生物工艺学习题集daan

《生物工艺学》一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）诱变选育自然选育生理碱性物质生理酸性物质前体生长因子产物促进剂代谢控制发酵巴斯德效应葡萄糖效应初级代谢产物次级代谢产物临界溶氧浓度发酵热1、诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种2、自然选育：利用微生物在一定的条件下自发变异的原理，通过分离筛选的方法，排除衰变型菌株，从中选择维持原菌生产水平的菌株，并得到纯种。

3、生理碱性物质：若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。

正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。

4、生理酸性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质5、前体：前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

6、生长因子：从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子7产物促进剂：所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂8、代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，是有用的中间代谢产物过量积累，这种发酵称代谢控制发酵。

研究内容：研究微生物的生理代谢规律，即生物合成各种代谢产物的途径和代谢调节机制，环境因素对代谢方向的影响以及改变微生物代谢方向的措施。

9、巴斯德效应：在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。

10、葡萄糖效应：又称葡萄糖阻遏。

葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。

如大肠埃希氏菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基上，在葡萄糖没有被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，不能被利用。

这是因为葡萄糖的分解物引起细胞内cAMP含量降低，启动子释放cAMP–CAP蛋白质,RNA聚合酶不能与乳糖的启动基因结合，以致转录不能发生，直到葡萄糖被利用完，乳糖操纵子才能被转录，形成利用乳糖的酶。

10、发酵热：发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。

在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。

这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。

12、临界溶氧浓度：指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。

13、初级代谢产物：指微生物合成为它们在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。

14、、次级代谢产物：微生物合成的一些在微生物生长和繁殖中功能不明确的化合物。

如抗生素、酶抑制剂、色素等。

二、填空题（，共20空，每空0.5分，共10分）1自然界分离微生物的一般操作是_土样的采取____、__预处理___、_培养__、__菌落的选择及鉴定__2从环境中分离目的微生物时，进行富集的目的是____让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。

3菌种选育分子改造的目的是_ 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。

4培养基成分选择的原则是_菌体的同化能力____、____代谢的阻遏与诱导_____、__合适的C 、N比____、_PH的要求___5种子扩大培养的目的是种子量的需要_____、__菌种的驯化______、_缩短发酵时间、保证生产水平____与要求__总量与浓度能满足要求_、_生理状态稳定____、__活力强，移种至发酵后能迅速生长__、___无杂菌污染____6种子扩大培养的一般步骤_斜面菌种制备___、_一级种子培养、二级种子培养、发酵___。

7在酿酒过程中影响杂醇油生成的原因是____菌种_、___培养基____、_发酵条件。

8谷氨酸发酵的三个关键点是__柠檬酸合成酶___、__乌头酸梅___异柠檬酸脱氢酶___。

9发酵过程温度选择的依据有根据菌种及生长阶段_____、_根据培养条件__、__根据菌生长情况10设备渗漏___、__空气带菌__、_种子带菌___、_灭菌不彻底___、_技术管理部善___是引起杂菌污染的原因。

11. 发酵中泡沫生成的原因是__通气搅拌的强烈程度______、_培养基配比与原料的组成_、__菌种、种子质量、接种量__和___灭菌质量。

12. 采用__辐射灭菌___、_加热灭菌_____、___静电除菌_____和__介质过滤除菌进行空气除菌。

13. 发酵醪中获得产物分为___菌体__、____酶____和__代谢产物____三大类。

三、问答题（共5题，每题12分，共60分）第二章菌种的来源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？1能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2 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3 遗传性能要相对稳定4 不易感染它种微生物或噬菌体5 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）6 生产特性要符合工艺要求3.自然界分离微生物的一般操作步骤？土样的采取预处理培养菌落选择产品的鉴定4. 从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。

5. 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6.什么叫自然选育？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。

自然选育在工业生产上的意义：自然选育可以有效地用于高性能突变株的分离。

然选育虽然突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。

7. 什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？诱变育种是采用物理、化学诱变因素是微生物DNA上的碱基发生改变，而排列错误的DNA模板形成异常的遗产信息，造成某些蛋白质结构变异，导致细胞功能的改变。

诱变剂物理因素：紫外线、X-、γ-射线、化学诱变剂：烷化剂、碱基类似物、吖啶类化合第三章发酵培养基8. 什么是培养基?发酵培养基的特点和要求？培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。

同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。

发酵培养基的要求①培养基能够满足产物最经济的合成②发酵后所形成的副产物尽可能的少③培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。

④所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。

9. 常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？碳源：葡萄糖糖蜜淀粉糊精糖类：碳源:糖类（淀粉、葡萄糖、蔗糖等）、油脂（动、植物油）、有机酸（琥珀酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）。

葡萄糖，所有的微生物都能利用葡萄糖，但是会引起葡萄糖效应糖蜜，是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。

主要含有蔗糖，总糖可达50%～75%。

一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。

除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。

淀粉、糊精，缺点：难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α-淀粉酶。

成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。

优点：来源广泛、价格低，可以解除葡萄糖效应。

10. 什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺;若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。

正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。

11. 什么是前体？前体添加的方式？前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

添加方式流加法12. 什么是生长因子？生长因子的来源？从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子有机碳源是生长因子的主要来源13. 什么是产物促进剂？产物促进剂举例？所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂如吐温14. 培养基成分选择的原则是什么？1菌种的同化能力2代谢的阻遏与诱导3合适的C、N比4PH的要求第四章种子的扩大培养15. 什么是种子的扩大培养？种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。

这些纯种培养物称为种子16. 种子扩大培养的目的与要求？目的：接种量的需要菌种的驯化缩短发酵时间、保证生产水平要求：1总量及浓度能满足要求2生理状况稳定，个体与群体3活力强，移种至发酵后，能够迅速生长4无杂菌污染17. 种子扩大培养的一般步骤？休眠孢子→母斜面活化→摇瓶种子或茄子瓶斜面或固体培养基孢子→一级种子罐→二级种子罐→发酵罐18. 在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？实验室阶段在原料方面，实验室种子培养阶段，规模一般比较小，因此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。

生产车间阶段在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，这有两个方面的原因: 1）成本2）驯化第五章糖兼气性发酵产物积累机制19什么是代谢控制发酵？代谢控制发酵的研究内容是什么？人为地改变微生物的代谢调控机制，是有用的中间代谢产物过量积累，这种发酵称代谢控制发酵。

研究内容：研究微生物的生理代谢规律，即生物合成各种代谢产物的途径和代谢调节机制，环境因素对代谢方向的影响以及改变微生物代谢方向的措施。

20简述糖酵解的调节机制21什么是巴斯德效应？巴斯德效应的机制是什么？在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。