生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)提綱詳細版

1、生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)提綱第一章 緒論 什么叫生物工藝學(xué)？p1生物工藝學(xué)，也稱生物技術(shù)，是指以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進的過程技術(shù)手段，按照設(shè)計改造生物體或生物原料，為人類生產(chǎn)出所需要產(chǎn)品或達到某種目的的技術(shù)。 第二章 工業(yè)微生物菌種選育、制備、保藏純種培養(yǎng)；純種分離的方法？劃線、稀釋常選用單菌落分離法。把菌種制備成單孢子或單細胞懸浮液，經(jīng)過適當?shù)南♂尯?，在瓊脂平板上進行劃線分離。(即是將含菌樣品在固體培養(yǎng)基表面做有規(guī)則的劃線,有扇形劃線法、方格劃線法及平板劃線法等)也可以采用稀釋法，該法是通過不斷地稀釋，使被分離的樣品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板，使每一微生物

2、都遠離其他微生物而單獨生長成為菌落，從而得到純種。2、什么叫誘變育種及方法分類？p15,誘變育種是通過人工處理微生物，使之發(fā)生突變，并運用合理的篩選程序和方法，把適合人類需要的伏良菌株選育出來的過程。方法分類：物理誘變，化學(xué)誘變，生物誘變3、什么叫原生質(zhì)體融合？見ppt原生質(zhì)體融合就是將雙親株的微生物細胞分別通過酶解去壁，使之形成原生質(zhì)體，然后在高滲條件下混合，并加入物理的、化學(xué)的或生物的助融條件，使雙親株的原生質(zhì)體間發(fā)生相互凝集和融合的過程。4、菌種的退化（原因）、復(fù)壯措施？p29及ppt造成菌種退化的原因主要有：(1)自然突變:微生物高速繁殖過程中，dna要進行大量快速復(fù)制，會出現(xiàn)某些基因

3、的差錯從而導(dǎo)致突變發(fā)生，故繁殖代數(shù)越多，突變體的出現(xiàn)也越多。(一是菌種保藏不妥,自然突變)(2)環(huán)境條件:環(huán)境條件對菌種退化有影響，如營養(yǎng)條件，環(huán)境溫度也是重要的作用因素。例如，溫度高，基因突變率也高，溫度低則突變率也低，因此菌種保藏的重要措施就是低溫。其他環(huán)境因子，如紫外線等誘變劑也可加速菌種退化。(二是菌種生長的條件要求沒有得到滿足，或是遇到不利的條件，或是失去某些需要的條件。) 復(fù)壯措施：常用方法是單細胞分離、純化、擴大培養(yǎng)。也可用高劑量紫外線和低劑量化學(xué)誘變劑如ntg等聯(lián)合處理，或用低溫處理等，通過淘汰衰退個體而達到復(fù)壯的目的。(1)純種分離法 (2)淘汰已衰退的個體（3）通過寄主體進

4、行復(fù)壯6、菌種保藏的常用方法？p30及ppt常用方法：(1)冷凍干燥保藏法(2)液氮保藏法(3)斜面保藏法(4)液體石蠟覆蓋保藏法(5)載體保藏法(6)懸液保藏法7、工業(yè)生產(chǎn)常用微生物菌種有哪些？寫出至少5種細菌（醋酸菌、假單胞菌、乳酸菌、大腸桿菌、芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、谷氨酸棒桿菌、產(chǎn)氨短桿菌、甲烷產(chǎn)生菌）、放線菌、酵母菌（啤酒酵母、葡萄汁酵母、畢赤酵母）、霉菌（毛霉、根霉、曲霉、）擔(dān)子菌和藻類。8、菌種進入種子罐有兩種方法：孢子進罐法，搖瓶菌絲進罐法。種子罐的級數(shù)及發(fā)酵的級數(shù)之間的關(guān)系。種子罐種子制備一般可分為一級種子、二級種子和三級種子的制備。種子罐的級數(shù)主要決定于菌種的性質(zhì)和菌體生長

5、速度及發(fā)酵設(shè)備的合理應(yīng)用。種子罐級數(shù)減少，有利于生產(chǎn)過程的簡化及發(fā)酵過程的控制，可以減少因種子生長異常而造成發(fā)酵的波動。9、了解菌種選育的概況第三章 工業(yè)培養(yǎng)基及其設(shè)計1、制備培養(yǎng)基的基本原則？p36目標明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)條件適宜（ph，滲透壓及其他條件）經(jīng)濟合理2、培養(yǎng)基的分類？p38-39（根據(jù)微生物類群、對培養(yǎng)基成分的了解程度、物理狀態(tài)、功能分類，了解伊紅美藍培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌與致病的沙門氏菌、志賀氏菌）按培養(yǎng)微生物與營養(yǎng)類型區(qū)分：細菌培養(yǎng)基、放線菌培養(yǎng)基、酵母菌培養(yǎng)基、霉菌培養(yǎng)基、自養(yǎng)微生物培養(yǎng)基、異養(yǎng)微生物培養(yǎng)基按對培養(yǎng)基成分的了解程度區(qū)分：天然培養(yǎng)基（化學(xué)成分不確定），合成培養(yǎng)基（化學(xué)成

6、分確定），半合成培養(yǎng)基（化學(xué)成分部分確定）按制備后培養(yǎng)基的物理狀態(tài)區(qū)分：固體培養(yǎng)基，半固體培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基按培養(yǎng)基的功能區(qū)分：選擇培養(yǎng)基，鑒別培養(yǎng)基，選擇壓力培養(yǎng)基伊紅美藍培養(yǎng)基中的伊紅和美藍的作用：鑒別染色，伊紅是一種紅色酸性染料，美藍是一種藍色堿性染料。大腸桿菌能強烈分解乳糖產(chǎn)生大量有機酸，結(jié)果與兩種染料結(jié)合形成深紫色菌落。由于伊紅還發(fā)出略呈綠色的熒光，因此在反射光下可以看到深紫色菌落表面有綠色金屬閃光。而腸道內(nèi)的沙門氏菌和志賀氏菌不發(fā)酵乳糖，所以形成無色菌落。這樣就可以將無害的大腸桿菌與致病的沙門氏菌和志賀氏菌區(qū)別開來。4、理解有機氮和無機氮源與速效氮源、遲效氮源的關(guān)系。速效氮源：無機

7、氮（有利于機體生長），即可直接利用的碳水化合物。遲效氮源：有機氮（有利于代謝產(chǎn)物形成），即需經(jīng)過菌體進一步降解方可利用。無機氮源的迅速利用會引起ph的變化。生理酸性物質(zhì)：硫酸銨，生理堿性物質(zhì)：如硝酸鈉。5、常用的孢子培養(yǎng)基有哪些？麩皮培養(yǎng)基 小米培養(yǎng)基 大米培養(yǎng)基 玉米碎屑培養(yǎng)基用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食鹽等配制的瓊脂斜面培養(yǎng)基大米和小米常用作霉菌孢子培養(yǎng)基，因為它們含氮量少、疏松、表面積大，是良好的孢子培養(yǎng)基。6、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基對氮源、碳源和碳氮比的要求？碳源種子培養(yǎng)基:供孢子發(fā)芽、生長和菌體繁殖的培養(yǎng)基。a.營養(yǎng)要求比較豐富和完全，氮源和維生素的含量也要高些，但總濃度以略稀薄為好

8、，這樣可達較高的溶解氧，供大量菌體生長和繁殖。b.一般種子培養(yǎng)基都用營養(yǎng)豐富而完全的天然有機氮源，因為有些氨基酸能刺激孢子發(fā)芽。但無機氮源容易利用，有利菌體的迅速生長，所以在種子培養(yǎng)基中常包括有機氮源和無機氮源。發(fā)酵培養(yǎng)基:供菌體生長、繁殖和合成大量代謝產(chǎn)物用的培養(yǎng)基。a.用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量宜高（碳氮比低）；b.用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時，有時還應(yīng)提高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級代謝產(chǎn)物時要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物。第四章 生物工藝過程中的無菌技術(shù)1、工業(yè)常用的無菌技術(shù)有哪些？p44，pp

9、t干熱滅菌，濕熱滅菌，射線滅菌，化學(xué)藥劑滅菌，過濾除菌2、什么是致死溫度？微生物熱阻？p45致死溫度：殺死微生物的極限溫度。熱阻：微生物對熱的抵抗力，即指微生物在某一特定條件下(主要是溫度)的致死時間。3、分批滅菌包括升溫、維持、冷卻三個階段分批滅菌過程包括升溫、維持和冷卻三個階段，通常100以下的溫度對滅菌沒有太多貢獻，在實際過程中是忽略的，升溫是指從100升到121的情況，而冷卻是指121冷卻到100時的情況，在這兩個溫度段，加熱升溫和冷卻對滅菌是有貢獻的。4、發(fā)酵過程染菌的主要原因有哪些？種子帶菌，無菌空氣帶菌，設(shè)備滲漏，滅菌不徹底，操作失誤，技術(shù)管理不善第五章 生物反應(yīng)動力學(xué)1、 菌體

10、生長速率菌體生長速率是微生物群體的生長速率是群體生物量的生長速率，是單位時間內(nèi)，單位體積或單位表面積的培養(yǎng)基中菌體量的增加。 2、代謝產(chǎn)物的合成與細胞的生長之間的動力學(xué)關(guān)系？（三種類型）p62或者說，發(fā)酵動力學(xué)根據(jù)與生長是否偶聯(lián)的分類。（1）偶聯(lián)型：合成的產(chǎn)物通常是分解代謝的直接產(chǎn)物，這類初級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速率與生長直接相關(guān)（2）混合型：生長與產(chǎn)物形成部分相關(guān)（3）非生長偶聯(lián)型：細胞生長時無產(chǎn)物形成，但細胞停止生長后，有大量產(chǎn)物積累，產(chǎn)物的形成量只與細胞的積累量有關(guān)。3、monod方程與米氏方程的區(qū)別：4、酶雙底物動力學(xué)機制的分類順序機制：有序順序機制，隨機順序機制乒乓機制第六章 發(fā)酵工藝控制

11、1、發(fā)酵過程影響因素？（種子質(zhì)量、培養(yǎng)基、滅菌情況、溫度、ph）種子質(zhì)量，培養(yǎng)基，滅菌情況，溫度，ph，氧的供給，二氧化碳和呼吸商，基質(zhì)濃度、補料對發(fā)酵的影響，泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響2、發(fā)酵過程中氧的利用情況（包括變化）在分批發(fā)酵過程中，正常的設(shè)備操作和發(fā)酵條件下，每種菌種發(fā)酵的溶氧濃度都有一定的變化規(guī)律。通常，在發(fā)酵前期(滯后期及對數(shù)生長期)，生產(chǎn)菌種開始大量繁殖，需氧量不斷增加。當需氧量超過供氧量時，溶氧濃度明顯下降，出現(xiàn)一個低峰(谷氨酸發(fā)酵的溶氧低峰在發(fā)酵后620h，抗生素的都在發(fā)酵后1070h)，發(fā)酵液中的菌濃度也不斷上升，生產(chǎn)菌種的攝氧率同時也出現(xiàn)一個高峰。過了生長階段，菌種需氧

12、量有所減少，溶氧濃度經(jīng)過一段時間的平穩(wěn)階段(如谷氨酸發(fā)酵)或上升階段(如抗生素發(fā)酵)后，就開始形成產(chǎn)物，溶氧濃度也不斷上升。發(fā)酵中后期，對于分批發(fā)酵來說，因為菌體已繁殖到一定濃度，進入靜止期，呼吸強度變化也不大，如不補加基質(zhì)，發(fā)酵液的攝氧率變化也不大，供氧能力仍保持不變，溶氧濃度變化也不大。但當外界進行補料(包括補加碳源、前體、消泡油)時，則溶氧濃度就會發(fā)生改變。變化的大小和持續(xù)時間的長短，則隨補料時的菌齡、補入物質(zhì)的種類和劑量的不同而不同。如補加糖后，發(fā)酵液的攝氧率就會增加，引起溶氧濃度下降，經(jīng)過一段時間后又逐步回升；繼續(xù)補糖，溶氧濃度會繼續(xù)下降，甚至降至臨界氧濃度以下，成為生產(chǎn)的限制性因素

13、，其補料與溶氧濃度的變化關(guān)系。在生產(chǎn)后期，由于菌體衰老，呼吸強度減弱，溶氧濃度也會逐步上升，一旦菌體自溶，溶氧濃度更會明顯上升。3、發(fā)酵參數(shù)類型。（見ppt）按性質(zhì)分可分三類：物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、溶解氧、表觀粘度、排氣氧（二氧化碳）濃度等?；瘜W(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、ph、產(chǎn)物濃度、核酸量等。生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長速率、呼吸強度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等。從檢測手段可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)直接參數(shù)：通過儀器或其它分析手段可以測得的參數(shù)，如溫度、ph、殘?zhí)堑?。間接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過計算得到的參數(shù)，如攝氧率、kla等。4、引起發(fā)酵過程溫度變

14、化的原因是什么？（見ppt）發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。發(fā)酵過程中，隨著菌體對培養(yǎng)基成分的利用，菌體進行氧化代謝所釋放的能量一部分被利用，其余則變成熱能放出；機械攪拌的作用產(chǎn)生的熱量和因罐壁散熱，水分蒸發(fā)等也帶走部分熱量。5、影響ph值改變的因素的原因是什么？發(fā)酵過程中ph的變化情況如何？（見ppt）影響ph值改變的因素的原因是：產(chǎn)酸，產(chǎn)堿，耗酸耗堿，加糖或加油過多，生理酸性鹽的利用（硫酸銨中氨離子被利用），基質(zhì)被分解形成堿性物質(zhì)。發(fā)酵過程中ph的變化情況：(1)生長階段：根據(jù)菌體利用基質(zhì)及涉及的代謝途徑的不同，ph呈現(xiàn)上升或下降的趨勢。 (2)生產(chǎn)階段：在此階段ph趨于穩(wěn)定，維持在最

15、適產(chǎn)物合成的范圍。(3)自溶階段：隨著基質(zhì)的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，發(fā)酵液中氨基氮增加，致使ph又上升，此時菌絲趨于自溶而代謝活動終止。6、發(fā)酵終點如何判斷？產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基酸含量、菌絲形態(tài)、ph值、發(fā)酵液外觀和粘度。（見ppt）要確定合理的放罐時間，必須考慮以下幾點：（1）經(jīng)濟因素：（2）產(chǎn)品質(zhì)量因素：（3）其它因素：如染菌、代謝異常等。確定放罐指標有：產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基酸含量、菌絲形態(tài)、ph值、發(fā)酵液外觀和粘度。 第七章 生物反應(yīng)器及生物工藝過程放大1、常見的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器有淺盤式反應(yīng)器、填充床式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器。p1112、生物工程試驗設(shè)計中常用的統(tǒng)計學(xué)方法有正交設(shè)計、均勻設(shè)計、響應(yīng)面分析法、遺傳算法。3、植物細胞懸浮培養(yǎng)常用哪些生物反應(yīng)器？（見ppt）鼓泡式反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器及機械攪