼吸。（4）產(chǎn)中采用控制氣體成分的辦法既費時又不經(jīng)濟，但是對于產(chǎn)值高度品種，規(guī)模較小發(fā)酵，在關(guān)鍵時刻，即菌的攝氧達到高峰階段，采用富氧氣體以改善供氧狀況是可取的。3、發(fā)酵過程中檢測的主要參數(shù)有幾類？=1\*GB3①設(shè)定參數(shù)=2\*GB3②狀態(tài)參數(shù)（指能反應(yīng)過程中菌的生理代謝狀況的參數(shù)，如pH、溶氧、溶解CO2、尾氣O2、尾氣CO2、黏度、菌濃等）=3\*GB3③間接參數(shù)（指那些通過基本參數(shù)計算求得的參數(shù)，如攝氧率（OUR）、CO2釋放速率（CER）、KLa、呼吸商（RQ）等）4、發(fā)酵過程污染的原因及其控制途徑有哪些？過程污染的原因：種子包括進罐前菌種室階段出問題；培養(yǎng)基的配制和滅菌不徹底；設(shè)備上特別是空氣除菌不徹底和過程控制操作上的疏漏。（上冊P181）控制途徑：（這一部分我不是在書上找的，而是在一本叫《生物工藝原理》（賀小賢主編）找到相關(guān)資料，對于同學(xué)們，可以結(jié)合自己的想法再進行作答。抱歉了，各位）（1）：對于種子帶菌問題，控制途徑有：a、嚴(yán)格控制無菌室的污染，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求和特點，建立相應(yīng)的無菌室，交替使用各種滅菌手段對無菌室進行處理。B、在制備種子時對沙土管、斜面、三角瓶及搖瓶均嚴(yán)格進行管理。C、對每一級種子的培養(yǎng)物均進行無菌檢查，確保任何一級種子均未受雜菌感染后才使用。（2）：對菌種培養(yǎng)基或器具進行嚴(yán)格的滅菌處理，保證在利用滅菌鍋進行滅菌前，先完全排除鍋內(nèi)的空氣，以免造成假壓，使滅菌溫度達不到預(yù)定值，造成滅菌不徹底而使種子染菌。（3）：杜絕無菌空氣帶菌，就得從空氣的凈化工藝和設(shè)備的設(shè)計、過濾介質(zhì)的選育和裝填、過濾介質(zhì)的滅菌和管理等方面完善空氣凈化系統(tǒng)。（4）：減少操作失誤導(dǎo)致染菌。（5）：嚴(yán)密規(guī)范如接種、過程加糖補料或取樣操作等過程控制。5、發(fā)酵中泡沫產(chǎn)生的原因,影響因素及消除方法？答：發(fā)酵過程中因通氣攪拌、發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳以及發(fā)酵液中糖、蛋白質(zhì)和代謝物等穩(wěn)定泡沫的物質(zhì)的存在，使發(fā)酵液含有一定數(shù)量的泡沫，這是正常的現(xiàn)象。發(fā)酵過程中泡沫的多寡與通氣攪拌的劇烈程度和培養(yǎng)基的成分有關(guān)，玉米漿、蛋白胨、花生餅粉、黃豆餅粉、酵母粉、糖蜜等是發(fā)泡的主要因素。在發(fā)酵過程中發(fā)酵液的性質(zhì)隨菌的代謝活動不斷變化，是泡沫消長的重要因素。消除方法：①機械消沫：籍機械引力起劇烈振動或壓力變化起消沫作用。②消泡劑消沫：天然油脂類、聚醚類、高級醇類和硅樹脂類。第七部分微生物培養(yǎng)基一．1生長因子：①指在組織培養(yǎng)中，除了氨基酸、維生素、葡萄糖以及無機鹽等正常成分之外，其可以代替培養(yǎng)基血清高分子物質(zhì)的而促進細(xì)胞生長的物質(zhì)。②生長因子是具有刺激細(xì)胞生長活性的細(xì)胞因子。凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等。生長因子：從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量有機物質(zhì)均稱為生長因子，狹義的生長因子一般指維生素。2培養(yǎng)基的設(shè)計及優(yōu)化：（P108）用生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)等的基本理論，參照前人所使用的較適合某一類菌種的經(jīng)驗配方，再結(jié)合所用菌種和產(chǎn)品的特性，采用搖瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設(shè)備，按照一定的實驗設(shè)計和實驗方法選擇出較為合適的培養(yǎng)基。（P108）3方差分析法：正交實驗結(jié)果的統(tǒng)計分析方法之一，其優(yōu)點是通過統(tǒng)計分析的方法排除試驗誤差的干擾，得出比較科學(xué)的實驗結(jié)論。但該法由于計算復(fù)雜，所以多因子實驗中主要用于判別因子的主次或判別因子作用的顯著性問題。（P114）二、簡答題1、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基、補料培養(yǎng)基的組成特點及其如何銜接？孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基三種。1）孢子培養(yǎng)基孢子培養(yǎng)基是供菌種繁殖孢子的一種常用固體培養(yǎng)基，對這種培養(yǎng)基的要求是通使菌體迅速生長，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢子，并要求這種培養(yǎng)基不易引起菌種發(fā)生變異。2）種子培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分要求比較豐富和完全，氮源和維生素的含量也要高些，但總濃度以略稀薄為好，這樣可達到較高的溶解氧，供大量菌體生長繁殖。種子培養(yǎng)基的成分要考慮在微生物代謝過程中能維持穩(wěn)定的pH，其組成還要根據(jù)不同菌種的生理特征而定。一般種子培養(yǎng)基都用營養(yǎng)豐富而完全的天然有機氮源，因為有些氨基酸能刺激孢子發(fā)芽，但無機氮源易利用，有利于菌體迅速生長，所以種子培養(yǎng)基中常包括有機及無機氮源。最后一級種子培養(yǎng)基的成分最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng)基，這樣可使種子進入發(fā)酵培養(yǎng)基后能迅速適應(yīng)，快速生長。3）發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。它既要使種子接種后能迅速生長，達到一定的菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成所需產(chǎn)物。因此，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成除有菌體生長所必需的元素和化合物外，還要有產(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進劑等。但若因生長和生物合成產(chǎn)物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或生長和合成兩階段各需的最佳條件要求不同時，則可考慮培養(yǎng)基用分批補料來加以滿足。2、如何研制生產(chǎn)用培養(yǎng)基？影響培養(yǎng)基的質(zhì)量主要因素是什么，如何控制？2答：1）根據(jù)前人的經(jīng)驗和確定培養(yǎng)基成份時必須考慮的問題來初步確定可能的培養(yǎng)基成份；2）通過單因子實驗最終確定最為適宜的培養(yǎng)基成分；3）采用一些合理的實驗設(shè)計方法對培養(yǎng)基各成分之間的配比（復(fù)配）進行優(yōu)化，確定最適濃度。影響培養(yǎng)基的質(zhì)量主要因素：培養(yǎng)基的組分（包括這些組分的來源和加工方法）、配比、緩沖能力、粘度、消毒是否徹底、消毒后營養(yǎng)物質(zhì)破壞的程度以及原料終雜質(zhì)的含量等。如何控制：參照前人所使用的較適合于某一些菌種的經(jīng)驗配方，再結(jié)合所用菌種和產(chǎn)品的特性，采用搖瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設(shè)備，對碳源、氮源、無機鹽和前體等進行逐個單因子試驗，觀察這些因子對菌體生長和產(chǎn)物合成量的影響。 3、工程菌與宿主菌對培養(yǎng)基要求有何不同，為什么？4、什么叫微量元素？舉例說明它們在生理功能上的重要性。4答：微生物在生長繁殖和生產(chǎn)過程中，需要微量元素如鐵、磷、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等，以作為其生理活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的調(diào)節(jié)物。這些微量元素一般在低濃度時對微生物生長和產(chǎn)物合成有促進作用，在高濃度時常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。舉例：硫存在于細(xì)胞的蛋白質(zhì)中，是含硫氨基酸的組成成分和某些輔酶的活性基，如輔酶A、硫鋅酸和谷胱甘肽等。在某些產(chǎn)物如青霉素、頭孢菌素等分子中硫是其組成部分。所以在這些產(chǎn)物的生產(chǎn)培養(yǎng)基中，需要加入如硫酸鈉或硫代硫酸鈉等含硫化合物作硫源。三、論述題1、有一培養(yǎng)基如下:甘露醇,MgSO4,K2HPO4,KH2PO4,CuSO4,NaCl,CaCO3,蒸餾水。試述該培養(yǎng)基各組分的作用，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)哪類微生物?1答：MGSO4K2HPO4KH2PO4CUSO4NACL提供微生物生長過程需要的某些無機鹽和微量元素，如P,MGKNACLS等。K2HPO4KH2PO4是一對PH緩沖劑，可用于調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的PH。CaCO3能于代謝過程中產(chǎn)生的酸起反應(yīng)，形成中性化合物和CO2后者從培養(yǎng)基中逸出，因此CACO3對培養(yǎng)液的PH有一定的調(diào)節(jié)作用。H2O除直接參加一些代謝外，又是進行代謝反應(yīng)的內(nèi)部介質(zhì)，水是所有培養(yǎng)基的主要組成成分，也是微生物機體的重要組成成分。甘露醇（C6H14O6）為單糖，為微生物的生長提供碳源。該培養(yǎng)基缺乏氮源，可用于培養(yǎng)硝化細(xì)菌。(答案在課本P105)pH對微生物生長有何影響？如何控制微生物培養(yǎng)過程培養(yǎng)基pH變化？答：影響：微生物的生長和代謝除了需要適宜的營養(yǎng)環(huán)境外，其他環(huán)境因子也應(yīng)處于是以的狀態(tài)。其中ph事極為重要的一個環(huán)境因子。

控制：配置培養(yǎng)選取營養(yǎng)成分時，除了考慮營養(yǎng)的需求外，也要考慮其代謝后對培養(yǎng)體系ph緩沖體系的貢獻。從而保證整個發(fā)酵過程中ph能夠處于較為適宜的狀態(tài)。第八部分產(chǎn)品各論一、名詞解釋1、優(yōu)先合成途徑優(yōu)先合成途徑：（圖解見下冊書P206）在分枝點后，其中的一個終產(chǎn)物E優(yōu)先合成。優(yōu)先合成后的關(guān)鍵酶，即催化C→D反應(yīng)的酶受E的反饋抑制，催化A→B的反應(yīng)的共用酶受第二個終產(chǎn)物G的反饋控制。首先E比G優(yōu)先合成，E過剩時，反饋控制催化C→D反應(yīng)的酶，轉(zhuǎn)換為合成G。G過剩，催化A→B反應(yīng)的酶，就會為G所控制。假使人為地讓特定氨基酸（G）過剩的話，就會因為E的合成不足，而抑制細(xì)菌的生長。2、標(biāo)準(zhǔn)呼吸鏈標(biāo)準(zhǔn)呼吸鏈呼吸鏈又稱電子傳遞鏈，是由一系列電子載體構(gòu)成的，從NADH或FADH2向氧傳遞電子的系統(tǒng)。還原型輔酶通過呼吸鏈再氧化的過程稱為電子傳遞過程。其中的氫以質(zhì)子形式脫下，電子沿呼吸鏈轉(zhuǎn)移到分子氧，形成粒子型氧，再與質(zhì)子結(jié)合生成水。放出的能量則使ADP和磷酸生成ATP。電子傳遞和ATP形成的偶聯(lián)機制稱為氧化磷酸化作用。整個過程稱為氧化呼吸鏈或呼吸代謝。3、側(cè)呼吸鏈在檸檬酸發(fā)酵過程中，除了有上述的正常呼吸鏈外，發(fā)現(xiàn)不產(chǎn)生ATP的側(cè)呼吸鏈。此側(cè)鏈對氰化物，制霉素敏感，Asp.niger檸檬酸產(chǎn)生菌中它對水楊苷氧肟酸敏感。Asp.niger檸檬酸產(chǎn)生菌和谷氨酸棒桿菌為什么在好氧下進入TCA環(huán)后，能大量積累檸檬酸和谷氨酸，若代謝中脫下來的氫完全通過正常的呼吸鏈交給O2，ATP大量產(chǎn)生，糖代謝和生成檸檬酸和谷氨酸的酶系受抑制，就無法大量生成發(fā)酵產(chǎn)物。看來在產(chǎn)物形成時，有部分氫是通過旁路交給O2的，不產(chǎn)生ATP。二、填空題1、淀粉的糖化包括酸解法、酸酶結(jié)合法、酶解法等三種方法。2、谷氨酸合成中氨的導(dǎo)入方式有谷氨酸合成途徑和á-酮戊二酸氨基化。3、氨基酸發(fā)酵使用的菌種主要有谷氨酸棒狀桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌、和短芽孢桿菌。4、在氨基酸生產(chǎn)中，屬于營養(yǎng)缺陷型突變株的有賴氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸等生產(chǎn)菌種；屬于氨基酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株的有賴氨酸、精氨酸、脯氨酸等生產(chǎn)菌種；屬于營養(yǎng)缺陷型兼氨基酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株的有酪氨酸、亮氨酸、高絲氨酸等生產(chǎn)菌種；4、根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，抗生素分為—內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)類和多肽類抗生素；根據(jù)抗生素的合成途徑，抗生素分為氨基酸、肽類衍生物抗生素和糖類衍生物抗生素。5、目前工業(yè)化最為成功的微生物細(xì)胞外多糖是幾丁質(zhì)。三、選擇題1、在淀粉水解糖的制備方法中，糖化液質(zhì)量最好的是CA、酸水解法B、雙酶法C、酸酶法D、酶酸法2、由葡萄糖（C6H12O6）生成檸檬酸（C6H8O7）的途徑中，檸檬酸發(fā)酵對糖的理論轉(zhuǎn)化率為：BA．50%B。100%C。106.7%D。都不對3、谷氨酸發(fā)酵中糖蜜預(yù)處理的主要作用是：DA、調(diào)節(jié)pH值B、除去灰分C、除去生物素D、除去膠體物質(zhì)4、產(chǎn)檸檬酸黑曲霉的磷酸果糖激酶（PFK）是一種調(diào)節(jié)酶，對此酶沒有活化作用的是：CA、AMPB、無機磷C、ATPD、5、檸檬酸合成中黑曲霉對Mn2＋要求是：BA、過量B、適量C、亞適量