绪论:
1.微生物工程: 微生物工程是渗透有工程学的微生物学, 是发酵技术工程化的发展。
2.微生物反应过程的特点:
优点: ( 与化学工程相比)
1、生产过程一般在常温常压下进行, 操作条件温和, 不需考虑防爆问题, 一种设备具有多种用途。
2、原料以碳水化合物为主, 不含有毒物质。
3、生产过程是以生命体的自动调节方式进行的, 因此多个反应就象一个反应一样, 可在单一设备( 发酵罐) 中进行。
4、能容易地生产复杂的高分子化合物, 如酶、光学活性体等。
5、能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应, 如氧化、还原、官能团导入等。
6、生产产品的生物体本身也是发酵产物, 富含维生素、蛋白质、酶等有用物质; 除特殊情况外, 培养液一般不会对人和动物造成危害。
7、经过微生物菌种改良, 能够利用原有设备使生产飞跃上升。
缺点: 1、底物不能完全转化成目的产物, 副产物的产生不可避免, 因而造成提取和精制困难, 这是当前发酵行业下游操作落后的原因之一。
2、微生物反应是活细胞的反应, 产物的获得除受环境因素影响外, 也受细胞内因素的影响, 且菌体易发生变异。
3、原料是农副产品, 虽然价廉, 但质量波动较大。
4、生产前准备工作量大, 花费高, 相对化学反应而言, 反应器效率低。
5、一般底物浓度不能过高, 且要在无杂菌污染情况下进行。
6、发酵废水常具有较高的BOD 和COD, 需处理后排放。
3.微生物工程发展简史
传统的微生物发酵技术——天然发酵
第二代( 近代) 微生物发酵技术——深层培养技术
第三代发酵技术——微生物工程
红细胞生成素(治疗贫血)生长激素( 促进生长)胰岛素(治疗糖尿病)干扰素(抗病毒、抗肿瘤)
单细胞蛋白SCP( 酵母、真菌等)
4.微生物工程产品类型
1、微生物菌体的发酵:SCP、药用真菌( 冬虫夏草、茯苓等) 生物防治制剂( 如苏云金杆菌)
活性乳制剂
2.微生物酶发酵:各种酶制剂(糖化酶、氨基酰化酶( DL氨基酸光学拆分) 、蛋白酶、脂肪酶等)
3、微生物代谢产物发酵:
初级代谢产物:与菌体生长相伴随的产物。氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂
菌体对其合成反馈控制严密, 一般不过量积累
次级代谢产物: 与菌体生长不相伴随, 以初级代谢产物为原料而合成。
抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等结构常较复杂对环境条件敏感
4、微生物的生物转化
5、微生物特殊机能的利用
5.微生物工程的内容: 微生物工程基本上可分为发酵和提取两部分。
发酵部分也称发酵工程, 是微生物反应过程;
提取部分也称后处理, 或下游加工技术。
第一章微生物工程菌种
1.发酵工业对微生物菌种的要求: 1、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长, 并形成所需的代谢产物, 产量高。2、能够在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵, 且所需酶活力高。3、根据代谢控制的要求, 选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株。
4、选育抗噬菌体能力强的菌株, 使其不易感染噬菌体。
5、菌种纯粹, 不易变异退化, 以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
6、菌种不是病原菌, 不产生有害的生物活性物质和毒素, 以保证安全。
2.发酵工业中常见微生物菌种
细菌: 枯草芽孢杆菌: 能产生大量淀粉酶和蛋白酶。
大肠杆菌( Escherichia coli): 制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等。
乳酸杆菌 (Lactobacillus sp.): 革兰氏阳性, 无芽孢, 厌氧或兼性厌氧。
丙酮丁醇梭菌: 专性厌氧发酵生产丙酮丁醇。
肠膜状明串珠菌: 糖厂有害菌
棒状杆菌 : 生产谷氨酸等
放线菌: 因其菌落呈放射状而得名。酵母菌: 单细胞真核霉菌
3.凡能引起生物体遗传物质发生变异的因素, 统称诱变剂。
4.菌种保藏:
保藏方法:1、斜面冰箱保藏法 2、沙土管保藏法
3、菌丝速冻法
4、石蜡油封存法
5、真空冷冻干燥保藏法
6、液氮超低温保藏法
第二章微生物的代谢调控与代谢工程
1.微生物自我调节的部位: 1、养分吸收分泌的通道。2、限制基质与酶的接近。
3、代谢途径通量的控制。
微生物控制代谢物流的方法有两种: 调节现有酶的量、改变已有酶分子的活性微生物自我调节的三个部位实际上也就是三个类型, 但都涉及到酶促反应调节。酶促调节的方式包括酶活性调节和酶合成调节两大类。
2.酶活性调节: 酶活性的调节方式: 共价修饰, 变(别)构效应, 缔合与解离, 竞争性抑制
共价修饰: 指蛋白质分子中的一个或多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或解开, 使其活性改变的作用。共价修饰分可逆和不可逆两种
蛋白质的共价结合部位一般为丝氨酸残基的-CH2OH
变构控制: 是指一种小分子物质与一种蛋白质分子发生可逆的相互作用, 导致这种蛋白质的构象发生改变, 从而改变这种蛋白质与第三种分子的相互作用。变构蛋白是表现变构效应的蛋白, 如阻遏蛋白
具有变构作用的酶称作变构酶
激活、抑制两个矛盾的过程; 普遍存在于微生物代谢中。
缔合与解离: 能进行这种转变的蛋白质由多个亚基组成; 蛋白质活化与钝化是经过亚基缔合与解离实现的;
竞争性抑制: 一些蛋白质的生物活性受代谢物的竞争性抑制
有些酶受反应过程产物的竞争性抑制
3.酶合成的调节: 凡是能促进酶合成的调节称为诱导; 而能阻碍酶合成的调节称为阻遏。
同调节酶的活性的反馈抑制等相比, 经过调节酶的合成而实现代谢调节的方式是一类较间接而缓慢的调节方式; 其优点是经过阻止酶的过量合成, 有利于节约生物合成的原料和能量。
4.酶合成调节的类型: 诱导阻遏( 末端产物阻遏, 分解代谢产物阻遏)
5.酶合成的诱导: 组成酶: 不依赖于酶底物或类似物的存在而合成( 如葡萄糖转化为丙酮酸过程中的各种酶)
诱导酶: 依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成( 如大肠杆菌乳糖利用酶)
诱导剂能够是诱导酶的底物, 也可是底物的结构类似物。
诱导剂也能够不是该酶的作用底物。
酶的作用底物不一定有诱导作用。
酶的诱导可分两种: 1) 同时诱导
当诱导物加入后, 同时或几乎同时诱导几种酶的合成; 主要存在于短的代谢途径中。
2）顺序诱导先合成能分解底物的酶, 再依次合成分解各中间代谢物的酶, 以达到对较复杂代谢途径的分段调节。
6.酶合成的阻遏(repression):
末端产物阻遏 (end-product repression): 指由某代谢途径末端产物过量积累而引起的阻遏。
普遍存在于氨基酸核苷酸生物合成途径中。
分解代谢物阻遏 (catabolite repression): 是指两种碳源( 或氮源) 分解底
物同时存在时, 细胞利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关分解酶合成的现象。
这种抑制青霉素合成及乳糖利用的现象, 起初认为只有葡萄糖才会产生, 故称为葡萄糖效应。所有能够迅速利用或代谢的能源, 都能阻遏异化另一种被缓慢利用能源所需酶的合成。
阻遏作用并非快速利用的碳源( 或氮源) 本身作用的结果; 而是其分解代谢过程中所产生的中间代谢物引起;
7.酶合成调节的分子机制: 当前认为, 由Monod和Jacob提出的操纵子假说能较好地解释酶合成的诱导和阻遏。
操纵子: 启动基因(promoter) 操纵基因(operator) 结构基因(structural gene)
诱导型操纵子( inducible operon) 阻遏型操纵子( repressible operon) 调节基因(regulator gene): 一般位于相应操纵子的附近, 也可远离操纵子; 编码组成型调节蛋白。
调节蛋白(regulatory protein)是一类变构蛋白, 有两个特殊位点, 其一可与操纵基因结合, 另一位点可与效应物结合。
调节蛋白有两种: 阻遏物(repressor):能在没有诱导物时与操纵基因结合。
阻遏物蛋白( aporepressor) : 只能在辅阻遏物存在时才能与操纵基因结合。效应物(effector): 指一类低分子质量的信号物质( 如糖类及其衍生物、氨基酸、核苷酸等) 。
诱导物(inducer) 辅阻遏物(corepressor)
酶的诱导机制: (以E.coli乳糖操纵子为例)
乳糖操纵子是负调节的代表, 在缺乏乳糖等诱导物时, 由调节基因(lacI)编码的调节蛋白( 即lac阻遏物) 一直结合在操纵基因上, 抑制着结构基因转录的进行。
末端产物(反馈)阻遏机制:(以色氨酸操纵子为例)
色氨酸操纵子的阻遏是对合成代谢酶类进行正调节的典例。
分解代谢阻遏机制: (以葡萄糖分解代谢物对乳糖分解酶的阻遏为例) 双重调控RNA水平的调节机制: 弱化子的弱化调节
不是使正在转录的过程全部在中途停止, 故称弱化作用(attenuation)。
色氨酸合成代谢调节中存在反馈抑制, 反馈阻遏, 弱化调节, 表明了微生物代谢调节的复杂性。
8.二元调节系统: 近年来越来越多的二元调节系统在原核微生物中被发现
含有两种蛋白: 传感器( 或发射器) 跨膜蛋白
调节器( 或接受器) 可溶性蛋白
9.分支生物合成途径的调节
同工酶( isoenzyme) 调节: 某一分支途径中的第一步反应可由多种酶催化, 但这些酶受不同的终产物的反馈调节. (酶的分子结构不同)。
协同反馈调节(concerted feedback regulation)
需有一种以上终产物的过量存在方有明显的效果; 单个终产物过量, 不产生或只产生很小的影响。
累加反馈调节 (cumulative feedback regulation): 每一种末端产物过量只能部分抑制或阻遏, 总的效果是累加的。
增效反馈调节 (cooperative feedback regulation): 代谢途径中任一末端产物过量时, 仅部分抑制共同反应中第一个酶的活性, 但两个末端产物同时过量时, 其抑制作用可超过各末端产物产生的抑制作用的总和。
顺序反馈调节 (sequential feedback regulation): 分支途径中几个末端产物抑制分支点后面第一个酶, 使分支点产物积累, 结果分支点产物又反馈抑制共同途径中的第一个酶, 最后使整个代谢途径停止。
联合激活或抑制调节: 由一种生物合成的中间产物参与两个完全独立的、不交叉的合成途径的控制。这种中间体物质浓度的变化会影响这两个独立代谢途径的
《环境工程微生物学》期末考试试卷（A卷） （2002-2003年度上学期） 姓名班级学号成绩 一、选择题（单选或多选，20×2=40） 1、对微生物的概念，以下最正确、最完整的叙述是。 A、微生物是一类个体微小、结构简单，必须借助显微镜才能观察清楚的生物。 B、微生物是一类结构简单，具有单细胞结构，必须借助显微镜才能观察清楚其结构的生物。 C、微生物是一类个体微小、结构简单，具有单细胞结构，必须借助显微镜才能 观察清楚其结构的最低等生物。 D、微生物是一类个体微小、结构简单，具有单细胞、简单多细胞结构或非细胞 结构，必须借助显微镜才能观察清楚其结构的最低等的生物 2、生物五界分类系统包括。 A、原核生物界、原生生物界、真菌界、动物界、植物界。 B、病毒界、原核生物界、真核生物界、动物界、植物界。 C、原核生物界、真核生物界、真菌界、动物界、植物界。 D、病毒界、原核生物界、真核生物界、动物界、植物界。 3、以下微生物属于环境工程微生物范畴的是。 A、病毒、蓝细菌、真细菌、粘细菌。 B、原生动物、蓝细菌、真核藻类、放线菌、粘细菌。 C、微型后生动物、酵母菌、霉菌、真细菌。 D、病毒、螺旋体、细菌、放线菌、 真菌、原生动物、微型后生动物。
4、关于细菌的形态和大小的描述，以下正确的是。 A、细菌的形态包括球菌、杆菌、螺旋菌、丝状菌。 B、杆菌有长杆菌、短杆菌、弧杆菌、链杆菌和芽孢杆菌之分。 C、在任何情况下，细菌的形态都是稳定的。 D、多数球菌的直径为0.5~2.0μm。 5、以下物质属于细胞质内含物的是。 A、细胞膜 B、核糖体 C、荚膜 D、异染粒 E、气泡 6、荚膜具有的功能包括。 A、荚膜可以维持细菌的细胞形态。 B、荚膜为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。 C、荚膜是细菌在其表面分泌的一种粘性物质，它可以保护细菌免受干燥的影响； 当营养缺乏时可以作为碳源和氮源被利用。 D、细菌的荚膜有生物吸附的作用，将废水中有机物、无机物及胶体吸附在细菌体表面上。 7、细菌在固体培养基上的菌落特征是细菌分类鉴定的重要依据，描述菌落特征应包括。 A、菌落的形态 B、菌落的大小 C、菌落的光泽 D、菌落的颜色 E、菌落的质地及透明度 F、菌落的边缘特征 8、古菌具有的特点有。 A、古菌有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞； B、古菌的细胞膜组分大多数是脂蛋白，蛋白质是酸性的；
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 ）
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
微生物工程工艺原理作业习题1 1. 何谓微生物工程？近代微生物工业有哪些特点？ 2. 简述大规模工业生产常用的培养方法。 3. 简述影响种子质量的主要因素。 4. 微生物发酵培养基的碳源、氮源主要包括哪些物质？ 5. 简述淀粉水解糖的制备方法。 6. 简述糖蜜前处理的常用方法。 7. 简述巴斯德效应的机制。 8. 简述柠檬酸生物合成的代谢调节。 9. 谷氨酸发酵的三个关键点是什么？ 10.简述谷氨酸菌种选育模型与控制方法。 11.简述黄色短杆菌赖氨酸生物合成的调节机制。 12.简述赖氨酸生产菌的育种途径。 13.简述产氨短杆菌肌苷酸生物合成的调节机制。 14.简述肌苷酸产生菌的选育原则。 15.何谓“分解产物调节”，试举例说明。 16.简述抗生素生物合成的代谢调节机制。 17.最低培养基与完全培养基。 18.S X Y 所表示的含义及实践意义？ 19.分批培养及其微生物生长的规律？ 20.简述连续培养的特点？ 微生物工程工艺原理作业习题2 21.对发酵罐通风调节的意义？ 22.影响发酵设备氧传递速率的主要因素。 23.发酵过程中进行温控的意义？ 24.发酵液pH 值变化的因素及对发酵液pH 进行调控的主要方法。 25.发酵液泡沫产生的原因及消泡的基本方法。
26.补料的意义及内容。 27.怎样判断发酵罐是否染菌？ 28.对发酵醪的预处理主要包括哪些内容？ 29.离子交换树脂的结构。 30.离子交换树脂的选用原则。 31.影响离子交换速度的主要因素？ 32.以超滤膜为例，简要说明非对称膜的结构特点。 33.电渗析器的工作原理。 34.凝胶层离法的分离原理。 35.影响萃取操作的主要因素？ 36.蒸发浓缩技术中，影响蒸发速度的因素主要有哪些？ 37.结晶分离技术中的结晶方法主要有哪些？ 38.影响干燥速度的因素？ 39.沸腾干燥及喷雾干燥的特点。 40.制备固定化酶的原则？ 41.常用的污水生物处理方法主要有哪几种？
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
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
1、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，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。 2、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 3、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、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 5、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。 6、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. 7、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。 8、什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？ 生产上所不希望看到的，表现为菌株的衰退和生产质量的下降，这种突变成为负突变。 生产上希望看到的，对生产有利，这种突变成为正突变。 结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的中间物（终产物）相似，因而在代谢调节方面可以代替代谢中间物（终产物）的功能，但细胞不能以其作为自身的营养物质。
第一部分微生物工程原理 第一、二章微生物工程概论、生产菌种的来源 SOS生色检测法：利用DNA损伤时，可活化yecA蛋白，进而分解噬菌体的阻遏蛋白，再引起sifA(sulA)基因启动子启动LacZ基因的表达，从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的。 生化诱导分析法(BIA)：采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法。 1、微生物工程的应用领域有？ （1）在食品工业的应用 微生物技术最早开发应用的领域，至今产量和产值仍占微生物工程的首位。食品加工、含醇饮料、发酵乳制品、调味品等 （2）在医药卫生中的应用 抗生素、氨基酸、维生素、生物制品、酶抑制剂 （3）在轻工业中的应用 糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、甘露聚糖酶等 （4）在化工能源中的应用 醇及溶剂、有机酸、多糖、清洁能源等 （5）在农业中的应用 生物农药、生物除草剂、生物增产剂等
（6）在环境保护中的作用 污水处理（厌气法、好气法） （7）在高技术领域中的应用 基因工程的各种工具酶等 2、抗肿瘤药物产生菌的分离原理 临床上有效的抗肿瘤药物大多是直接作用于核酸或抑制核酸生物合成的物质，大部分具有抗菌或抗真菌的活性，现发展出利用微生物筛选作用于DNA 的抗肿瘤药物的方法，如生化诱导分析法、SOS生色检测法 生化诱导分析法（BIA）：采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法。将E.coli lacZ 连接在λ噬菌体的PL启动子下，当DNA损伤时，诱发λ阻遏蛋白CI分解，PL启动子启动lacZ 基因转录，表达出β-半乳糖苷酶。测定β-半乳糖苷酶活性，可检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的存在X-Gal。作显色底物；反应后呈蓝色 SOS生色检测法：利用DNA损伤时，可活化yecA蛋白，进而分解噬菌体的阻遏蛋白，再引起sifA(sulA)基因启动子启动LacZ基因的表达，从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的 3、利用DNA修复能力突变株进行抗肿瘤药物的筛选原理 生物--两个以上的DNA修复基因，一个DNA修复基因损伤或变异，仍能存活，但对能引起DNA损伤的化合物十分敏感，易发生死亡
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，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 发酵工程的内容 它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。 1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 （2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。 （3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。 （4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。 （5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），
（生物科技行业）微生物工 程
微生物工程 壹.名词解释 微生物工程：指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的壹种技术。 拮抗作用：当多种物质联合作用时，其中的壹种物质会通过壹定渠道降低另壹种物质的作用（通常是有害作用），使机体维持平衡状态。例如当人体血糖含量较高时，胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少，俩种激素桔抗作用使血糖的含量降低。当血糖含量较低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，结果是使血糖的含量升高。 生物测定：利用某些生物对某些物质(如维生素、氨基酸)的特殊需要，或对某些物质(如激素、抗生素、药物等)的特殊反应来定性、定量测定这些物质的方法。载体：能够插入核酸片段、能携带外源核酸进入宿主细胞，且在其中进行独立和稳定的自我复制的核酸分子。 质粒：细胞中独立于染色体之外，能够独立复制的共价闭合环状DNA. 菌落原位杂交：是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上，然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。将DNA烘干固定于膜上和放射性同位素标记过的探针杂交，放射自显影检测菌落杂交信号，且和平板上的菌落对位。 效价：抗生素的计量单位，是抗生素等生物制品有效成分含量高低的指标，能够通过仪器的方法测得。 复制起始位点：指在DNA转录时RNA聚合酶和之结合，起始转录的特定核苷酸序列，决定转录起始位点和转录频率。 BOD（生物需氧量）：通常表示水中有机物等需氧污染物质含量的壹个综合指示。水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所
消耗水中溶解氧的总数量。 半连续发酵：指在发酵过程的后期周期性地放出部分含有产物的发酵液，然后再补加相同体积的新鲜培养基的发酵方法。这种发酵能够重复多次。 半连续发酵semi-continuousfermentation：是指在补料－分批发酵的基础上，间歇地放掉部分发酵液的培养方法。 补充发酵：指在发酵过程中以壹定的速率排出成熟的发酵液，同时以相同的速率加入新鲜培养基，使整个发酵过程基本维持在稳定期的发酵方法。 抗生素：是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的壹类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。 下游处理：特指生物工程产品生产程序中的后期加工。指的是生物产品特别是发酵液的分离、纯化、加工、剂型制备等，直至达到产品质量要求的整个处理过程。 二.简答题 1.基因工程在微生物工程的应用表当下哪些方面？每壹方面举例1-2个说明。答：①生产药物疫苗中的引用：这类基因工程药物的生产是当前基因工程最重要的应用领域，发展迅速。例如：有抗肿瘤.抗病毒功能干扰素.白细胞等；用于生理调节的胰岛素和其他生长激素等。 ②改造传统工业发酵菌种：例如生产抗生素.氨基酸.有机酸.酶制剂等，这类菌种基本上都要经过长期的诱变或重组育种，生产性能很难再大幅度的提高。要打破这壹局面，必须使用基因工程的手段才能解决。目前在氨基酸.酶制剂等领域已有大量成功的例子。 ③环境保护：在环境保护方面，利用基因工程可培育同时能分解多种有毒物质
课题22：第五章微生物与发酵工程第三节发酵工程简介 一、【自主学习】 (一)应用发酵工程的生产实例------谷氨酸发酵： 1、常用的谷氨酸产生菌：、等。 2、培养基：（1）按物理性质属培养基；（2）按化学成分属培养基； （3）培养基中除水、无机盐外，碳源由提供，氮源来自，生长因子为。（4）培养液配制完成后，投放到发酵罐中，通入的蒸汽进行灭菌，冷却后，在条件下加入菌种，即为接种。 3、发酵过程： （1）氧气供应：谷氨酸棒状杆菌是菌，因此发酵过程中要不断通入，并搅拌。搅拌的意义是及 。 （2）温度：℃；（3）pH：；（4）时间：h。（二）发酵工程的概念和内容： 1、概念：采用现代工程技术手段，利用为人生产有用的产品或 直接把应用于工业生产的一种新技术。 2、内容： （1）菌种的选育：方法为、及，其中的方法获得的微生物可生产出一般微生物不能生产的产品。 （2）培养基的配制：要根据选择原料配制培养基且配方要经过 后才能确定。 （3）灭菌：发酵过程中一旦污染杂菌将会导致甚至，因此及均需经过严格灭菌。 （4）扩大培养和接种：要将选育出的优良菌种经过达一定数量后再进行接种。 （5）发酵过程：这是发酵的中心阶段，此过程中除需随时取样检测外，还要及时 以满足菌种的，同时要严格控制 与转速等发酵条件，这是因为环境条件的变化，不仅会 而且会。如谷氨酸发酵中当时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。其中对溶氧的控制可通过及调节；对pH的控制可通过 及在培养基中加调节。 （6）分离提纯：发酵工程产品有两类，即和。如果产品是，可采用过滤、沉淀等方法分离；如果产品是，可采用等方法提取，分离提纯后的产品，还要经过才能成为正式产品。 （三）发酵工程的应用：
名词解释 1.富集培养：分为分批式富集培养和恒化式富集培养。分批式富集培养指将富 集培养物转接到新的同一种培养基中，重新建立选择性压力，如此重复转种几次后，再取此富集培养物接种到固体培养基上，以获得单菌落。恒化式富集培养是通过改变限制性基质的浓度，来控制两类不同菌株的比生长速率 2.自然选育：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。 3.诱变选育：用各种物理、化学因素人工诱发的基因突变 4.杂交育种：将不同菌株的遗传物质进行交换、重组，使不同菌株的优良性状 集中在重组体中，得到具有新性状的菌株。 5.原生质体融合技术：将遗传性状不同的两种菌(包括种间、种内及属间)融合 为一个新细胞的技术 6.前体：某些化合物加入到发酵培养基后，能直接被微生物在生物合成过程结 合到产物分子中去，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而有较大的提高。 7.促进剂：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.抑制剂：在发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另 一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径。 9.合成培养基：用化学成分和数量完全了解的物质配制而成，成分精确，重复 性强，可减少不能控制因素。 10.天然培养基：采用化学成分不清楚或化学成分不恒定的各种动植物或微生物 的浸出物、水解液等物质制成的。 11.孢子培养基：制备孢子用的培养基，营养不太丰富。 12.种子培养基：满足菌种生长用的。营养丰富，氮源、维生素比例较高。 13.发酵培养基：满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累的营养物 质。 14.发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。 15.生物热：微生物在生长繁殖过程中，本身产生的大量热。
发酵工程 一、名词解释 1、分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气 进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 2、补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、絮凝：在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 二、填空 1、生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。 2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。 3、微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。 4、发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。 5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。 7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。 常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。 8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。 9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。 10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。 11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、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。 12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。 15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。
举例说明如何通过代谢调控提高微生物产物产量 2013.6.16 微生物有着一整套可塑性极强和极精确的代谢调节系统，以保证上千种酶能正确无误、有条不紊地进行极其复杂的新陈代谢反应。从细胞水平上来看，微生物的代谢调节能力要超过复杂的高等动植物。这是因为，微生物细胞的体积极小，而所处的环境条件却十分多变，每个细胞要在这样复杂的环境条件下求得生存和发展，就必须具备一整套发达的代谢调节系统。在长期进化过程中，微生物发展出一整套十分有效的代谢调节方式，巧妙地解决了这一矛盾。 通过代谢调节微生物可最经济地利用其营养物，合成出能满足自己生长、繁殖所需要的一切中间代谢物，并做到既不缺乏也不剩余任何代谢物的高效“经济核算”。 正常情况下，微生物代谢产物由于反馈抑制和反馈阻遏是不会大量积累的。但自然界里常发现一些微生物产生了过量的代谢产物，这主要是由于这些微生物代谢机制失调造成的，在工业发酵上，可运用遗传的和环境的控制和人为的代谢调节，使其产物大量积累。 如氨基酸发酵生产就是在代谢调节研究的基础上发展起来的。目前已经能够在转录和翻译上控制微生物的代谢，使微生物工业发酵进入了一个崭新阶段，即代谢控制发酵阶段。所谓的代谢控制发酵，就是人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢活动，使目的产物大量生成、积累。 一般改变微生物代谢调节的方法有如下几种: 第一种是采用物理化学诱变，获得营养缺陷型 第二种方法是应用抗反馈调节突变法。 第三种就是控制发酵条件，改变细胞的渗透性。 一、应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节 这是氨基酸生产菌育种的最有效的办法。营养缺陷型是指某菌种失去合成某种物质的能力，即合成途径中某一步发生突变，使合成反应不能完成，最终产物不能积累到引起反馈调节的浓度，从而有利于中间产物的积累。例如，用高丝氨酸缺陷型生产菌进行赖氨酸发酵。一般在形成赖氨酸的过程中有3种产
一、选择题（多项或单项） 1．发酵工程的前提条件是指具有( A )和( E C)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 2．在好氧发酵过程中，影响供氧传递的主要阻力是（ 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的类型主要包括: ( ABC ) A.产物是微生物菌体本身 B.产品是微生物初级代谢产物 C.产品是微生物次级代谢产物 D.产品是微生物代谢的转化产物 E.产品是微生物产生的色素 4．引起发酵液中pH下降的因素有：( 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 质的存在 E.碳源较多 5．发酵培养基中营养基质无机盐和微量元素的主要作用包括: (ABCD ) A.构成菌体原生质的成分 B.作为酶的组分或维持酶活性 C.调节细胞渗透压 D.缓冲pH值 E.参与产物的生物合成 6．在冷冻真空干燥保藏技术中，加入5%二甲亚砜和10%甘油的作用是（B ） A 营养物 B 保护剂 C 隔绝空气 D 干燥 7．发酵是利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸发酵属于（ A ）A.厌氧发酵B．氨基酸发酵C．液体发酵D．需氧发酵 8．通过影响微生物膜的稳定性，从而影响营养物质吸收的因素是（ B ） A.温度 B. pH C.氧含量D．前三者的共同作用 9．在发酵工艺控制中，主要是控制反映发酵过程中代谢变化的工艺控制参数，其中物理参数包括：( ABCD ) A.温度 B.罐压 C.搅拌转速和搅拌功率 D.空气流量 E.菌体接种量 10．发酵过程中较常测定的参数有：( AD ) A.温度 B.罐压 C.空气流量 D. pH E.溶氧 二、填空题 1、获得纯培养的方法有：固体培养基分离、液体培养基分离、显微操作等方法。
微生物工程”：是指利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。 微生物工程特点 ①一般操作条件比较温和； ②原料来源丰富，价格低廉，一般都是可再生资源。 ③过程反应以生命体的自动调节方式进行； ④能够容易地生产复杂的高分子化合物，可以导入复杂基团；能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等； ⑤生产产品的生物体本身也是产物，一般污染较小； ⑥生产设备较简单。 ⑦生产过程中，需要防止杂菌污染； ⑧菌种性能被改变，从而获得新的反应性能或提高生产率； 工业育种：是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改通过改造。 诱变育种：就是利用诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。 表型延迟：分离性延迟、生理性延迟 是指微生物通过自发突变或人工诱变而产生新的基因型个体所表现出来的遗传特性不能在当代出现，其表型的出现必须经过2代以上的复制。 杂交育种：是指将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物
质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株的一种育种方法。 原生质体融合： 首先用酶分别酶解两个出发菌株的细胞壁，或者使用抗生素抑制胞壁的合成，在高渗环境中释放出原生质，将它们混合，在助融剂或电场作用下，使它们互相凝集，发生细胞融合，实现遗传重组的方法。营养缺陷型是指通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质如氨基酸、维生素和碱基等的能力，必须在其基本培养基中加入相应的营养成分才能正常生长的变异株。 基因重组育种： 是运用体外DNA各种操作或修改手法获得目的基因，再借助于病毒、细菌质粒或其他载体，将目的基因转移至新的宿主细胞并使其在新的宿主细胞系统内进行复制和表达，或者通过细胞间的相互作用，使一个细胞的优秀性状经其间遗传物质的交换而转移给另—个细胞的方法。 渗透突变株：一种遗传障碍不完全的营养突变型，其特点是酶的活力下降但不完全丧失，使 其能少量合成末一代谢产物，但产物的量又不造成反馈控制。 菌种衰退（degeneration）是指菌种经过长期人工培养或保藏，由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象。 狭义的复壮：在菌种发生退化后，通过纯种分离和性能测定，从退化的群体中，找出尚未退化的个体，以达到恢复该菌种原有性状的一种措施。
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：微生物工程课程代码：0777 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 微生物工程是现代生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机地结合起来，广泛而深刻地揭示了发酵过程的本质，其生命力在于在促进产业化发展的基础上不断实行技术改造、更新、创新，使其向高度自动化控制和高效合成代谢的发酵生产转移，在较短时间内获得更多高质量的产品。由于它是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展，所以又称“发酵工程”。 本课程是高等教育自学考试应用生物技术专业本科所设专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。本课主要介绍微生物工程的基本内容、原理和各单元操作的工艺及设备等。 二、课程设置的目的和要求 微生物工程是应用生物技术专业的主要课程之一，是微生物学和工程技术相交叉的学科。微生物产品的研究开发及生产过程需要本学科为支撑条件，应用生物技术专业的学生应该了解和掌握微生物工程的基本原理、工艺操作及设备，尤其是有关微生物产品产业化的基础知识和关键技术。 三、与本专业其它课程的关系 微生物工程是生物技术专业大学本科学生必修的专业技术基础课程，它涉及到微生物学、生物化学、遗传学及分子生物学等多种学科。该专业的学生应在学好上述基础课程的基础上学习本课程。 第二部分课程内容与考核目标 第一章微生物工程概论 一、学习目的与要求 本章是该课程的概述。要求学生在领会基本概念的基础上，重点掌握微生物工程的主要内容、特点及发展方向。 二、考核知识点与考核目标 （一）微生物工程的基本概念（重点） 识记：微生物工程、发酵、发酵方式、发酵产品类型等 （二）微生物工程的特点（次重点） 理解：微生物工程反应的特点 应用：与化工生产相比，叙述微生物工程的优缺点 （三）微生物工程的发展简史及趋势（一般） 理解：微生物工程的发展历史及发展趋势 第二章工业微生物菌种的选育及扩大培养 一、学习目的与要求 通过本章学习，了解并掌握生产菌种选育的基础知识与一般方法；掌握菌种保藏的基本原理和常用方法；了解菌种退化的原因与复壮方法。 二、考核知识点与考核目标 （一）工业微生物菌种（次重点） 识记：工业微生物常用菌种的基本要求、分类（细菌、放线菌、酵母菌和霉菌）及基本特征
微生物工程试题库 试卷题型： 名词解释（每小题2分，共10分）；填空题(每空1分,共30分)；单项选择题（每小题1分，共20分）；判断题(每小题1分，共10分)；简答题(共5小题,共30分)；论述题(共10分) 本课程为考试课，最终成绩由平时成绩和期末考试成绩组成，平时成绩包括作业、考勤、课堂讨论和提问等，不得低于总成绩的30％；期末考核采用闭卷考试进行，但是不高于70％。 01.微生物工程的定义与内容是什么？ 答：微生物工程的主题是利用微生物代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品。该工程包括微生物学、生物化学、化学工程学、药学和市场营销学等有关的知识。 02.微生物工程有几个发展阶段？ 答：1.传统的微生物发酵技术-天然发酵2.第一代的微生物发酵技术-纯培养技术的建立3.第二代微生物发酵技术-深层发酵技术4.第三代微生物发酵技术-微生物工程 03.微生物工程有那些方面的应用？ 答：一、微生物工程在食品中的应用二、微生物工程在医药卫生中的应用（抗生素、氨基酸、维生素、甾体激素）三、微生物工程在轻工业中的应用四、微生物工程在化工能源中的应用五、微生物工程在农业中的应用（生物农药、生物除草剂、生物增产剂、食用菌）六、微生物工程在环境保护中的应用七、微生物工程在细菌冶金中的应用八、微生物工程在高技术研究中的应用 04 微生物工程的工业生产水平的要素？ 答：微生物工程的工业生产水平由三个要素决定，即生产菌种的性能，发酵及提纯工艺条件和生产设备。 05 工业生产菌的筛选步骤。 答：一般菌种分离纯化和筛选步骤如下：标本采集→标本材料的预处理→富集培养→菌种初筛→性能鉴定→菌种保藏 06什么是施加选择压力分离法。 答：为了增加菌种分离成功率，可通过富集培养增加待分离菌的数量。主要是利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。这种方法又被称为施加选择性压力分离法。 07 简述一些重要生物活性物质产生菌分离方法。 答：施加选择性压力分离法、随机分离法 08 微生物自我调节的部位有那些？ 答：诱导调节、碳分解产物调节、氮分解产物调节、磷酸盐调节、反馈调节、生长速度调节 09 酶活性的调节机制有哪些？ 答:酶的变构调节理论和变构酶分子内部的化学修饰调节理论 常用的灭菌方法及使用范围？ 10 什么是组成酶、诱导酶？什么是弱化作用？ 答：在微生物细胞中不依赖于酶底物或底物的结构类似物的存在而合成的酶称为组成酶。 依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成的酶称为诱导酶，又叫适应性酶，其合成的基因以隐性状态存在于染色体中。 弱化作用是通过操纵子的引导区内类似于终止子结构的一段DNA序列实现的，这种调节方式不是使所有正在翻译中的mRNA全部都中途停止，而仅有部分中途停止转录，所有称为弱化作用。 11 分支生物合成途径的调节类型？ 答：分支生物合成途径的调节方式包括同工酶调节、顺序反馈调节、协同反馈调节、累加反馈调节、增效反馈调节、激活和抑制联合调节和酶的共价修饰等方式。 12 什么是能荷调节 答：能荷调节也称腺苷酸调节,系指细胞通过改变A TP、ADP、AMP三者比例来调节其代谢活动. 13 怎样通过发酵条件控制来提高发酵产物产量？ 答：（1）同一种微生物在同样的培养基中进行培养时，只要控制不同的发酵条件（合适的温度，PH，通气量，生物素量等），进而影响微生物自身的代谢调节系统，改变其代谢方向，就可能获得不同的代谢产物。