2003—2004年度生物工程专业
《代谢控制发酵》考试试卷及答案（2004年6月）
班级——————姓名————————得分——————
一、名词解释（20分）：
1.Catabolit repression (2分)
分解代谢物阻遏：在培养基中有多种营养物质时，微生物先选择利用易分解利用的营养物质，而这种营养物质的分解，对分解利用其它营养物物质所需酶的合成起阻遏作用。
其实质是细胞内cAMP少了。
2．Pasteur effect (2分)
巴斯德效应：微生物细胞的有氧呼吸抑制了发酵作用。酵母发酵酒精时，由于供氧使TCA 循环加快，ATP增加，细胞内能荷增大，反馈抑制和阻遏EMP途径中关键酶FPK酶，使酒精产量下降。
3.Energy charge (2分)
能荷：是细胞内能量状态的一个认为假设参数，指细胞内含有的核苷酸中相当于ATP的数量百分比。
能荷＝{[AT P]＋1/2[ADP]}/{ [AT P] ＋[ADP]＋[AMP]×100%
4.Concerted feedback inhibition
协同反馈抑制：在代谢途径中，会产生两个以上的代谢产物，任何一种代谢产物的积累都不会对代谢途径的第一步反应得酶起抑制作用，只有当代谢产物同时过量积累时，才会对代谢途径的第一步反应得酶起抑制作用。
5.Cooperte (synergistic) feedback inhibition
增效性反馈抑制：在代谢途径中，每种代谢产物只能单独地、部分地抑制第一步反应的酶。当它们均过量积累时，对反应第一步酶起强烈的抑制作用。此时，抑制作用大于两种代谢产物单独抑制作用之和。
6.Metabolic interlock
代谢互锁：在代谢途径中，前端反应的酶受到与其看似无关的代谢产物的抑制（阻遏）作用。
7.Analogue-resistent mutant
抗代谢结构类似物突变株：对于代谢产物的结构类似物的抗性突变株。代谢产物对代谢途径有抑制（阻遏作用），使其酶不能合成，而代谢结构类似物存在时，与代谢产物结构类似，起相同作用，使反应的酶无法合成，但结构类似物并不减少（因为它不参与蛋白质代谢）。其抗性菌株就是在代谢结构类似物存在的情况下，仍能合成代谢产物，使产物大量积累。
8.Antigen carrier lipid (ACL)
抗原载体脂(antigen carrier lipid) 简称ACL 。它是细菌萜醇，其结构式为：含有11个异戊二烯单位的醇。ACL 存在于细胞膜上，它的长长的非极性烃链插在脂肪质双分子层的非极性区，而分子的极性末端（磷酸根一端）则是游离状态，作为细胞质水相中的多糖装配单位的受体，并且象手臂一样把它共价结合着，已在细菌胞膜内侧形成的多糖单位转运到膜的外面，组成肽聚糖脂多糖等细胞表层的聚糖复合物。
9.Preferenced synthsis
2、优先合成与平衡合成
A B C D F G
优先合成：代谢途径中，产生E,G 两种代谢产物。酶a 的活性大于酶b 。所以优先合成E 。E 积累后，酶a 活性受抑制，C 流向G ，G 积累后又抑制了酶c 。 二、 填空（10分）每空白点2.5分。
在下列营养条件下填写E.coli 的乳酸操纵子的表达方式：
1、 当无葡萄糖、细胞cAMP 水平高、又无乳糖时， 不表达 。
2、 当无葡萄糖、细胞cAMP 水平高、有乳糖时， 大量表达 。
3、 当有葡萄糖、细胞cAMP 水平高、又无乳糖时， 不表达 。
4、 当有葡萄糖、细胞cAMP 水平高、有乳糖时， 少量表达 。 三、 画图并简述（30分）
1、原核生物细胞和真核生物细胞代谢调节的部位。（6分）
图2—1原核微生物细胞的代谢调节部位（模式图）
1-可溶性营养物质或代谢产物的跨膜传送 2-代谢途径的酶催化作用 3-酶和载体蛋白的合成
图2—2真核微生物细胞的代谢调节部位
1-可溶性营养物质或代谢产物的跨膜传送 2-代谢途径的酶的催化3-核中进行的转录
a
b c
4-细胞质中进行的翻译5-细胞内溶质的跨膜传送
2、阿拉伯糖对E.coli利用阿拉伯糖的酶系合成的诱导机制（10分）
图2-12 阿拉伯糖对ara操纵子araC位点的调控作用当大肠杆菌细胞以阿拉伯糖作为生长所需碳源和能源时，它们产生三种将阿拉伯糖转化为木酮糖的酶。
P D-Xu-5-○P
1——L-阿拉伯糖异构酶2——核酮糖酸酶3——5-○P核酮糖差向异构酶
它们分别是三个基因（B.A.D）编码的产物。这三个基因在E.coli中是属于阿拉伯糖操纵子中的一个基因簇，称为araB.A.D，另外两个基因araE和araF位于基因簇araB.A.D远离的地方，负责阿拉伯糖的跨膜运输的，araE编码一种膜蛋白，araF编码一种位于细胞壁与细胞膜之间的阿拉伯糖结合蛋白。
与araB.A.D相邻的是一个复合的启动子区和一个调节基因araC，这个调节基因的性质和我们前边介绍Lac.operon中的调节基因性质全然不同。
araC的蛋白同时显示正、负调节因子的功能。
3、普通酶和变构酶反应动力学性质的不同。（6分）
图2-32 变构酶的典型动力学曲线
ATCase的反应动力学曲线如下：
○1Asp和CTP对A TCase酶的激活和抑制作用从S形曲线上可知，都有一个阈值，即Asp浓度超过某个阈值时才显示抑制作用。
○2随Asp浓度的增加，A TC酶与底物的亲和力协同性增大。
○3半饱和（饱和速度的一半）所需底物浓度因CTP的存在而增加。
○4CTP能抑制ATC酶活性，但不能全部抑制，增加Asp浓度可以恢复酶的全部活力，这说明CTP与底物是分别与酶结合，而不是竞争同一个活性中心。
○5底物浓度饱和而达到最大反应速度V max时，不受抑制剂的影响，即当显著提高底物浓度时，看不到抑制作用。
5、简述细菌二元调节系统（信号传导）如何调控基因表达？（8分）
○1位于细胞质膜上的传感蛋白（sensor protein）该蛋白质具有激酶活性，又称传感
激酶。
○2应答调节蛋白（response regulator protein）位于细胞质中。传感激酶在与膜外环
境的信号反应过程中本身磷酸化，磷酰基因被转移到应答调节蛋白上。磷酸化的应答调
节蛋白即成为阻遏蛋白，该阻遏蛋白再通过操纵子的阻遏作用进行调节控制结构基因的
转录。
四、请论述和回答（40分）
1、如果你分离到一株啤酒酵母，其生长速率是已知生产菌株的二倍，因此你将其用于生产
酒精的试验，但结果表明，该酵母菌株发酵葡萄糖的产物是酒精和其他产物的混合物，并且酒精的产量只有现有生产菌株的50%。请你根据本课程所学过的知识、并结合微生物学、微生物遗传学等有关知识，简要写出你将打算如何改进你新分离酵母菌株，使其优于现有的生产菌株的方案？（10分）
答：呼吸抑制发酵
在低糖0.2%酵母比生长速率0.1/h时，还是进行呼吸和生长的，而使其生长速率大大提高，因此可以筛选呼吸缺陷型突变株。
分离获得的啤酒酵母活化接一环，30℃培养24h，5mL酵母完全培养基YEPD 30℃，16h，5mL酵母完全培养基YEPD，对数生长期 1mL 适当稀释100个菌落/平板 0.1mLYEPD溴化乙吖啶黄20～30μg/mL处理，致死率达99%，突变频率为10-3左右 YEPD平板上挑选小酵母菌落含有三苯基四氮唑盐（TTC）和YEPD平板上挑选白色小菌落（正常的和呼吸强的酵母菌，因有细胞色素酶可还原TTC使菌落变红，而呼吸缺陷型突变株，不能还原TTC使菌落不变色为白色）
含甘油培养基平板上（不长），YEPD平板（长出菌落）再进行酒精发酵挑选高产菌株
2、论述代谢控制发酵的基本思想（路）。（10分）
答：(1)黑曲霉生物合成柠檬酸机制
图3-11 黑曲霉自蔗糖生物合成柠檬酸代谢调节图
（2）代谢控制育种
○1耐高糖、耐高浓度葡萄糖、a-脱氧葡萄糖R。
○2耐高柠檬酸且不利用柠檬酸。
○3抗Mn、Zn、Fe等金属离子的突变株。
○4抗SHAM r突变株，增加倒呼吸链解除高浓度的ATP的PFK反馈抑制。
○5在葡萄糖为唯一碳源上孢子长得少的HMP代谢流减弱。
○6挑选形成菌球体系多而小的突变株。
○7耐高温突变株。
（3）发酵条件
○1温度35—370C
○2严格控制培养基中的Mn、Zn、Fe，我国的菌株是金属离子抗性突变株，无需控制。
○3控制低P。
○4氮源、蛋白质量控制在0.45%,适量补充(NH4)2SO4
○5控制前期长菌pH4.0左右,后期产酸pH2.0以下。
○6溶解氧要高（溶氧分压90%满足率）
3、试设计筛选高产L-赖氨酸的科研方案（包括出发菌株的选择、生物合成途径的调节机制、
遗传标记的筛选、发酵条件的控制等）。（20分）
答：1.切断或减弱支路代谢
（1）切断支路代谢，Hom-或Met-+Thr-。（北微所AS1.299-Hom-As1563,1568,2.5%; 上微所黄色短杆菌2305- Hom-H-2,3%;日本黄色短杆菌No2247- Hom-H1013,4.2%）
（2）变换优先合成
降低HD酶活性○1增强代谢流转向合成Lys○2Hom减少，Thr合成减少，解降Thr+Lys的协同反馈抑制。
NTG
例：日本.黄色短杆菌No2247 获得一批Thr s,Met s突变株，其中一株所产25g/L （2.5%），此突变株HD仅为野生菌株的1/30。这样低的HD酶比活性下，不添加Thr和Met 也能生长，但若单独过量添加一种Thr和Met，反而由于过剩的Thr或Met能以致或阻遏本来活力已经很低的HD，使Thr和Met合成不足而抑制生长，即呈现Thr s或Met s
2.解除反馈调节
选育抗结构类似物突变株
Lys的结构类似物：
S-2氨基乙基-L-半胱氨酸（简称AEC），α-氯己内酰胺（CCL）, α-氟己内酰胺（FCL）,苯酯基Lys（CBL）,甲基赖氨酸（ML），α-氨基月桂基内酰胺（ALL）,青霉素，杆菌素等。Thr的结构类似物：
α-氨基-β-羟基戊酸（AH r）,邻甲基苏氨酸（OMT）等
Leu结构类似物：
α-噻唑丙氨酸（α-TA）等
(1)解除AK酶的反馈调节 ThrHx r、All r、AEC r、LysHx r、AHV r、ML r、CCL r、CBL r等。
(2)解除PS酶的代谢调节解除代谢互锁
○1Leu-Na a- Leu l
○2S-Leu r 2-Ta r LeuHx r
○3苯醌s、喹啉s是Leu合成酶（或某酶）抑制剂
3.增加前体Asp
反馈抑制（调节）并不意味着完全阻止合成反应，通过受控制反应物的底物积累能拮抗性地克服这种抑制，关键酶AK所催化的底物Asp，AK酶的反应速度与底物Asp浓度间的关系曲线呈S型，随着Asp的增多，AK酶和Asp亲和力协同性的增大，根据变构酶S型动力学性质，存在底物对反应速度发生影响的阈值，Asp既是反应底物，又是反应的激活剂，必须控制在阈值以上。当浓度饱和而达到最大反应速度时，就不在受反馈抑制，因此为了高产Lys应设法增加前体物Asp浓度以抵消抑制物的影响。
（1）选育丙氨酸（Ala-）缺陷
（2）选育Asp结构类似物抗性，AspHx r
（3）设法增强PC酶活性
○1采用200-500μg生物素/mL激活PC酶
○2选择在琥珀酸为唯一碳源生长快速的突变株。FP s
○3选择丙酮酸激酶缺陷FP s
○4柠檬酸合成酶活性降低
○5用乙酰CoA激活PC酶（因为乙酰CoA与Asp之间存在平衡合成）
○6采用低糖（4-5%）添加方法可激活PC酶
（4）设法增加（强化）Glu的反馈控制，使Glu优先合成
4.选育温度敏感突变株
选育温度敏感突变株也应是Lys 发酵代谢控制育种的有效途径。其突变位置发生在亮氨酸合成酶系，高丝氨酸脱氢酶或丙酮酸-L-氨基酸转氨酶编码的基因中，均有利于积累Lys 。
缺陷型。日本户扳修等人，以乳糖发酵短杆菌AJll082(AEC R +CCL R +A1a -)为出发菌株，30℃下
250μg /mLMNNG 诱变处理30分钟，分离选育30℃下生长良好，而在34℃不能生长的温度
敏感突变株——乳糖发酵短杆菌AJll093(AEC R +CCL R +A1a -+tem s
)。同法从已获得谷氨酸棒杆
菌AJ109043株(AEC R +A1a -)诱变选育AJl099(AEC R +A1a -+tem s
)，这两株菌都是34℃以上高温
培养时表现为Leu -，添加2.5mg /mLLeu 可恢复正常生长，使用此两株温度敏感突变株29-30℃培养，发酵24-48小时期间将温度提高到34℃以上，抑制菌体多余生长，并解除了Leu 对PS 酶的反馈阻遏，解除代谢互锁，结果两株菌分别积累赖氨酸45g/L 和39g/L ，对糖转化率分别为45％和39％。
5.Lys 生产菌株的定向选育标记
以谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、北京棒杆菌、钝齿棒杆菌等Glu 生产菌株为出发菌，
通过诱变定向选育获得遗传标记应为：Hom -+ A1a - +AEC R +CCL R
+ CBL R +AspHx R +Leu -+TA R +Thr -+Met -+tem
s 例如：乳糖发酵短杆菌AJ11274Lys 菌株选育过程如下
乳糖发酵短杆菌AJ1511 野生型 产Lys 0
AJ3445 AEC R
产Lys 11.6g/L
AJ3424 AEC R + A1a - 产Lys 33g/L
AJ3796 AEC R + A1a -+CCL R
产Lys 39g/L
AJ3991 AEC R + A1a -+CCL R +ML R
产Lys 43g/L
AJ11274 AEC R + A1a -+CCL R +ML R +FP s
产Lys 48g/L
（四）细胞融合选育高产Lys 菌株
Lys 产生菌AJ11082（低葡萄糖消耗速率） AEC r 、CLL r 、ML r 、FP s 、L-Ala - Logphase cell B Glu 产生菌 AJ11638 DEC r （德夸香素） KM r （酮丙二酸r ） Logphase cell A 蛋白胨1%、酵母1% NaCl0.5%、蔗糖0.5% PH7.0、31.5℃ 0.3μg/mL Penicilian （31℃，90分钟） Centrifugation 收集菌体，高渗洗涤后，悬浮于高渗溶液中 300μg/mL Lysozyme （31.5℃静止21h ）
Protoplant A Protoplant B
等量混合
centrifugation
Resuspensionin hypertonic solution
（pH10.5,0.1M CaCl2）
33%PEG6000+0.1M CaCl处理
36℃，15min进行融合，融合反应
液离心后，收集融合原生质体悬浮
于10.5高渗溶液中
Plating in hypertonic soft agar lager
on the selectine solid agar media
移植到（涂布）选择固体琼脂培养
基上的高渗软琼脂层中
Inculation at 31.5℃ for 14 days
Fusant融合子
产酸和遗传标记稳定性测定
液体摇瓶10-15次
AJ11794 （生长快，耗糖速率高3倍，发酵时间
缩短1/3，L-Lys产量维持不变）
（五）重组DNA技术选育高产Lys菌株
Renerend将E.coli的Lys生物合成途径中Asp-β-半醛（ASA）脱氢酶，二氢吡啶2、6二羧酸（DDP或Ps）合成酶，PPP还原酶和二氨基庚二酸（DAP）脱羧酶的基因。
Asd,dapA,dapB,LysA从染色体上切下，分别连接到拷贝数高的质粒PBR322上，配制成杂种质粒PADI PDA1 PDB2 PLA17等，并在亲代株TocR21（此菌为Asp激酶即AK酶）的反馈抑制被解除，而且Lys分解能力缺损的突变株进行克隆研究对Lys产量的影响结果。
ASA脱氢酶比活力增加7-16倍，DDP还原酶比活力增加22倍，DDP合成酶比活力增加31倍，DAP脱羧酶比活力增加4.4倍。但可惜只携带PDAI的菌体才能使Lys产量大大增加，可提高Lys产量5倍。而其它杂种质粒的菌株，尽管酶比活力增加，但Lys产量均无变化。这也证明由DPP合成酶催化从ASA到DDP是TocR21菌的Lys生物合成的限速反应步骤，也证明通过DNA重组技术基因扩增的方法能够改良Lys菌株的性能并提高产率。
1脱敏作用：变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的敏感性。 2分解代谢物阻遏：当细胞具有一优先利用的底物时，很多其他分解反应途径受到阻遏 3限量补充培养法：将经适当稀释的浓缩处理液涂布于含有微量蛋白胨或0.1%完全培养基成分的基本培养基平板上。经培养后，野生型细胞迅速生长成较大菌落，而缺陷型细胞生长缓慢只能形成小菌落。这些小菌落大多数为营养缺陷型，将其转接到完全培养基斜面保存待测。 5代谢互锁:从生物合成途径来看，酶受一种与此代谢途径完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的，不完全的。 6代谢工程:应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作。 7积累反馈抑制:每个分支途径的末端产物都独立于其他末端产物，以一定百分比控制该途径第一个共同的酶所催化的反应。当几个末端产物同时存在时，它们对酶反应的抑制是累积的。各末端产物之间既无协同效应，也无拮抗作用。 8原生质融合:是一个人工实验系统，将遗传性状不同的两个细胞融合，通过基因重组，形成有新的、优良性状的新细胞的过程。 9转导:利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。 10营养缺陷型：指原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。 11基因工程：指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 12诱变：指利用物理或化学因素处理微生物细胞群体，促使其中少数细胞中的遗传物质(主要是DNA)的结构发生改变，从而引起微生物的遗传性状发生变化，然后通过目的选择标记设法从群体中筛选出少数性状优良的突变菌株的过程。 13.转化：指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受体细胞内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。 14合作反馈抑制：当任何一种终产物单独过剩时，只部分的反馈抑制第一个酶的活性，只有当终产物同时过剩存在时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和 15增强子：指增加同它连锁的基因转录频率的DNA序列（能强化转录起始的一段DNA序列）。 16回复突变株：由突变型菌株经再突变而恢复原初野生型性状的菌株。 17渗漏突变型：指因突变所产生的不完全遗传障碍，其基因所控制的反应程度不象野生型，但多少还能进行，称这种现象为渗漏，具有这种性质的突变型就称为渗漏突变型
一、填空题 1．控制系统正常工作的首要条件是__稳定性_。 2．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为___ ____ 。 3．响应曲线达到过调量的____最大值____所需的时间，称为峰值时间t p 。 4．对于一阶系统的阶跃响应，其主要动态性能指标是___T _____，T 越大，快速性越___差____。 5．惯性环节的奈氏图是一个什么形状______半圆弧 。 二、选择题 1．热处理加热炉的炉温控制系统属于：A A.恒值控制系统 B.程序控制系统 C.随动控制系统 D.以上都不是 2．适合应用传递函数描述的系统是（ C ）。 A 、单输入，单输出的定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的线性定常系统； D 、非线性系统。 3．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为： A A.)5(32+-s s B.) 5(32-+s s C.)5(32+- s D. )5(32++s s 4．实轴上两个开环极点之间如果存在根轨迹，那么必然存在( C ) A ．闭环零点 B ．开环零点 C ．分离点 D ．虚根 5. 在高阶系统中，动态响应起主导作用的闭环极点为主导极点，与其它非主导极点相比，主导极点与虚轴的距离比起非主导极点距离虚轴的距离（实部长度） 要（ A ） A 、小 B 、大 C 、相等 D 、不确定 6．一阶系统的动态性能指标主要是（ C ） A. 调节时间 B. 超调量 C. 上升时间 D. 峰值时间
7 . 控制系统的型别按系统开环传递函数中的（ B ）个数对系统进行分类。 A ．惯性环节 B ． 积分环节 C ． 比例环节 D ．微分环节 8．对于I 型系统，（A ）输入信号稳态误差为零。 A 、单位阶跃 B 、加速度函数 (C) 正弦函数 (D) 单位斜坡 9．在开环零、极点分布已知的情况下，可绘制（ C ）随系统参数变化（如放大系数）而在s 平面上移动的轨迹（根轨迹）。 A.开环极点 B. 开环零点 C.闭环极点 D. 闭环零点 10．开环传递函数为) 35.0()25.0)(15.0()(+++=s s s s k s G ，其根轨迹的起点为 C A ．0，-3 B ．-1，-2 C ．0，-6 D ．-2，-4 11．当∞→ω时比例微分环节的相位是：A A. 90 B. 90- C. 45 D. 45- 三、简答题 1．自动控制的定义是？ 再没有人直接参与的情况下，使被控对象的某些物理量准确的按照预期规律变化 2．闭环主导极点的定义？ 离虚轴近，又不构成偶极子的极点和零点起作用，决定顺态响应性能。 3. 线性系统稳定的充要条件是？ 系统特征方程式的根全部具有负实部 4. 频率特性的定义？ 用幅值和相位来描述一个点在极坐标内随 从0变到 时的轨迹，来分析系统的性能的方法 四、分析计算题 1．（10分）已知系统结构如图1所示，化简结构图求传递函数) ()(s R s C
一、选择题（共10小题，每题2分，共计20分） 1.下列关于发酵工程的说法，错误的是（C ） A 发酵工程产品主要是指微生物的代谢产物、酶和菌体本身 B 可以通过人工诱变选育新菌株 C 培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D 环境条件的变化既影响菌种的生长繁殖又影响菌体代谢产物的形成 2.当培养基pH发生变化时，应该（C ） A 加酸 B 加碱 C 加缓冲液 D 加无机盐 3. 甘油生物合成主要由下列哪种物质引起（D ） A 尿素 B 硫酸铵 C 酶 D 亚硫酸盐 4. 对谷氨酸发酵的叙述正确的是（D ） A 菌体是异养厌氧型微生物 B 生物素对谷氨酸生成无影响 C 谷氨酸的形成与搅拌速度无关 D 产物可用离子交换法提取 5. 为使淀粉和纤维素进行代谢而提供能量，（B ） A 它们必须第一步变成脂肪分子 B 它们的葡萄糖单位必须被释放 C 环境中必须有游离氧存在 D 遗传密码必须起促进作用 6. 关于微生物代谢产物的说法中不正确的是（D ） A 初级代谢产物是微生物生长和繁殖所必须的 B 次级代谢产物并非是微生物生长和繁殖所必须的 C 初级代谢产物在代谢调节下产生 D 次级代谢产物的合成无需代谢调节 7. 在发酵中有关氧的利用正确的是（B ） A 微生物可直接利用空气中的氧 B 微生物只能利用发酵液中溶解氧 C 温度升高，发酵液中溶解氧增多 D 机械搅拌与溶氧浓度无关 8.某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因可能是（B ） A 温度控制不适 B 通气量过多 C pH呈酸性 D 溶氧不足 9.下列可用于生产谷氨酸的菌种是（C ）
发酵工程与设备实验 1.决定摇瓶溶氧量的因素有哪些？它们如何影响摇瓶溶氧量？答：⑴摇瓶的透气性：8层纱布，纱布透气性越好，摇瓶溶氧量越大。⑵摇瓶的转速：转速越大，培养基流动越剧烈，增大与气体接触面积。⑶培养基的粘稠度：粘稠度越大，氧气越难进入，溶氧量越低。 2.采用磷钼蓝法测定发酵液中的植酸酶活性实验中，空白对照中并未发生酶和底物的水解反应，但经过显示后，颜色却呈较深的蓝色，试解释其原因。 答：①磷钼蓝受热，易被氧化成蓝色还原物。②植酸钠中含杂质磷太多。 3.红曲米发酵实验中，为何要添加酸水？无菌酸水如何制得？答：是为了洗脱菌种，同时为红曲霉生长创造酸性环境。 制备：取一烧杯的蒸馏水，往水中加入乳酸并调PH至4.0.然后取10ml配制好的溶液于干净的试管中，密封包扎后，放入高压灭菌锅灭菌，即可得到无菌酸水。 4.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为何选用植酸钙而不选用植酸钠？ 答：钠盐易溶解、钙盐难容，易形成透明圈，从而筛选。 5.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为什么不将脱氧胆酸钠溶液
和氯霉素眼药水加入到筛选培养基中一起灭菌？ 答：①脱氧胆酸钠会与铁盐高温时反应。②细菌性抗生素、自身就是杀菌的，且本身无菌，也不能灭菌。 6.请详细说明产植酸酶黑曲霉的分离实验的实验原理。 答：以植酸钙为唯一磷来源的选择培养基，同时以透明圈法，从土壤中分离筛选产植酸酶的黑曲霉 7.产植酸酶黑曲霉的摇瓶发酵实验中，摇瓶的作用有哪些？答：①气体和营养分布均匀②温度保持恒定③代谢产物分散④避免影响其他菌丝生长⑤防止细胞沉淀 8.植酸酶酶活力测定实验中，若显色后的反应体系测定吸光度值为2.23，说明什么问题？该如何调整实验方案？ 答：浓度过大，该稀释。 9.植酸酶活力测定时做标线的目的是什么？ 答：标线是反应吸光度与无机磷浓度之间的关系，待我们测的样品吸光度后即可在标线上读出对应无机磷浓度，从而进行酶活计算。 10.简述灭菌锅的使用方法及步骤。 答：①向锅内注入水至三脚架上边缘、预热。 ②放入物品，将直排气管并放入排气槽。 ③关盖，拧紧对应螺栓，打开开关加热 ④待压力达到0.05MPa，排冷空气，归零。
《氨基酸发酵工艺学》试卷A答案 一、名词解释（每小题3分，共18分） 1、代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。 2、DE值：即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度。DE值=还原糖/干物质×100％ 3、噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数 4、发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物 5.淀粉液化：利用α－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。 6.临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1.B 2.B 3.C 4.A 5.B 6.B 7.D 8.C 9.D 10.A 三、填空题（每空1分，共20分） 1.蛋白质水解液抽提法，化学合成法，酶法，微生物发酵法 2.控制磷脂的合成添加表面活性剂油酸缺陷型甘油缺陷型温度敏感型（能写出任意三条即可） 3.长菌型细胞转移期细胞产酸型细胞 4.α-型结晶β-型结晶自然起晶加晶种起晶 5.等电点法离子交换法锌盐法
6.离子交换法菌体钙离子 四、简答题（每小题6分，共30分) 1、淀粉水解糖制备中，酸解法的工艺流程？ 答：淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液 2、酸法制备淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 答：（1）糖液透光率＞90％（420nm） （2）不含糊精、蛋白质（起泡物质）。 （3）转化率＞90％。 (4) 还原糖浓度＞16％ （5）糖液不能变质 3、氨基酸发酵菌种为什么要定期分离纯化？有什么意义？ 定期分离纯化的原因：因为工业生产菌种酵母自身发生了退化，退化的原因：（1）菌种的自发突变在10-8左右 （2）由于菌种大多为诱变菌种，容易受外界环境的影响，发生回复突变。 菌种纯化的意义：（1）保证产品的稳产、高产 （2）进行生产育种。 4、氨基酸生产中，泡沫对发酵的影响？ ①发酵液逃逸 ②感染 ③降低装填系数，设备利用率降低
一、填空题（每题1分，共15分） 1、对于自动控制系统的性能要 求可以概括为三个方面， 即： 、 和 ，其中最基本的要求是 。 2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的 开环传递函数 为 。 3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型 有 、 等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采 用 、 、 等方法。 5、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称 为 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 。 6、设系统的开环传递函数为 12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅 频特性为 ，相频特性 为 。 7、最小相位系统是 指 。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( ) A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点 B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点 C 、 F(s)的零点数与极点数相同 D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数 为221 ()6100 s G s s s +=++，则该系统的 闭环特征方程为 ( )。 A 、2 61000s s ++= B 、 2(6100)(21)0s s s ++++= C 、2 610010s s +++= D 、 与是否为单位反馈系统有关 3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，则 ( ) 。 A 、准确度越高 B 、准确度越低 C 、响应速度越快 D 、响应速度越慢 4、已知系统的开环传递函数为 100 (0.11)(5) s s ++，则该系统的开环增 益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定 5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的： A 、闭环零点和极点 B 、开环零点 C 、闭环极点 D 、阶跃响应 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。 A 、 1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、 210.51s s ++ D 、0.11 101 s s ++
发酵工程复习题库 一、填空题（常为括号后2－4字） 1. 淀粉水解糖的制备可分为（ ）酸解法、（ ）酶解法和酸酶结合法 三种。 2. 糖酵解途径中的三个重要的关键酶是（ ）己糖激酶、磷酸丙糖激酶、（ ）丙 酮酸激酶。 3. 甘油的生物合成机制包括在酵母发酵醪中加入（ ）亚硫酸氢钠 与乙醛起加成反应 和在（ ）碱性 条件下乙醛起歧化反应。 4. 微生物的吸氧量常用呼吸强度；耗氧速率两种方法来表示，二者的关系是 （ ） 。 5. 发酵热包括（ ）生物热；搅拌热；蒸发热和（ ）辐射热等几种热。 6. 发酵过程中调节pH 值的方法主要有添加（ ）碳酸钙法；氨水流加法和尿素流加 法。 7. 微生物工业上消除泡沫常用的方法有（ ）化学消泡和（ ）机械消泡两种。。 8. 一条典型的微生物群体生长曲线可分为（ ）迟滞期、对数期；（ ）稳定期； 衰亡期四个生长时期。 9. 常用菌种保藏方法有（ ）斜面保藏法、（ ）沙土管保藏法、液体石蜡保藏法； 真空冷冻保藏法等。 10. 培养基应具备微生物生长所需要的五大营养要素是（ ）碳源、氮源；（ ）无 机盐；（ ）生长因子和水。 11. 提高细胞膜的（ ）谷氨酸通透性，必须从控制磷脂的合成着手或者使细胞膜受损 伤。 12. 根据微生物与氧的关系，发酵可分为（ ）有（需）氧发酵；（ ）厌氧发酵两 大类。 13. 工业微生物育种的基本方法包括（ ）自然选育、诱变育种； 代谢控制育种；（ ） 基因重组和定向育种 等。 14. 肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵时，产物为（ ）乳酸；（ ）乙醇；CO2。 15. （ ）诱导酶指存在底物时才能产生的酶，它是转录水平上调节（ ）酶浓度的 一种方式。 16. 发酵工业的发展经历了（ ）自然发酵，纯培养技术的建立，（ ）通气搅拌的 好气性发酵技术的建立，人工诱变育种（ ）代谢控制发酵技术的建立，开拓新型 发酵原料时期，与（ ）基因操作技术相结合的现代发酵工程技术 等六个阶段。 17. 去除代谢终产物主要是通过改变细胞的膜的（ ）通透性来实现。 18. 获得纯培养的方法有（ ）稀释法，（ ）划线法，单细胞挑选法，利用选择培 养基分离法等方法。 19. 生长因子主要包括（ ）维生素，（ ）氨基酸，（ ）碱基，它们对微生物 所起的作用是供给微生物自身不能合成但又是其生长必需的有机物质。 20. 微生物生长和培养方式，可以分为（ ）分批培养，（ ）连续培养，补料分批 培养三种类型。 21. 影响种子质量的主要因素包括培养基，（ ）种龄与（ ）接种量，温度，pH 值， 通气和搅拌，泡沫，染菌的控制和（ ）种子罐级数的确定。 22. 空气除菌的方法有加热杀菌法，静电除菌法，（ ）介质过滤除菌法。 23. 发酵产物的浓缩和纯化过程一般包括发酵液（ ）预处理，提取，精制。 24. 菌种扩大培养的目的是为每次发酵罐的投料提供（ ）数量相当的（ ）代谢旺 盛的种子。 25. 在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是（ ） 目的明确， （ ）营养协调，物理化学条件适宜和（ ）价廉易得。 26. 液体培养基中加入CaCO3的目的通常是为了调节（ ）pH 值。 27. 实验室常用的有机氮源有（ ）牛肉膏，蛋白胨等，无机氮源有 硫酸铵，硝酸钠， 等。为节约成本，工厂中常用尿素、（ ）液氨等作为氮源。 () X c Q r O ?=2
试卷一 一、名词解释 铁混浊：由于葡萄酒中的氧化亚铁被氧化成氧化铁，氧化铁与单宁结合，则生成青色的鞣酸铁沉淀，即所谓的铁沉淀。 煮沸强度：又称蒸发强度，是指单位时间内所蒸发的水分占混合麦芽汁的百分比例，要求为8%—10%。 上霉：指在曲坯表面，因霉菌生长繁殖而长出霉点。 生啤：生啤酒：又叫鲜啤酒，这种啤酒不经过杀菌，具有独特的啤酒风味。 熟啤：普通啤酒都是要杀菌(巴氏杀菌)，杀了菌之后叫熟啤酒。 扎啤：扎啤就是经过微孔膜过滤的啤酒。 二、填空 1．葡萄酒按酒液的颜色，可分为红葡萄酒和白葡萄酒两大类，根据酒液含糖分多少，分为干葡萄酒和甜葡萄酒两种。2．根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分为：上面啤酒酵母，下面啤酒酵母。 3．大曲中的微生物以霉菌占绝大多数，小曲中的微生物主要是霉菌和酵母。 4．白酒酿造分为清渣和续渣两种方法。 三、选择 1．葡萄酒受污的酒液中，常见的乳酸菌不包括（D）。
A．明串珠菌 B．乳酸杆菌 C．足球菌D．枯草杆菌 2．酿造酱油的生产，主要以（ A ）为主要原料。 A．大豆或豆粕等植物蛋白质 B．面粉等淀粉质 C．大米或高粱D．优质大麦芽 3．微生物生长繁殖减慢，曲坯品温逐渐下降的阶段称为（ A ）。A．后火 B．大火 C．起潮火 D．凉霉 4传统法酿醋工艺中，老陈醋的配制以（ A ）为发酵剂。 A．大曲 B．小曲 C．麸曲 D．麦曲 四、简答 1．列举我国八大名白酒。 答：贵州茅台酒，山西汾酒，四川泸州老窖特曲酒，陕西西凤酒，四川五粮液，四川全兴大曲酒，安徽古井贡酒，贵州遵义董酒。2．说明酱油中风味物质的来源。 答：蛋白质的水解，淀粉的分解，脂肪的分解，纤维素的分解。 六、论述 1．试述啤酒发酵过程中对绿麦芽的质量要求及其质量控制措施？
代谢控制发酵试题库 名词解释 1.代谢工程指应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。 2.积累反馈抑制指每个分支途径的末端产物都独立于其他末端产物，以一定百分比控制该途径第一个共同的酶所催化的反应。当几个末端产物同时存在时，它们对酶反应的抑制是累积的。各末端产物之间既无协同效应，也无拮抗作用。 3.代谢互锁指从生物合成途径来看，酶受一种与此代谢途径完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的，不完全的。 4.原生质融合指是一个人工实验系统，是将遗传性状不同的两个细胞融合，通过基因重组，形成具有新的、优良性状的新细胞的过程。 5.转导指利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。 6.代谢控制发酵：是指利用遗传学方法或其它生物化学方法，人为地在脱氧核苷酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累的发酵。 7.营养缺陷型：指原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。 8.基因工程：基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 9.诱变：指利用物理或化学因素处理微生物细胞群体，促使其中少数细胞中的遗传物质(主要是DNA)的结构发生改变，从而引起微生物的遗传性状发生变化，然后通过目的选择标记设法从群体中筛选出少数性状优良的突变菌株的过程。 10.转化：指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受体细胞内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。 11.合作反馈抑制：指当任何一种终产物单独过剩时，只部分的反馈抑制第一个酶的活性，只有当终产物同时过剩存在时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和。12.分子克隆：指对目的DNA分子进行切割，并连接到合适的载体上进行体外重组。 判断 1.转化和转导都是将外源基因导入受体细胞的方法，只是受体存在差异。 ×，转导需要载体，而转化不需要载体。 2.紫外线照射后的菌悬液，不能移至可见光下进行筛选和检出。 √，由于光复活作用，不能移至可见光下 3.酶的诱导和酶的阻遏都是指终产物对酶合成过程的促进或阻碍。 ×，酶诱导是底物对酶合成的促进，酶阻遏是产物对酶合成的抑制 4.一个操纵子中的结构基因通过转录、转译控制蛋白质的合成，而操纵基因和启动基因通过转录、转译控制结构基因的表达。 ×，操纵基因和启动基因只起调节作用，本身不表达。 5.诱变处理的菌液进行中间培养主要是为了克服表型延迟。 √，解释表型延迟。 6.转化和转导都是将外源基因导入受体细胞的方法，只是供体存在差异。
控制工程基础考试卷及答案 西北工业大学考试题（A卷） （考试时间120分钟） 学院：专业：姓名：学号： 一．填空题（共24分，每空1.5分） 1.实现恒温控制有两种方法：人工控制和自动控制。P2 2.若一个元件的输入和输出的关系曲线为直线，则称元件为线性元件。P6 3.系统的数学模型都是线性常系数微分方程，它的一个重要性质是具有齐次 性和叠加性。P13 4.在控制工程中，一般需要确定信号流图中输出和输入间的关系，即系统的 闭环传递函数。P27 5.动态响应是指系统在某一信号的作用下，其输出量从初始状态到稳定状态 的响应过程。P35 6.乃奎斯特图又称为极坐标图或幅相频率特性图。P55 7.最小相位系统是指系统的传递函数在复平面无右极点和右零点的系统。P70 8.系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位于s的左半平面。P101 9.系统误差的定义为被控量期望值与实际值之差。P105 10.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。P117 二．判断题（共20分，每空2分） 1.实现自动控制的装置可以不同，但反馈控制的原理却是相同的。P3（√） 2.结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变。 P22（√） 3.稳态响应是指时间t趋向于无穷小时，系统的输出状态。P35 （×） 4.开环对数幅频特性的渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统积分个 数越多，放大系数越大。P74 （√）5.对于稳定的系统，()()ω ωj H j G曲线离（-1,j0）点越近，闭环系统稳定程度越高。P97 （×）6.对于一个稳定系统，稳态响应中的暂态分量随着时间的推移逐渐减小并趋 近于零。P106 （√）7.自动控制系统在给定输入信号的作用下，系统的稳态误差与系统的结构、 参数和给定信号的形成有关。P107 （√）8.为满足稳态精度要求，要保持系统有一定的开环增益，超前网络的衰减损
一、选择题（多项或单项） 1．发酵工程得前提条件就是指具有( A )与( E C)条件 A、具有合适得生产菌种 B、具备控制微生物生长代谢得工艺 C．菌种筛选技术D、产物分离工艺E．发酵设备 2．在好氧发酵过程中，影响供氧传递得主要阻力就是（ C ） A．氧膜阻力 B．气液界面阻力 C．液膜阻力 D．液流阻力 3．微生物发酵工程发酵产物得类型主要包括: ( ABC ) A、产物就是微生物菌体本身 B、产品就是微生物初级代谢产物 C、产品就是微生物次级代谢产物 D、产品就是微生物代谢得转化产物 E、产品就是微生物产生得色素 4．引起发酵液中pH下降得因素有：( BCDE ) A、碳源不足 B、碳、氮比例不当 C、消泡剂加得过多 D、生理酸 性物质得存在E、碳源较多 5．发酵培养基中营养基质无机盐与微量元素得主要作用包括: (ABCD ) A、构成菌体原生质得成分 B、作为酶得组分或维持酶活性 C、调节细胞渗透压 D、缓冲pH值 E、参与产物得生物合成6．在冷冻真空干燥保藏技术中，加入5%二甲亚砜与10%甘油得作用就是（B ） A 营养物 B 保护剂 C 隔绝空气 D 干燥 7．发酵就是利用微生物生产有用代谢产物得一种生产方式，通常说得乳酸发酵属于（ A ） A、厌氧发酵B．氨基酸发酵C．液体发酵D．需氧发酵 8．通过影响微生物膜得稳定性，从而影响营养物质吸收得因素就是（ B ） A、温度 B、pH C、氧含量D．前三者得共同作用 9．在发酵工艺控制中，主要就是控制反映发酵过程中代谢变化得工艺控制参数，其中物理参数包括：( ABCD ) A、温度 B、罐压 C、搅拌转速与搅拌功率 D、空气流量 E、菌体接种量10．发酵过程中较常测定得参数有：( AD ) A、温度 B、罐压 C、空气流量 D、pH E、溶氧 二、填空题
1、举出几例微生物大规模表达的产品,及其产生菌的特点？ A.蛋白酶表达产物一般分泌至胞外，能利用廉价的氮源，生长温度较高， 生长速度快 ,纯化、分离及分析快速；安全性高，得到 FDA的批准的菌种。 B.单细胞蛋白生长迅速，营养要求不高，易培养，能利用廉价的培养基或生 产废物。适合大规模工业化生产，产量高，质量好。安全性高，得到 FDA的批准的菌种。 C.不饱和脂肪酸生长温度较低，安全性高，能利用廉价的碳源，不饱和脂 肪酸含量高， D.抗生素生产性能稳定，产量高，不产色素，，能利用廉价原料 F.氨基酸代谢途径比较清楚，代谢途径比较简单 2、工业化菌种的要求？ A能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物 B有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强C. 遗传性能要相对稳定 D.不易感染它种微生物或噬菌体 E.产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关） F.生产特性要符合工艺要求 4、讨论：微生物（包括动、植物）可以生产我们所需的一切产品，但是涉 及到工业化生产，对于某一种特定的产品，为何只有特定的微生物才具有大量 表达的潜力？ 在不同的环境条件下，微生物细胞对遗传信息作选择性的表达，实现代谢 的自动调节。代谢的协调能保证在任何特定时刻、特定的细胞空间，只合成必 要的酶系（参与代谢的多种酶）和刚够用的酶量。一旦特定物质的合成达到足 够的量，与这些物关系支持细胞自身的增殖（生产细胞），不支持（人的）目
的产物的过量生产（生产特定的初级代谢产物）。而工业化生产要求特定表达 某种或某类物质，只有正常代谢被打破，代谢协调失常的微生物才能达到要求 5、自然界分离微生物的一般操作步骤？ 样品的采取→预处理→培养→菌落的选择→初筛→复筛→性能的鉴定→菌种保藏 6、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集培养？ 自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培养， 使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下 的劣势种变成人工环境下的优势种，使筛选变得可能。 7、菌种选育分子改造的目的？ 防止菌种退化 ; 解决生产实际问题 ; 提高生产能力 ; 提高产品质量 ; 开发新产品 . 8、以目前的研究水平，土壤中能够培养的微生物大概占总数的多少？什么 是 16sRNA同源性分析？ 目前能够培养的微生物不到总数的 1%。以 16sRNA为靶基因，设计引物， 建立 pcr 扩增体系，再通过 DNA 测序进行细菌同源性分析。 9、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？ 自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过 程。
一 一、单项选择题：在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代码填在题干上的括号内。（每小题1分，本大题共10分） 1．一类单细胞有分枝的丝状微生物，以孢子繁殖，分布广泛大多是腐生菌，少数是动植物寄生菌，是抗生素的主要产生菌，2/3以上抗生素由该类菌产生。这类微生物是：A．细菌B．霉菌 C．放线菌D．酵母菌 3．用液氮长期保藏菌种是因为液氮温度可达（），远远低于微生物新陈代谢作用停止的温度。 A．-180 0C B．-170 0C C．-160 0C D．-196 0C 4．在微生物发酵工程中利用乳酸杆菌生产乳酸的发酵属于（）。 A．好气性发酵B．厌气性发酵 C．兼性发酵D．好厌间歇发酵 5．配料较粗，营养丰富，完全，C/N合适，原料来源充足，质优价廉，成本低，有利于大量积累产物。这些是（）的一般特点。 A．选择培养基B．保藏培养基 C．种子培养基D．发酵培养基 6．( ) 是一类微生物维持正常生长不可缺少的，但自身不能合成的微量有机化合物。 A．生长因素B．碳源 C．氮源D．微量元素 7．生物反应器间歇操作, 在发酵过程中,不断进行通气(好氧发酵)和为调节发酵液的pH而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。这种培养方式操作简单, 是一种最为广泛使用的方式, 称之为（）。 A．连续发酵B．半连续发酵 C．补料分批发酵D．分批发酵 8．要求发酵设备现代化程度高、体系内营养物浓度和产物浓度始终一致、菌种容易发生变异的问题无法解决这种发酵方式是（）。 A．连续发酵B．分批发酵 C．补料分批发酵D．半连续发酵 10．菌体的倍增时间是（）增加一倍所需要的时间。 A．细胞质量B．菌体浓度 C．菌体种类D．呼吸强度 二、多项选择题：在每小题的备选答案中选出二个或二个以上正确答案，并将正确答案的代码填在题干上的括号内，正确答案未选全或选错，该小题无分。（每小题2分，本大题共20分） 11．发酵工程的前提条件是指具有（）和（）条件 A．具有合适的生产菌种B．具备控制微生物生长代谢的工艺 C．菌种筛选技术D．产物分离工艺 E．发酵设备
一、填空题：(20分，每空1分) 1、淀粉水解方法有酸法、酶法和酸酶结合法。 2、根据微生物生长速度与产物合成速度之间的关系，可以将发酵分为三种类型，分别是生长偶联型、非生长偶联型和混合生长偶联型。 3、呼吸抑制发酵的现象叫巴斯德效应。 4、高温灭菌的原理是高温使微生物蛋白质变性失活。 5、常用的干燥方法有对流加热干燥、接触加热干燥和冷冻升华干燥等。 6、发酵醪中菌体分离可采用离心分离和过滤分离方法。 7、发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发热和辐射热。 8、发酵过程中，调节PH值常用方法有添加CaCO3法、流加尿素、 加缓冲剂法等。 二、名词解释：（15分，每题3分） 1、分解代谢物阻遏 当菌体利用葡萄糖作C源进行生长时（1分），葡萄糖分解产物能阻遏参与次级代谢产物的合成的酶系生成（1分），从而影响次生代谢物的合成（1分）。 2、对数残留定律 在高温灭菌时，菌的死亡速率与任一瞬间残留的活菌数N成正比（3分）。 3、反馈抑制 酶促反应的终产物（1分）抑制代谢途径第一个酶的活性（2分），这称反馈抑制。 4、限制性基质 微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系（1分），当底物浓度很小（1分），微生物生长速率与底物浓度成正比，此时基质叫限制性基质（1分）。
5、次级代谢产物 从初级代谢途径中形成分枝代谢途径（1分），并用初级代谢产物生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物（2分），这个过程称次级代谢。 二、判断题（对的在下面的表格中打“√”，错的打“Χ”，10分） 1、柠檬酸发酵主要防止前期染菌。 2、疫苗深层培养，如果中期染菌不严重，考虑继续发酵。 3、介质过滤除菌，必须保证介质之间的孔径小于细菌直径，才能达到除菌目的。 4、发酵醪需先进行菌、液的分离，才能进行后续的提取和精制过程。 5、谷氨酸发酵中，加速DCA循环有利于产物积累。 6、发酵生产单细胞蛋白，需要供氧。 7、在发酵过程中，随着通气量的提高，溶氧系数也增大。 8、为了提高发酵效率及便于控制，在整个发酵期内，我们要选定一个最适温度， 控制发酵在该温度下进行。 9、一般来说，种子培养基的碳氮比低于发酵培养基的碳氮比。 10、消毒不一定能达到灭菌的要求，而灭菌则可达到消毒的目的。 每题1分 四、简答：（40分，每题5分） 1、微生物工程的发展经历了哪几个时期？ 答：1.自然发酵时期（1分） 2.纯培养技术的建立（1分） 3.通气搅拌好气性发酵工程技术建立（1分） 4.人工诱变育种与代谢调控发酵工程技术的建立（1分） 5.发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立 6.基因工程阶段。或答微生物酶反应生物合成和化学合成反应相结合工 程技术建立。（1分） 2、谷氨酸生产如何防止噬菌体污染？ 答：注意环境卫生（1分），防止菌种流到发酵罐等设备以外（1分），发酵液必须经灭菌等处理措施才能排放（1分），选育抗噬菌体菌株，将不同生产菌轮流使用（1分），定期进行菌种复壮，注意检查溶原菌。
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发酵工程试题库 一、名词解释 1.代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用中间代谢产物过量积累，这种发酵 称为代谢控制发酵。 2.临界氧浓度：微生物的耗氧速率受发酵液中氧的浓度的影响，各种微生物对发酵液中溶氧浓度 有一个最低要求，这一溶氧浓度叫做临界氧浓度。 3.固定化酶：在酶促反应过程中，将酶定位或限制在一定的空间范围内，使其在反应后易于与反 应物和产物分开，从而达到反复使用和连续化生产的新型酶制剂。 4.营养缺陷型突变株：指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力，在培养基中若不外加这种营 养成分就不能正常生长的变异菌株。 5.巴氏消毒法：将物料加热至60℃维持60min，以杀死不耐高温的物料中的微生物营养细胞。 6.发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，或直接把微生物应用于 工业生产过程，为人类生产有用产品的一种技术。 7.初级代谢产物：微生物细胞在其对数生长期所产生的产物，往往是细胞生长和繁殖中所必需的 物质，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合物聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋 白质、脂类和核酸等，这些化合物称为初级代谢产物。 8.培养基：是人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。根据微生物对 营养的要求，培养基都基本包括碳源、氮源、无机盐、生长因子和水分，此外，还应根据微生物 的要求，有一定的酸碱度和渗透压。 9.发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式。或者更严格地说，发 酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精 并放出二氧化碳，同时获得能量。 10.酵母的第三型发酵，又称碱法甘油发酵。即在碱性条件下（pH7.6），2分子乙醛发生歧化反 应，生成1分子乙醇和1分子乙酸，而磷酸二羟丙酮则还原为甘油。总反应式：2葡萄糖 + H2O 2甘油 + 乙醇 + 乙酸 + 2CO2 11.DE值（葡萄糖值）：表示淀粉水解程度及糖化程度，指葡萄糖（所有测定的还原糖都当作葡 萄糖来计算）占干物质的百分率。 12.发酵热：引起发酵过程温度变化的原因是发酵过程所产生的热量，称为发酵热。发酵热包括生 物热、搅拌热、蒸发(汽化)热和辐射热等。 13.生物膜法废水处理：使微生物群体附着在固体介质（滤料）的表面形成生物膜，废水与生物膜 接触过程中，有机污染物质被吸附且氧化分解，使废水得到净化的废水处理方法。 14.耗氧速率：指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，单位为mmolO2/L?h。 15.酶合成调节：酶合成的调节是通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制，这类调 节在基因转录水平上进行。酶合成调节主要有酶的诱导和酶的阻遏两种类型。 16.呼吸强度：指单位重量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量，单位为mmolO2/g干菌体?h。 17.连续培养：是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从 而使发酵罐内的液量维持恒定，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法。 18.固定化技术: 通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，并保持其固有 的催化活性，使其活性能被反复利用的技术。 19.BOD：指1L废水中的有机污染物在好氧微生物作用下进行氧化分解时所消耗的溶氧量。实际测 定水样在20℃下培养5d的需氧量BOD5。 20.碳源：凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质，统称为碳源。 21.酶活性调节：通过改变酶分子的活性来调节代谢速度的调节方式称为酶活性的调节，是发生在 蛋白质水平上的调节。
1.发酵工程的主要内容发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制 2.根据微生物与氧的关系，发酵可分为__需氧发酵_和_厌氧发酵__两大类。 3.在无氧条件下能将丙酮酸分子转变成乙醇分子的微生物是___酵母__。 4.诱发突变的方法分为物理方法和化学方法，物理方法主要是紫外线_，x射线_，B射线_和_激光__；化学诱变剂包括_碱基类似物， _烷化剂__ 和 _吖啶色素_ 。 5.消毒和灭菌的区别在于前者是杀死或除去病原微生物营养体细胞，而后者则指杀死包括芽孢在内的所有微生物。 6.紫外线照射能使 DNA 产生胸腺嘧啶二聚体，从而导致 DNA 复制产生错误；用紫外线诱变微生物应在红灯条件下进行，以防止光复活效应现象的产生。 7.巴斯德效应的本质是能荷调节，表现为呼吸抑制发酵。 8.乳酸发酵一般要在无氧条件下进行,它可分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵_。 1.根据不同的分类原则，工业发酵可分为若干类型。如按发酵形式来区分，有 传统工艺发酵和现代工业发酵；按发酵培养基的物理性状来区分，有固态发酵、半固态发酵和液态发酵；按发酵工艺流程来区分，有分批式发酵、连续式发酵和流加式发酵；按发酵过程中对氧的不同需求来区分，有厌氧发酵和需氧发酵。 2.发酵工业上常用的微生物有细菌（如枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、 乳酸菌、状芽孢杆菌）、酵母菌、霉菌（如根霉、曲霉）和放线菌四大类群。 3.微生物群体的生长过程，大致可划分为４个阶段：延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。 4.微生物生长所需的基本营养物质有碳源、氮源、无机盐类、生长因子和水分。 5.发酵工业生产中的碳源主要是糖类和淀粉，如葡萄糖、玉米、大米、 大麦、高梁、麸皮等。氮源主要是玉米浆、花生饼粉等有机氮源，也有尿素、硫酸铵、硝酸铵等无机氮液。 6.筛选新菌种的具体步骤大体可分为采样、增殖培养、纯种分离、发酵试验、性能测定等。 7.菌种的选育方法常用的有新菌种的分离与筛选、诱变育种和基因重组育种。 8.常见的菌种保藏方法有：斜面转接保藏法、液体石蜡保藏法、 砂土管保藏法、冷冻干燥保藏法和液氮保藏法。 9.培养基的种类繁多，一般可根据其营养物质的不同来源分为合成培养基、天然培养基和半合成培养基，根据培养基的不同用途分为基础培养基、增殖培养基、鉴别培养基和选择培养基；根据培养基的物理状态的不同分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基。在工业发酵中，依据生产流程和作用的不同分为斜面培养基、种子培养基以及发酵培养基。 11.发酵生产中常用的除菌方法有高压蒸汽灭菌法、巴斯德消毒法、空气过滤除菌法、、辐射灭菌法和化学试剂消毒等 1、获得纯培养的方法有：平板划线法、平板稀释法、组织分离法 等方法。 的目的通常是为了__ 中和有机酸，调节PH _。 2、液体培养基中加入CaCO ３
第一章：微生物代谢 小结：1、能量代谢是生物新陈代谢的核心 2、化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段，依据受体的不 同将生物氧化分为三种：呼吸、无氧呼吸和发酵 3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP，产能少，生长得率极低 4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP，包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和 紫膜光合磷酸化三种 5、微生物具有固氮作用 复习题： 1、名词解释： 生物氧化：在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。 有氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以分子氧作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程 无氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以氧化型化合物作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程 发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。 电子传递链（呼吸链）：多种递电子体或递氢体按次序排列的连接情况。生物氧化过程中各物质氧化脱下的氢，大多由辅酶接受，这些还原性辅酶的氢在线粒体内膜上经一系列递电子体(或递氢体)形成的连锁链，逐步传送到氧分子而生成水。此种连锁过程与细胞内呼吸过程密切相关。植物的叶绿体中则存在光合电子传递链以传递电子，完成光合作用中水分解出氧，形成NADPH的过程。 光和磷酸化（循环/非循环）：一种存在于厌氧光合细菌中的利用光能产生ATP的磷酸化反应，由于它是一种在光驱动下通过电子的循环式传递而完成的磷酸化，故称循环光合磷酸化。 生物固氮：生物固氮是指分子氮通过固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的过程。 自生/共生/联合固氮菌：自生固氮菌：独立进行固氮，但并不将氨释放到环境中，而是合成氨基酸；固氮效率较低。共生固氮菌：与其他生物形成共生体，在共生体内进行固氮；将固氮产物氨，通过根瘤细胞酶系统的作用，及时运送给植物体各部，直接为共生体提供氮源。共生固氮菌：与其他生物形成共生体，在共生体内进行固氮；将固氮产物氨，通过根瘤细胞酶系统的作用，及时运送给植物体各部，直接为共生体提供氮源。 2、微生物代谢的特点是什么？ 1)代谢旺盛； 2)代谢极为多样化； 3)代谢的严格调解和灵活性。光能型微生物产能：光和磷酸作用产能；植物型（蓝细 菌）：放养性光合作用；化能异养微生物产能：氧化磷酸化作用；发酵型产能：（最终电子受体为有机物）；呼吸型产能：有氧呼吸和无氧呼吸；化能自养微生物产能：通过氧化物及氧化物（电子呼吸链产能）。