生物制藥微生物指導(dǎo)性自學(xué)習(xí)題及答案一、選擇題1.下列哪種微生物可用于生產(chǎn)青霉素？A.酵母菌B.青霉菌C.大腸桿菌D.乳酸菌答案：B。青霉素是由青霉菌發(fā)酵產(chǎn)生的，青霉菌在特定的培養(yǎng)條件下能夠合成青霉素這種抗生素。酵母菌常用于釀酒等發(fā)酵過程；大腸桿菌常用于基因工程中作為受體菌；乳酸菌常用于發(fā)酵生產(chǎn)酸奶等。2.微生物發(fā)酵生產(chǎn)中，對數(shù)期的特點是？A.菌體數(shù)量增長緩慢B.菌體代謝旺盛，生長速率最快C.菌體開始積累代謝產(chǎn)物D.菌體死亡率逐漸增加答案：B。對數(shù)期微生物的特點是代謝旺盛，生長速率最快，菌體數(shù)量呈對數(shù)增長。遲緩期菌體數(shù)量增長緩慢；穩(wěn)定期菌體開始積累代謝產(chǎn)物；衰亡期菌體死亡率逐漸增加。3.用于生物制藥的工程菌構(gòu)建時，常用的載體是？A.噬菌體B.細菌染色體C.線粒體D.葉綠體答案：A。噬菌體是常用的基因工程載體之一，它可以攜帶外源基因進入宿主細胞。細菌染色體是細菌自身的遺傳物質(zhì)，不是載體；線粒體和葉綠體是真核細胞中的細胞器，也不是構(gòu)建工程菌常用的載體。4.微生物發(fā)酵過程中，最適合多數(shù)細菌生長的pH范圍是？A.3.05.0B.5.07.0C.7.07.6D.8.010.0答案：C。多數(shù)細菌生長的最適pH范圍是7.07.6。不同的微生物對pH有不同的要求，如酵母菌適宜在偏酸性環(huán)境（pH4.56.0）生長。5.滅菌是指？A.殺死物體表面的所有微生物B.殺死物體內(nèi)部的所有微生物C.殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子D.抑制微生物的生長和繁殖答案：C。滅菌的定義是殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。消毒是指殺死物體表面或內(nèi)部的部分病原微生物，不一定能殺死芽孢和孢子；抑制微生物的生長和繁殖是抑菌的概念。二、填空題1.生物制藥中常用的微生物有細菌、______和______等。答案：真菌；放線菌。細菌、真菌（如酵母菌、霉菌等）和放線菌是生物制藥中常用的微生物類群。放線菌能產(chǎn)生多種抗生素，如鏈霉素等。2.微生物發(fā)酵的方式主要有______、______和連續(xù)發(fā)酵。答案：分批發(fā)酵；補料分批發(fā)酵。分批發(fā)酵是指將所有物料一次性加入發(fā)酵罐，發(fā)酵結(jié)束后一次性取出產(chǎn)物；補料分批發(fā)酵是在分批發(fā)酵過程中適時補加一定的物料；連續(xù)發(fā)酵是指在發(fā)酵過程中連續(xù)不斷地進料和出料。3.基因工程中，將外源基因?qū)朐思毎Ｓ玫姆椒ㄊ莀_____。答案：氯化鈣轉(zhuǎn)化法。氯化鈣轉(zhuǎn)化法能使細菌細胞處于感受態(tài)，更容易吸收外源DNA。此外，還有電穿孔法等也可用于將外源基因?qū)朐思毎?.微生物生長曲線可分為遲緩期、______、______和衰亡期四個階段。答案：對數(shù)期；穩(wěn)定期。如前面選擇題所述，遲緩期微生物適應(yīng)新環(huán)境，生長緩慢；對數(shù)期生長迅速；穩(wěn)定期菌體數(shù)量達到動態(tài)平衡，開始積累代謝產(chǎn)物；衰亡期菌體死亡加速。5.生物制藥中，常用的微生物培養(yǎng)基按物理狀態(tài)可分為______、______和半固體培養(yǎng)基。答案：液體培養(yǎng)基；固體培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基常用于大規(guī)模發(fā)酵培養(yǎng)；固體培養(yǎng)基常用于微生物的分離、純化和鑒定；半固體培養(yǎng)基可用于觀察微生物的運動等。三、簡答題1.簡述微生物在生物制藥中的應(yīng)用。答：微生物在生物制藥中有廣泛的應(yīng)用：抗生素生產(chǎn)：許多抗生素如青霉素、鏈霉素等是由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的。青霉菌產(chǎn)生青霉素，鏈霉菌產(chǎn)生鏈霉素，這些抗生素可用于治療各種細菌感染性疾病。疫苗制備：利用微生物或其成分制備疫苗，如減毒活疫苗、滅活疫苗等。例如，卡介苗是用減毒的結(jié)核分枝桿菌制成的，可用于預(yù)防結(jié)核病?；蚬こ趟幬锷a(chǎn)：通過基因工程技術(shù)將目的基因?qū)胛⑸锛毎?，使其表達出具有藥用價值的蛋白質(zhì)。如將人胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素，用于治療糖尿病。酶類藥物生產(chǎn)：微生物可以產(chǎn)生多種酶，如尿激酶、鏈激酶等，這些酶可用于溶栓治療等。氨基酸和維生素生產(chǎn)：微生物發(fā)酵可生產(chǎn)多種氨基酸和維生素，如谷氨酸棒桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，用于生產(chǎn)味精；一些酵母菌可生產(chǎn)維生素B族等。2.簡述微生物發(fā)酵過程中溫度對發(fā)酵的影響。答：溫度對微生物發(fā)酵有重要影響：對微生物生長的影響：溫度影響微生物體內(nèi)酶的活性，每種微生物都有其最適生長溫度。在最適溫度下，酶活性最高，微生物生長速率最快。溫度過高，酶會變性失活，微生物生長受到抑制甚至死亡；溫度過低，酶活性降低，微生物生長緩慢。對代謝產(chǎn)物合成的影響：不同的代謝產(chǎn)物合成對溫度有不同的要求。有些代謝產(chǎn)物在微生物生長的最適溫度下合成量較低，而在略高于或略低于最適生長溫度時合成量較高。例如，青霉素的合成在20℃左右時產(chǎn)量較高，而青霉菌的最適生長溫度約為25℃。對發(fā)酵液物理性質(zhì)的影響：溫度會影響發(fā)酵液的黏度、溶解度等物理性質(zhì)。溫度升高，發(fā)酵液黏度降低，有利于物質(zhì)的傳遞和混合，但可能會影響某些代謝產(chǎn)物的穩(wěn)定性。3.簡述基因工程菌構(gòu)建的基本步驟。答：基因工程菌構(gòu)建的基本步驟如下：目的基因的獲?。嚎梢酝ㄟ^從生物體基因組中直接分離、人工合成、PCR擴增等方法獲得目的基因。例如，要獲得人胰島素基因，可以從人的胰島細胞中提取mRNA，通過反轉(zhuǎn)錄合成cDNA，再用PCR擴增得到人胰島素基因。載體的選擇和制備：選擇合適的載體，如質(zhì)粒、噬菌體等。對載體進行處理，使其具有合適的酶切位點等，以便插入目的基因。目的基因與載體的連接：用相同的限制性內(nèi)切酶切割目的基因和載體，產(chǎn)生相同的黏性末端或平末端，然后用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來，形成重組DNA分子。重組DNA分子導(dǎo)入宿主細胞：將重組DNA分子導(dǎo)入原核細胞（如大腸桿菌）常用氯化鈣轉(zhuǎn)化法、電穿孔法等；導(dǎo)入真核細胞常用顯微注射法、脂質(zhì)體介導(dǎo)法等。重組子的篩選和鑒定：通過抗生素抗性篩選、藍白斑篩選等方法篩選出含有重組DNA分子的宿主細胞。然后通過PCR、核酸雜交、測序等方法對重組子進行鑒定，確定目的基因是否正確插入載體并能正常表達。四、論述題論述微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化策略。答：微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化策略主要包括以下幾個方面：培養(yǎng)基優(yōu)化：營養(yǎng)成分優(yōu)化：根據(jù)微生物的營養(yǎng)需求，合理選擇碳源、氮源、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)的種類和濃度。例如，對于生產(chǎn)抗生素的發(fā)酵過程，選擇合適的碳源和氮源比例可以提高抗生素的產(chǎn)量。一般來說，葡萄糖是常用的碳源，但在某些情況下，采用復(fù)合碳源（如葡萄糖和淀粉）可能更有利于產(chǎn)物的合成。培養(yǎng)基配方優(yōu)化：通過正交試驗、響應(yīng)面分析法等實驗設(shè)計方法，優(yōu)化培養(yǎng)基中各種成分的比例。例如，研究不同濃度的磷酸鹽、鎂離子等無機鹽對發(fā)酵的影響，找到最適合微生物生長和產(chǎn)物合成的培養(yǎng)基配方。培養(yǎng)條件優(yōu)化：溫度控制：根據(jù)微生物的生長和代謝特點，設(shè)置合適的溫度。在發(fā)酵前期，可采用最適生長溫度促進微生物的快速生長；在產(chǎn)物合成階段，調(diào)整溫度到有利于產(chǎn)物合成的范圍。例如，在青霉素發(fā)酵中，前期溫度控制在25℃左右促進青霉菌生長，后期溫度降至20℃左右有利于青霉素的合成。pH控制：微生物生長和代謝對pH有一定的要求，通過添加酸或堿來維持發(fā)酵液的pH穩(wěn)定。不同的微生物最適pH不同，如酵母菌發(fā)酵產(chǎn)酒精的最適pH約為4.56.0?？梢圆捎胮H自動控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。溶解氧控制：對于好氧發(fā)酵，保證充足的溶解氧是關(guān)鍵?？梢酝ㄟ^增加通氣量、提高攪拌速度等方法來提高溶解氧水平。但過高的通氣量和攪拌速度可能會導(dǎo)致泡沫過多、能量消耗增加等問題，因此需要進行優(yōu)化。例如，在發(fā)酵罐中安裝溶氧電極，實時監(jiān)測溶解氧濃度，并根據(jù)需要調(diào)整通氣和攪拌參數(shù)。發(fā)酵工藝優(yōu)化：發(fā)酵方式選擇：根據(jù)產(chǎn)物的特點和微生物的生長特性，選擇合適的發(fā)酵方式，如分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵或連續(xù)發(fā)酵。對于一些前期生長快、后期產(chǎn)物合成多的發(fā)酵過程，補料分批發(fā)酵可能更合適。通過在發(fā)酵過程中適時補加營養(yǎng)物質(zhì)，可以延長微生物的生長和產(chǎn)物合成時間，提高產(chǎn)量。發(fā)酵時間控制：確定最佳的發(fā)酵時間，避免發(fā)酵時間過長導(dǎo)致產(chǎn)物分解或染菌等問題，也避免發(fā)酵時間過短導(dǎo)致產(chǎn)量不足?？梢酝ㄟ^監(jiān)測發(fā)酵液中微生物的生長情況、產(chǎn)物濃度等指標來確定最佳發(fā)酵時間。例如，在發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時，當(dāng)發(fā)酵液中谷氨酸濃度達到最高且不再增加時，即可結(jié)束發(fā)