微生物工程重点总结

简明微生物工程复习重点

1-微生物工程概论

一．什么是微生物工程？

微生物工程是以微生物为主体，应用生物科学，特别是微生物学的理论和方法，结合现代工程技术手段，利用微生物的某种特定性状和功能，按照人们设计的蓝图，改良、加工、繁殖微生物，以获取微生物体本身或其代谢产物等有用物质，为人类生产、生活为目的的一门新兴学科。

二．微生物工程主要应用在哪些领域？试举例说明。

微生物工程在食品工业中的应用：

含醇饮料：葡萄酒、果酒、黄酒

传统调味品及发酵食品：酱、酱油、醋

发酵乳制品：奶酒、干酪、酸奶等；

医药卫生：抗生素，氨基酸，维生素，生物制品等

轻工业：糖酶，蛋白酶，果胶酶，过氧化氢酶

化工能源产品：烷烃：甲烷。醇及溶剂：乙醇、甘油(丙三解)等。清洁能源：氢气等。

农业：生物农药：微生物杀虫剂、防治病害如杀稻瘟菌素等。食用菌和药用真菌

环境保护：厌气发酵法：如沼气发酵；好气发酵法：如活性污泥对工业和生活污水处理；

三．什么是半合成抗生素？试举例说明。

某些天然抗生素在去侧链后，可用化学合成法接上新的侧链而改变原有抗菌谱或其它特性，这样的抗生素就被称为半合成抗生素。例：常用的半合成青霉素：甲氧苯青霉素(新青Ⅰ)、氨苄青霉素。常用的半合成头孢菌素：头孢利定

四．深层培养技术

又称沉没培养法。有时也称液体培养法。在深层的液体培养中进行的一种发酵培养方法。操作时将无菌空气通入容器中，不断搅拌，使微生物充分与氧气接触而迅速繁殖。占地面积小，劳动力省，产量高，适合于机械化和自动化生产。适用于需氧性微生物。

2-生产菌种的来源

一．微生物工程的工业生产三要素：生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备二．一般菌种分离纯化和筛选的步骤是什么？

标本采集→标本材料的预处理→富集培养→菌种初筛→菌种复筛→性能鉴定→菌种保藏。

三．常用的标本预处理的目的是什么？方法有哪些？举例说明。

预处理可大大提高菌种分离效率。

(1)采用热处理方法减少材料中的细菌数：小单孢菌属

(2)采用膜过滤和离心的方法浓缩水中的细胞：小单孢菌属、链霉菌属

(3)采用化学方法：链霉菌属

(4)诱饵法：将固体基质（如蛇皮、花粉）等加到待检的土壤或水中，待其菌落长出后再铺平板分离：小瓶菌属、游动菌属

(5)空气搅拌法：在空气中搅拌，收集孢子沉淀，如稻草的处理。

四．菌种分离的方法有哪些？

1. 施加选择性压力分离法

富集培养：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，设计选择培养基，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。（分批式富集培养和恒化式富集培养）

2. 随机分离方法

3-微生物的代谢调节和代谢工程

一．微生物的代谢类型、调节方式、调节部位

1.分解代谢和合成代谢

2.细胞透性的调节代谢途径区域化代谢流向的调控代谢速度的调控

3.细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成; 线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;呼吸链电子传递;氧化磷酸化，细胞核:核酸合成，内质网:蛋白质合成;磷脂合成

二．酶活调节和酶量调节的区别

酶活性调节:是对现有的酶在活性变化上进行调节，它不会涉及酶量的变化，

酶量的调节:不涉及现有酶活性的变化，只是通过影响酶合成或酶合成速率以控制酶量变化，达到控制代谢过程的目的。

从调节作用的特点上看:酶活性调节的效果既及时又迅速，由于酶量调节涉及到酶蛋白合成，它调节的效果相应地来得慢。

五．前体与诱导物的区别

有时难于区分促进作用是诱导物的作用还是前体的作用。一般，可把那些能在生长期内、生产期前促进产物合成的化合物看做诱导物，而前体往往只在生产期内起作用。另外，诱导物可以被非前体的结构类似物取代。

六．次级代谢的调节主要有哪些方式？

碳代谢物的调节作用、氮代谢物的调节作用、磷酸盐的调节作用

次级代谢中的诱导作用及产物的反馈作用次级代谢中细胞膜透性调节

四．在工业发酵上如何应用代谢调节理论，试举例

1.各种发酵条件对微生物代谢的影响

在微生物发酵过程中，发酵条件适合与否是发酵过程成败的重要条件，因为发酵条件既能影响微生物的生长，又能影响代谢产物的形成。例如在谷氨酸发酵过程中，发酵条件不同，则发酵生成的主要产物也不同

2. 使用诱导物

许多与蛋白质、糖类或其他物质降解有关的酶类都是诱导酶，在发酵过程中加入相应的底物作为诱导物，可以有效的增加这些酶的产量。如加入木糖诱导半纤维素酶和葡萄糖异构酶的生成

3. 添加生物合成的前体

前体是指加入到发酵培养基中的某些化合物，能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。如青霉素G的生产中，苯乙酰-CoA是限速性因子，补加苯乙酸或其衍生物都能增加青霉素G的产量。

三．酶合成调节的诱导和阻遏、诱导剂、阻遏物

诱导：是指在某种化合物作用下，导致某种酶合成或合成速率提高的现象。

阻遏：是在某种物质作用下导致某种酶合成停止或合成速率降低的现象。

诱导剂：能够诱导某种酶合成的化合物称为该酶的诱导剂。

阻遏物：阻遏酶合成的物质称为阻遏物。

七．代谢工程及三种方式

1.代谢工程是指利用基因工程技术，定向地对细胞代谢途径进行修饰、改造，以改变微生物的代谢特性，并与微生物基因调控、代谢调控及生化工程相结合，构建新的代谢途径，生产新的代谢产物的工程技术领域。

2.改变代谢途径

3.扩展代谢途径

4.构建新的代谢途径

九、人工控制代谢的手段并举例：

1、控制发酵条件：如在谷氨酸发酵过程中，发酵条件不同，则发酵生成的主要产物也不同