新编生物工艺学思考题

生物工艺学

1.生物技术：是“应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务”的技术。

2.生物技术发展的四个时期的代表性技术和产品：①经验生物技术时期（面包啤酒酸奶麻沸散）；②近代生物技术建立时期（300倍显微镜巴斯德消毒法疫苗生产乳酸酒精发酵青霉素有机溶剂）；

③近代生物技术全盛时期（青霉素投产抗生素氨基酸核苷酸维生素）；④现代生物技术建立和发展时期（基因工程单克隆抗体动植物细胞培养技术转基因动植物）。

1.微生物选择性分离方法步骤：①含微生物材料的选择；②材料的预处理；③所需菌种的分离；④菌种的培养；⑤菌种的选择和纯化。

2.菌种的选育方法：①自然育种；②诱变育种；③抗噬菌体菌种的选育；④杂交育种；⑤原生质体融合；⑥DNA重组技术。

3.诱变选育的经典流程（包括诱变和筛选）：出发菌种→斜面→单孢子悬液→诱变处理→稀释涂平板→挑取单菌落传种斜面→摇瓶初筛→挑出高产斜面→留种保藏菌种→传种斜面→摇瓶复筛→挑出高产菌株作稳定性试验和菌种特性考察→放大罐试验，中试考察→大型投产

4.原生质体融合技术与其它筛选方法相比较有哪些优点：①去除了细胞壁的障碍，亲株基因组直接融合、交换，实现重组，不需要有已知的遗传系统；②原生质体融合后两亲株的基因组之间有机会发生多次交换，产生各种各样的基因组合而得到多种类型的重组子；③重组频率特别高，因为聚乙二醇作助溶剂；④可以和其它育种方法相结合，

把由其它方法得到的优良性状通过原生质体融合再组合到一个单株中；⑤可以用温度、药物、紫外线等处理、钝化亲株的一方或双方，然后使之融合，再在再生菌落中筛选重组子。

5.DNA重组技术的基本过程：①含目的基因的DNA片段的准备；②载体；③含目的基因的DNA片段与载体相连接；④将重组分子送入受体细胞，并于其中复制、扩增；⑤筛选出带有重组DNA分子的转化细胞；

⑥鉴定外源基因的表达产物。

6.菌种常见保存方法及其特点：①斜面冰箱保存法（短期、过渡的方法 3~6月）；②沙土管保藏法（适合于产孢子或者芽孢的微生物一年左右）；③菌丝速冻法（不产孢子或芽孢的微生物）；④石蜡油封存法（适用于不能利用石蜡油作碳源的细菌、霉菌、酵母菌等微生物的保存期一年左右）；⑤真空冷冻干燥保藏法（快速将细胞冻结，保持细胞完整，且对各种微生物都适用五年左右）；⑥液氮超低温保藏法（适用范围最广保存期最长）。

1.微生物代谢调节控制部位：养分的吸收排泄、限制基质与酶的接近，控制代谢流程。

2.微生物次级代谢特征：1.种类繁多，结构特殊，含有不常见的化合物 2.含有少见的化学键

3.一种微生物所合成的次级代谢物往往是一组结构相似的化合物

4.一种微生物的不同菌株可以产生分子结构迥异的次级代谢物

5.次级代谢产物的合成比生长对环境因素更敏感3.次级代谢物的生物合成步骤：①养料的摄入；②通过中枢代谢途径养分转化为中间体；③小分子建筑单位（次级代谢物合成的前体）的生物合成；④如有必要，改变其中的一些中间体；⑤这些前体进入次

级代谢生物合成的专有途径；⑥在次级代谢的主要骨架形成后作最后的修饰，成为产物。

4.前体的概念、作用及添加原则：前体是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前体而有较大的提高，具有产物合成的作用。作用：①起抗生素建筑材料作用；

②诱导抗生素生物合成的作用。添加原则：大多数前体对微生物的生长有毒性，以及菌体具有将前体氧化分解的能力，因此在生产中为了减少毒性和增加前体的利用率，常采用少量多次或流加的工艺，控制发酵液中前体的残留浓度在适宜范围。

5.前体与诱导物的区别：一般把那些能在生长期内生产期前促进抗生素生物合成的化合物看作诱导物，而前体往往只是在生产期内起作用，甚至蛋白质合成受阻的情况下也行。诱导物应能被非前体的结构类似物取代，且诱导物的诱导系数特别高。

1.大规模发酵培养基共同的特点: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。

2.培养基的类型与功能：①按纯度分类：a，合成培养基，所用的原料其化学成分明确、稳定，适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化等工作；b，天然培养基，用于工业化的生产。②按状态划分：a，固体培养基，适用于菌种及孢子的培养和保存，也用于生产；b，半

固体培养基，鉴定细菌、观察细菌运动特征及噬菌体的效价滴度；c，液体培养基，发酵工业大规模使用。③按用途分类：孢子培养基，种子培养基，发酵培养基。

3.培养基的成分来源及作用：①碳源（a，为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所需成分；b，为合成目的产物提供所需的碳成分。）成分来源：糖类油和脂肪有机酸烃及醇类；②氮源（用于构成菌体细胞物质和含氮代谢物，分有机氮源和无机氮源）玉米浆+尿素铵盐硝酸盐及氨水；③无机盐及微量元素（作为其生理活性物质的组成及生理活性作用的调节物）P Mg S K Na Fe Cl Mn Zn；

④水（培养基的主要成分，直接参加代谢同时又是进行代谢反应的内部介质。为微生物生长繁殖和合成目的产物提供了必须的生理环境）⑤生长因子前体产物促进剂和抑制剂（有助于代谢产物的形成）。

4.培养基成分的选择原则：①菌体的同化能力；②代谢的阻遏和诱导

③合适的C、N比④PH要求。

1.杂菌污染产生的不良后果：①杂菌污染是生化反应的基质或产物消耗，产率下降；②由于杂菌产生的某些代谢产物，或染菌后发酵液的某些理化性质的改变，使产物的提取变得困难，造成收得率降低或使产品质量下降；③污染的杂菌可能会分离产物而使生产失败；④污染的杂菌大量繁殖，会改变反应介质pH，从而使生化反应发生异常变化；

⑤发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解而使生产失败。

2．培养物的灭菌方法：化学灭菌射线灭菌干热灭菌湿热灭菌过滤除菌