分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较

现代生物技术概论一、名词解释；生物技术基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程限制性内切核酸酶同裂酶同尾酶 DNA重组技术假基因体细胞杂交转化子和重组子花药培养生物信息学二、填空题：1、细胞工程就是在（）上研究、开发、利用各类细胞的工程，即人们根据科学设计改变（），并通过（），大量培养（）乃至（）的技术。

2、形成平末端的方法有（），（），（）。

3、DNA含有四种杂环碱基，即（）、（）、（）与（）。

4、根据搅拌的方式不同，好氧发酵设备又可分为（）（）。

5、酶的制备流程一般包括（）（）（）（）（）（）六个步骤。

6、DNA片段重组连接时，如要克隆PCR产物，PCR产物可直接用（）连接，而无须用（）处理。

7、需要部分酶切时可采取的方法有（1）（）、（2）（）、（3）（）8、在动物细胞组织培养中，专为大量培养哺乳动物细胞设计的方法有：（）、（）和（）。

9、限制酶命名采用Smith和A thens提议的方案，第一个字母大写取自来源细菌的（）；第二、三个字母取自来源细菌的（）；第四个字母（如果有）取自来源菌的（），如果一个菌株中有几种限制性内切酶，则在代表菌株的字母后用（）表示。

10、限制酶识别序列为n个碱基，则其切割频率的理论值应是（）11、动物细胞工程是细胞工程的一个重要的分支，它主要从（）和（）的层次，根据人类的需要，探索、改造（）和大量培养细胞和动物本身来收获（）。

12、1975年Kohler和Milstein肿瘤细胞融合，获得（），并由此获得1984年诺贝尔生理学与医学奖。

13、1997年人的干细胞被首次培养成功，从而科学家开始了“定制”器官救助生命的（），即（）。

14、发酵工业生产上常用的微生物主要有（）（）（）（）。

15、重组DNA导入植物细胞常采用农杆菌介导的（）（）（）（）。

导入动物细胞常用的方法有（）介导的（）（）（）等。

16、筛选克隆子常采用克隆子携带的（）（）等方法。

17、评价固定化酶的指标有（）（）（）。

发酵生产技术题库一、名词解释：1.发酵工程应用微生物学的相关自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会服务的一门学科。

2．碳源凡是构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质。

3．氮源凡是构成微生物细胞的原生质体或代谢产物中氮素来源的营养物质。

4．前体某些化合物加入到发酵培养基中，能被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，其自身结构并无多大变化，但是产量却因前体的加入有较大提高5．天然培养基用各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质以及天然的含有丰富营养的有机物质制成的培养基。

6.培养基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物质。

7．种子培养基包括摇瓶种子和种子罐种子培养基，是适合微生物菌体生长的培养基，目地是为下一步发酵提供数量较多、强壮而整齐的种子细胞。

8.生长因子凡是调节微生物代谢产物活动的微量有机物统称为生长因子，一般为B族维生素9．灭菌用物理或化学的方法杀死或除去物体表面或内部的所有微生物，包括营养细胞、细胞芽孢和孢子。

10.消毒指用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的部分病源微生物，使之不再发生危害。

11.干热灭菌是指相对湿度在20%以下的高热，有火焰灼烧灭菌和热空气灭菌。

12.湿热灭菌在实验室或工业生产中，对培养基、管道、设备的灭菌，通常采用蒸汽加热到一定温度，并保温一段时间的灭菌方法。

13．实罐灭菌（实消）将培养基置于反应器中用蒸汽加热，达到一定温度并维持一段时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵。

14．连续灭菌（连消）将培养基在罐外连续进行加热、维持和冷却然后进入到发酵罐。

15．空罐灭菌（空消）通入饱和蒸汽于未加培养基的发酵罐体内进行湿热灭菌的操作。

16.无菌空气指通过除菌处理使空气中的含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小的机会。

17.自然选育对微生物细胞群体不经过人工处理而直接进行筛选的育种方法，又称为单菌落分离。

1.间歇培养或分批培养：微生物在化学成分一定的培养基中进行培养。

同步培养：培养基中所有细胞处于同一生长阶段，群体与个体的行为一致。

2.芽孢：某些细菌在生长的一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具有较强抗性的休眠体。

3.伴孢晶体：有些芽孢杆菌在形成芽孢的同时，在细胞内产生晶体状内含物。

4.连续培养：在对数生长期的培养容器中不断加入新鲜的培养基，同时不断放出代谢物，使微生物所需的营养及时得到补充，有害的代谢产物及时排除，菌体的生长不受影响。

5.发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。

6.原生质体融合：通过人工的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并产生重组子的过程。

7.营养缺陷型菌株：野生菌株经过人工诱变处理后，丧失了合成某种营养物质的能力，这些菌株生长的培养基中必需添加该种营养物质。

8.接合：通过供体菌和受体菌的细胞直接接触、传递大段DNA（包括质粒）遗传信息的现象。

整合：外来DNA片段插入染色体中的过程。

9.转导：借助噬菌体，把供体细胞中DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。

10.转染：将病毒的DNA（或RNA）人为地抽提分离出来，用它来感染感受态的受体细胞，并进而产生正常病毒的后代，是特殊的“转化”。

11.转化：某一基因型的细胞直接从周围介质中吸收另一基因型细胞的DNA，并将它整合到自己的基因组中，造成基因型和表型发生相应变化的现象。

12.巴斯德效应：指在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,抑制糖酵解的现象。

13.半合成抗生素：通过人工化学合成的方法对它的结构进行修饰与改造，把它的“短板”弥补上，扬长避短，发挥更好的效力。

因为是基于它原有的结构作为起始原料。

14.组成酶：它的合成与环境无关，随菌体形成而合成，是细胞固有酶，在菌体内的含量相对稳定。

15.诱导酶：只有在环境中存在诱导剂时，才开始合成，一旦环境中没有了诱导剂，合成就终止。

图表比较分批发酵、连续(流加)发酵与分批补料发酵优缺点? 表一:分批发酵、连续(流加)发酵与分批补料发酵简单比较呼吸作用与发酵的根本区别在于:电子受体不就是将电子直接传递给底物本身的中间产物,而就是交给电子传递系统,并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。

4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染,应如何处理？答:发酵过程杂菌污染的途径有1、种子带菌,2、培养基及设备消毒不够,3、设备破损,4、空气系统,5、操作不当(取样、补料、消泡、控制)等。

(2分)如出现杂菌污染,应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理,(1分)如:1、种子带杂菌——灭菌,排掉。

(0、5分)2、发酵前期——严重:实消后补种、料。

不严重:运转并观察。

(0、5分)3、发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质,再做处理。

(0、5分)4、发酵后期——同中期,并考虑产率与成本关系,考虑放罐。

(0、5分)5、连续发酵有何优缺点？答:(1)、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。

(1分) (2)、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。

(1分)(3)、发酵稳定、便于管理。

(1分)缺点:营养利用率略低、控制要求高。

(2分)6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？答:摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比,增加摇床转速,不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。

(3分)发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型,增加高径比,适当提高通气量,适当提高搅拌速度(搅拌罐)等方法。

(3分)6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？答:泡沫对发酵的影响有:(1)泡沫持久存在,妨碍CO2的排除,影响微生物对氧的吸收,破坏正常生理代谢,不利发酵与生物合成。

(2)泡沫大量产生,使发酵罐有效容积大大减少,影响设备利用率。

(3)泡沫过多,控制不好,会引起大量跑料,造成浪费与环境污染(4)泡沫升到灌顶,可能从轴封渗出,增加染菌机会(5)泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。

现代生物技术作业课后习题解答1.现代生物技术是一项高新技术，它具有高新技术的“六高”特征是指哪“六高”？高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能。

2.什么是生物技术，它包括那些基本的内容？它对人类社会将产生怎样的影响？生物技术，有时也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。

生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。

它主要包括发酵技术和现代生物技术。

其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。

生物技术设计人类各个的层面，大到人类基因组的研究，小到我们平时吃到的米饭，在医药、动植物设计广泛，在电子产品中也有运用到生物技术。

3.为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？因为生物技术设计到很多个方面，有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等，不仅仅是局限于生物这一方面，例如研究使用到了高科技电子设备，两者必须结合才能进行研究，生物分子学也被运用到计算机的研发中去。

4.简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的关系。

现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而加快发展起来的。

两者的差别：传统生物技术的研究水平是细胞或组织水平，现代生物技术的研究水平是在分子水平。

两者的关系：现代生物技术的研究是以传统生物技术为基础。

现代生物技术的研究能够促进传统生物技术研究。

5. 生物技术的应用包括那些领域？其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子二、基因工程1. 基因工程研究的理论依据是什么？不同基因具有相同的物质基础；基因是可以切割的；基因是可以转移的；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。

图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点表一：分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵简单比较呼吸作用与发酵的根本区别在于： 电子受体不是将电子直接传递给底物本身的中间产物， 而是交给电子传递系统，并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。

4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染，应如何处理？ 答：发酵过程杂菌污染的途径有1•种子带菌，2•培养基及设备消毒不够，3•设备破损，4•空气系统，5•操作不当（取样、补料、消泡、控制）等。

（2分）如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理， （1分）如：1•种子带杂菌——灭菌，排掉。

（0.5分）2•发酵前期一一严重：实消后补种、料。

不严重：运转并观察。

（0.5分） 3•发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质，再做处理。

（0.5分）4•发酵后期——同中期，并考虑产率与成本关系，考虑放罐。

（0.5分） 5、连续发酵有何优缺点？答：（1 ）、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。

（2）、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。

（1分）（3）、发酵稳定、便于管理。

（1 分） 缺点：营养利用率略低、控制要求高。

（2 分）（1 分）6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？答：摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。

（3 分）发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度（搅拌罐）等方法。

（3 分）6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？答：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍C02的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。

（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。

（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会（5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。

发酵工程知识点绪论1.传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。

1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。

”2.生化和生理学意义的发酵：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CO2。

3.工业上的发酵：在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞（动、植物细胞）的培养，统称为发酵。

包括：1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。

2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。

产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶以及转化产物等。

现代生物技术─分子生物学与发酵工程氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术切断支路代谢转折点: 酶的活力调控, 酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏) →解除菌体自身的反馈调节,提高终产物水平。

细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物：增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。

三、发酵工程的组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵控制、下游工程四、微生物发酵产品的类型:1,菌体、酶，2 初级代谢产物，3 次级代谢产物，4 外源物质转化产物。

五、发酵方法的类别与流程（1）类别：根据对氧的需要区分：厌氧和好氧发酵根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵按发酵原料来区分: 糖类物质发酵, 石油发酵, 废水发酵按发酵产物区分：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、酶制剂发酵(2)发酵流程：保藏菌种---活化---扩大培养---种子罐---主发酵---产物分离纯化---成品第二章菌种选育理论与技术微生物的特点有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能在极端的环境下生长常见的工业微生物（一）抗生素生产有关的微生物（二）氨基酸生产有关的微生物（三）食品酶制剂生产有关的微生物a-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌和地衣牙孢杆菌工业化菌种的要求1生产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）2能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物3有关合成产物的途径尽能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强4遗传性能要相对稳定5不易感染它种微生物或噬菌体6生产特性要符合工艺要求一、育种的目的（一）科研方面1．获得有遗传标记的菌株；2．得到生物合成阻断变株，以研究抗生素生物合成途径。

发酵工程原理及应用一、填空1. 技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期。

2. 技术的建立时发酵工业发展史上的第二个转折点。

3. 技术的建立，是发酵技术发展的第三个转折点。

4.浅盘固体发酵的厚度一般为 cm。

5. 按发酵工艺流程分为、和连续发酵。

6.就类型来说，发酵罐是指带有通气和机械搅拌装置的发酵罐，是工业生产中最常用的发酵罐。

7.常用的轴封有和轴封两种。

8.空气分布器两种分别是和。

9.发酵罐放大方法有经验放大法、、、数学模型法。

10.空气流量放大，以VVM相等的原则放大，ws2/ws1比值是。

11.空气流量放大，以Ws相等的原则放大，VVM2/VVM1等于。

12.空气流量放大，以KLa相等的原则放大， VVM2/VVM1等于。

13.发酵设计时，非几何放大多用于菌株对敏感的发酵放大设计。

14. 分批发酵、连续发酵、补料发酵比较，当发酵采用的微生物不受底物抑制，具有较强的基质转化能力和生产效率时，可采用发酵。

15.分批发酵、连续发酵、补料发酵比较，发酵微生物能高效地利用基质、菌种遗传性能稳定及抗杂菌污染能力强，可采用发酵。

16.分批发酵、连续发酵、补料发酵比较，以发酵后处理成本为主的发酵可采用发酵。

17.生产效率有和两种表示方法。

18.从土壤中分离出的固氮菌，用技术判断这类菌是否有荚膜。

19.发酵过程的溶氧参数，生长阶段要求，生产阶段满足。

20.酶的调节控制有两种方式分别是和。

21.酶合成的调节分为和。

22.酶活性调节分为和。

23.酶活性的抑制主要是反馈抑制，受反馈抑制的调节酶一般是有。

24.细菌转导的类型有和。

25.F因子的四种细胞结构分别是F+、F-、和菌株。

26.F因子的四种细胞结构中，菌株没有性菌毛。

27.Hfr×F-杂交后的受体细胞(或接合子)大多数仍然是。

28.CM培养基又叫培养基，MM培养基又称培养基。

29.对菌株进行诱变时，诱变剂的选择，对于低产或野生菌，往往是首选。

30. 常用在酵母发酵产地和抗生素生产过程中作为碳源。

《生物制药工艺技术》课程教学方案教师：苏艳授课专业生物技术及应用、生物制药技术上课地点授课时间第周学习内容项目6、发酵过程控制（2）工业发酵主要类型及主要控制参数课时8教学目标知识目标 了解发酵过程中各参数：温度、pH、泡沫等对发酵过程的影响。

技能目标能根据不同发酵过程控制发酵参数。

能处理发酵过程中出现的问题。

素质目标培养学生理论联系实际动手操作能力、自主性、创造性、严谨的科学态度；吃苦耐劳、团队协作精神，良好的职业素养。

教学重点难点重点：发酵过程中参数的控制。

难点：发酵过程中参数的选择。

目标群体学生在前面学习了“发酵罐及附属设备的结构”，具备了《应用微生物技术》的基础知识。

教学环境教室教学方法理论讲授时间安排教学过程设计[课型] 理论课：多媒体辅助讲授[组织教学]5分钟演讲，1分钟安全教育[实施新课]讲授：项目6 发酵过程的控制知识目标:•了解发酵过程中各参数对发酵过程的影响。

•掌握发酵过程中各发酵参数的控制。

能力目标:•能根据不同发酵过程控制发酵参数。

•能处理发酵过程中出现的问题。

素质目标:•培养学生理论联系实际动手操作能力、自主性、创造性、严谨的科学态度；吃苦耐劳、团队协作精神。

任务1工业发酵主要类型及主要控制参数一、概述发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。

广义上将发酵看作是微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过特定的代谢转变成所需产物的过程。

微生物培养亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。

两者在工艺过程上大体相同，主要工艺过程为：斜面菌种培养-菌体或孢子悬浮液制备-种子扩大培养-发酵培养-发酵产物与发酵基质分离-提纯与精制-成品。

固态发酵是将微生物接种到经过处理的固体发酵基质上，或将发酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上，通过微生物的代谢活动，使发酵原料转化成发酵产品。

采用固态发酵工艺所需设备简单，不需要结构复杂的发酵堆；操作方法简单，能耗较低，不需要大量的通风和搅拌。