生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)資料

生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)資料1．生物工藝學(xué)——生物工藝學(xué)是“應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑的作用將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)”的技術(shù)。這里所謂的生物作用劑可以是酶、整體細(xì)胞或多細(xì)胞生物體，一般也稱為生物催化劑。2．航天育種——主要是利用空間環(huán)境高真空、微重力和強(qiáng)輻射的特點(diǎn)，使微生物的遺傳特性發(fā)生變異，從而選育出優(yōu)良菌種。3．種子擴(kuò)大培養(yǎng)——種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。4．準(zhǔn)性生殖——指真菌中不通過有性生殖的基因重組過程。5．原生質(zhì)體融合——用脫壁酶處理將微生物細(xì)胞壁除去，使菌體細(xì)胞在高滲環(huán)境中釋放出只有原生質(zhì)膜包裹的球狀體(原生質(zhì)體)，再用誘導(dǎo)融合劑促進(jìn)原生質(zhì)體發(fā)生融合，兩親本基因組由接觸到交換，從而實(shí)現(xiàn)基因重組，這一技術(shù)叫原生質(zhì)體融合。6．抗生素——抗生素是由生物（包括微生物、動(dòng)物、植物）在其生命活動(dòng)過程中產(chǎn)生的或用其它方法獲得的一種能在低微濃度下選擇性地抑制或殺滅它種生物或腫瘤的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物或其人工衍生物。如強(qiáng)力霉素。7．活性污泥——指具有活性的微生物菌膠團(tuán)或絮狀泥粒狀的微生物群體。8．酶的交聯(lián)法——利用雙功能基團(tuán)試劑或多功能試劑使酶分子間交聯(lián)因而得到固定的方法。9．實(shí)罐滅菌——間歇滅菌，是指每批培養(yǎng)基全部流入發(fā)酵罐后，在罐內(nèi)通入蒸汽加熱至滅菌溫度，維持一定時(shí)間，在冷卻到接種溫度的過程。10．化學(xué)需氧量——用強(qiáng)氧化劑來氧化水中污染物時(shí)需消耗的氧量。11．連續(xù)發(fā)酵——指發(fā)酵過程中，一邊補(bǔ)入新鮮的料液，一邊以相近的流速放料，維持發(fā)酵液原來的體積的發(fā)酵方式。12．補(bǔ)料分批發(fā)酵——又稱半連續(xù)發(fā)酵或半連續(xù)培養(yǎng)，是指在分批發(fā)酵過程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。13．次級(jí)代謝產(chǎn)物——是指微生物在一定生長(zhǎng)時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體物質(zhì)，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無明確功能的物質(zhì)過程，這一過程的產(chǎn)物，即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。14．微藻的異養(yǎng)培養(yǎng)——指微藻在無光照的條件下，利用外源有機(jī)物包括糖類、蛋白水解物、有機(jī)酸等進(jìn)行生長(zhǎng)。15．產(chǎn)物促進(jìn)劑——指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。16．接種量——指移入的種子液體體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。17.污泥沉降比——指一定量的曝氣池混合液，靜置30min后，沉降污泥體積與原混合液體積之比。18.污泥容積指數(shù)——指曝氣池中混合液經(jīng)30min置后沉降后的體積與污泥干重之比。19．半合成抗生素——指用化學(xué)或生物的方法改變已知抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，或引入特定的功能基團(tuán)而獲得的新抗生素品種或其衍生物的總稱。填內(nèi)容20．前體——指加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物能被微生物直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)無多大變化，且具有促進(jìn)產(chǎn)物合成的作用的有機(jī)化合物。21．自然選育——在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自然突變而進(jìn)行菌種的篩選過程。22.生物需氧量——指在一定溫度、一定時(shí)間內(nèi)微生物利用有機(jī)物進(jìn)行氧化所需要氧的量。23.生長(zhǎng)因子——凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)。24.種子罐級(jí)數(shù)——指制備種子需要逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)。1．在進(jìn)行培養(yǎng)基優(yōu)化時(shí)，應(yīng)經(jīng)過的步驟大致有哪些？（1）根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；（2）通過單因子試驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；（3）當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度。2.簡(jiǎn)述防止菌種衰退措施有哪些？⑴菌種的分離；⑵菌種的復(fù)壯；⑶提供良好的環(huán)境條件；⑷用優(yōu)良的保藏方法；⑸定期純化菌種。3.作為發(fā)酵種子的準(zhǔn)則是什么？（1）菌種細(xì)胞的生長(zhǎng)活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長(zhǎng)，遲緩期短；（2）生理狀態(tài)穩(wěn)定；（3）菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；（4）無雜菌污染；（5）保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。4.簡(jiǎn)述青霉素產(chǎn)生菌生長(zhǎng)各階段菌絲的特點(diǎn)（1）Ⅰ期：分生孢子萌發(fā)。孢子先膨脹，再形成小的芽管，原生質(zhì)未分化，具有小空泡。（2）Ⅱ期：菌絲繁殖，原生質(zhì)嗜堿性強(qiáng)。（3）Ⅲ期：形成脂肪粒，積累貯藏物。（4）Ⅳ期：脂肪粒減少，形成中、小空泡。原生質(zhì)嗜堿性弱。（5）Ⅴ和Ⅵ期：形成大空泡，脂肪粒消失；細(xì)胞內(nèi)看不到顆粒，并出現(xiàn)個(gè)別自溶的細(xì)胞。5.發(fā)酵用的無菌空氣，必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)有哪些？（1）連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣；（2）空氣的壓強(qiáng)為0.2-0.4MPa；（3）進(jìn)入過濾器之前，空氣的相對(duì)濕度小于70%;(4)進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度高10-30℃（5）壓縮空氣的潔凈度。6．在篩選分離工業(yè)微生物時(shí)，應(yīng)考慮哪些微生物的重要指標(biāo)？（1）菌的營(yíng)養(yǎng)特征；（2）菌的生長(zhǎng)溫度應(yīng)選擇高于40℃（3）菌對(duì)所需的設(shè)備和生產(chǎn)過程的適應(yīng)性；（4）菌的穩(wěn)定性；（5）菌的產(chǎn)物得率、產(chǎn)物在培養(yǎng)液中的濃度及易從培養(yǎng)液中分離回收產(chǎn)物。7.發(fā)酵過程中，如要進(jìn)行純培養(yǎng)，采取的具體措施有哪些？（1）設(shè)備滅菌并確保無泄漏；（2）所用培養(yǎng)基必須滅菌；（3）通入的氣體應(yīng)經(jīng)除菌處理；（4）種子無污染，確保純種；（5）培養(yǎng)過程中加入的物料應(yīng)經(jīng)滅菌處理，并在加入過程中確保無污染。8.根據(jù)氨基酸發(fā)酵時(shí)需氧程度的不同，氨基酸發(fā)酵一般可分為哪三種類型？（1）要求供養(yǎng)足夠的谷氨酸族氨基酸發(fā)酵。谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸等谷氨酸族氨基酸發(fā)酵，在供氧足夠時(shí)產(chǎn)酸率最高。（2）適宜在缺氧條件下進(jìn)行的亮氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸發(fā)酵。（3）供氧不足時(shí)產(chǎn)酸受輕微影響的天冬氨酸族氨基酸發(fā)酵。9.什么是半連續(xù)培養(yǎng)，說明其優(yōu)缺點(diǎn)。答：在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液（帶放）稱為半連續(xù)培養(yǎng)。某些品種采取這種方式，如四環(huán)素發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：放掉部分發(fā)酵液，再補(bǔ)入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。缺點(diǎn)：代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋，提取的總體積增大。10.6-氨基青霉烷酸（6-APA）是一種半合成青霉素。請(qǐng)說說什么是半合成抗生素？抗生素結(jié)構(gòu)改造的目的是什么？答：半合成抗生素：指用化學(xué)或生物化學(xué)方法，改變天然抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，或引入特定的功能基團(tuán)獲得具有各種優(yōu)越性能的新抗生素或其衍生物的總稱。目的：尋找比原物質(zhì)活性強(qiáng)、抗菌譜廣、對(duì)耐藥性有效、化學(xué)性能穩(wěn)定、毒性及副作用較小、吸收快、血濃度高等具有優(yōu)越藥理性能的新化合物?？股亟Y(jié)構(gòu)改造的方法：生物合成法、化學(xué)合成法、半合成法。11.簡(jiǎn)述發(fā)酵過程中泡沫產(chǎn)生對(duì)發(fā)酵的影響。（1）降低發(fā)酵罐的裝料系數(shù)；（2）增加了菌群的非均一性；（3）增加了污染雜菌的機(jī)會(huì)；（4）大量起泡，控制不及時(shí)，會(huì)引起逃液，導(dǎo)致產(chǎn)物的流失；（5）消泡劑的加入有時(shí)會(huì)影響發(fā)酵或給提煉工序帶來麻煩。12.簡(jiǎn)述植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的優(yōu)點(diǎn)。（1）可以不受氣候、季節(jié)和地點(diǎn)的影響；（2）細(xì)胞增殖速度快而且生產(chǎn)效率高；（3）可通過對(duì)細(xì)胞的物理和化學(xué)環(huán)境進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)控制；（4）可選擇性地生產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物；（5）可避免病、蟲害的影響。13.什么叫活性污泥？組成活性污泥的微生物主要有哪些？活性污泥是指具有活性的微生物菌膠團(tuán)或絮狀泥粒狀的微生物群體?；钚晕勰嘀饕ǎ海?）細(xì)菌：是活性污泥中最重要的成員，包括有桿菌、球菌、螺旋菌和比較高級(jí)的絲狀細(xì)菌。（2）真菌（3）原生動(dòng)物（4）微形后動(dòng)物14.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)包括哪幾個(gè)階段？動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)主要包括三個(gè)階段：（1）準(zhǔn)備階段：包括設(shè)備的準(zhǔn)備、清洗、消毒，培養(yǎng)基的配制和除菌，細(xì)胞種子的復(fù)蘇、檢定和擴(kuò)增。（2）細(xì)胞培養(yǎng)階段：包括細(xì)胞接種，培養(yǎng)工藝參數(shù)的調(diào)整，取樣分析，培養(yǎng)基更換。（3）產(chǎn)物生產(chǎn)階段：包括培養(yǎng)基更換，病毒準(zhǔn)備和接種或產(chǎn)物表達(dá)誘導(dǎo)劑的加入，培養(yǎng)上清的收獲，取樣分析。15.利用你所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)你簡(jiǎn)單分析發(fā)酵過程中染菌的途徑。（1）種子包括進(jìn)罐前菌種室階段出問題；（2）培養(yǎng)基的配制和滅菌不徹底；（3）設(shè)備泄漏和存在死角；（4）空氣除菌不徹底；（5）操作時(shí)未進(jìn)行無菌操作。16．簡(jiǎn)述微生物次生代謝的特點(diǎn)。（1）種類繁多，結(jié)構(gòu)特殊，含有不常見的化合物。（2）含有少見的化學(xué)鍵；（3）一種微生物所合成的次生代謝物往往是一組結(jié)構(gòu)相似的化合物；（4）一種微生物的不同菌株可以產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu)迥異的次生代謝物；（5）次生代謝產(chǎn)物的合成比生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境因素更敏感。17．適宜于規(guī)模發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)具備哪些特點(diǎn)？（1）培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成；（2）發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能少；（3）培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價(jià)格低廉，且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購運(yùn)輸，適合于大規(guī)模儲(chǔ)藏，能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)。（4）所選用的培養(yǎng)基能滿足總體工藝的要求。1．土壤是微生物生活的大本營(yíng)，生活著各種各樣的微生物。目前工業(yè)上所利用的微生物大多是從土壤中分離獲得的。纖維素酶廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種從土壤中分離堿性纖維素酶產(chǎn)生菌的篩選方法。同時(shí)打算用此菌進(jìn)行工廠發(fā)酵生產(chǎn)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)工廠生產(chǎn)流程圖（簡(jiǎn)圖）。⑴采樣：在造紙廠周圍或廢水中，采土壤離地5-15cm處的土壤，或廢水中的細(xì)菌；⑵增殖培養(yǎng)：以纖維素作為惟一的碳源進(jìn)行增殖培養(yǎng)，0.0075%曲利本藍(lán)＋1%CMC（羧甲基纖維素），pH10.5，使得不能分解纖維素的菌不能生長(zhǎng)；⑶純種分離：采用單菌落分離法，A、劃線法，B、稀釋法；⑷生產(chǎn)性能的測(cè)定：測(cè)定菌株纖維素酶的活性。工業(yè)生產(chǎn)流程圖設(shè)計(jì)：菌種的篩選種子擴(kuò)大培養(yǎng)（真菌用孢子擴(kuò)大培養(yǎng)）發(fā)酵罐發(fā)酵纖維素酶的提取2．試述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中血清的作用。（1）影響培養(yǎng)基的生理性質(zhì)，如黏度、滲透壓、擴(kuò)散速率等。（2）含有蛋白質(zhì)抑制劑，抑制消化時(shí)用的胰蛋白酶和細(xì)胞分泌的蛋白酶。（3）提供合成培養(yǎng)基中不含有的營(yíng)養(yǎng)物用于細(xì)胞代謝。（4）提供小分子物質(zhì)的載體蛋白。（5）提供細(xì)胞貼壁必需的因子。（6）含有酶系，轉(zhuǎn)化培養(yǎng)基中的成分成為細(xì)胞能利用的形式或非毒性形式。（7）提供微量元素、激素和生長(zhǎng)因子。（8）結(jié)合或中和培養(yǎng)基中的毒性物質(zhì)。（9）結(jié)合和保護(hù)在過量時(shí)有毒性的營(yíng)養(yǎng)物并緩慢釋放它們。（10）提供白蛋白對(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用，并防止對(duì)其它重要因子的非特異性吸附。3．土壤是微生物生活的大本營(yíng)，生活著各種各樣的微生物。目前工業(yè)上所利用的微生物大多是從土壤中分離獲得的。葡萄糖淀粉酶可以用于淀粉制糖工藝。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種從土壤中分離葡萄糖淀粉酶產(chǎn)生菌的分離方法。⑴采樣：在淀粉廠周圍或廢水中，采土壤離地5-15cm處的土壤，或廢水中的細(xì)菌；（2分）⑵增殖培養(yǎng)：以淀粉作惟一的碳源進(jìn)行增殖培養(yǎng)，使得不能分解淀粉的菌不能生長(zhǎng)；（2分）⑶純種分離：采用單菌落分離法，A、劃線法，B、稀釋法；（2分）⑷生產(chǎn)性能的測(cè)定：測(cè)定菌株葡萄糖淀粉酶的活性。（2分）4．試論述在有機(jī)相中進(jìn)行酶催化有何特征？（1）增加非極性基質(zhì)的溶解度；（2）使某些原來在水相不能進(jìn)行的反應(yīng)順利進(jìn)行，如肽的合成，酯的合成；（3）可減少在水相極易發(fā)生的副反應(yīng)，如酸酐的水解，鹵化物的水解和醌的聚合；（4）在有機(jī)溶劑中可以改變基質(zhì)的專一性；（5）酶在有機(jī)溶劑中由于其本身是不容的，故不再需要如水相的固定化等，即可在反應(yīng)結(jié)束后容易（往往只需要過濾）使酶從體系中分離出來；（6）若因從流速等許多方面考慮酶確需固定化的，則利用固定化酶的載體只需要簡(jiǎn)單的非極性表面（如玻璃珠）即可，在非水介質(zhì)中，酶不會(huì)從載體表面脫落；（7）產(chǎn)物能也很容易地從低沸點(diǎn)、高蒸汽壓的溶劑中回收；（8）在有機(jī)溶劑中酶的熱穩(wěn)定性（比水溶液中）好；（9）有機(jī)相酶反應(yīng)中無微生物污染；（10）有可能使酶直接應(yīng)用于某些化學(xué)反應(yīng)中。5.簡(jiǎn)述酶制劑生產(chǎn)過程中需要控制的工藝參數(shù)。（1）培養(yǎng)基：酶制劑的生產(chǎn)同其他生物產(chǎn)品的生產(chǎn)一樣，培養(yǎng)基的組成和各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量對(duì)酶的合成和分泌影響較大。生產(chǎn)過程中，要求嚴(yán)格控制培養(yǎng)基的碳源、氮源、碳氮比、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和產(chǎn)酶促進(jìn)劑的種類和含量。（2）pH控制：酶生產(chǎn)的合適pH通常和酶反應(yīng)的最適pH值相接近，因此在生產(chǎn)過程中，要根據(jù)不同酶反應(yīng)的適宜pH值來控制發(fā)酵過程中培養(yǎng)基的pH值。（3）溫度控制：酶生產(chǎn)的培養(yǎng)溫度隨菌種而不同。如利用芽孢桿菌進(jìn)行蛋白酶生產(chǎn)常采用30-37℃，而霉菌、放線菌的蛋白酶生產(chǎn)一28-30（4）通氣的控制：酶生產(chǎn)所用菌種一般都是需氧微生物，培養(yǎng)時(shí)都需要攪拌通氣，但通氣攪拌的需要程度因菌種而異。利用細(xì)菌進(jìn)行酶生產(chǎn)時(shí)，一般培養(yǎng)后期的通氣攪拌程度比前期大。（5）酶的提?。好干a(chǎn)的提取過程主要包括發(fā)酵液預(yù)處理、酶的沉淀或吸附和酶的干燥。6.敘述防止發(fā)酵菌種退化的具體條件措施有那些？答：（1）控制傳代次數(shù)：盡量避免不必要的移種和傳代，并將必要的傳代降低到最低限度，以減少細(xì)胞分裂過程中所產(chǎn)生的自發(fā)突變幾率。（2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件。（3）利用不易衰退的細(xì)胞傳代：對(duì)于放線菌和霉菌，菌絲細(xì)胞常含有幾個(gè)細(xì)胞核，因此用菌絲接種就易出現(xiàn)衰退，而孢子一般是單核的，用于接種就可避免這種現(xiàn)象。（4）采用有效的菌種保藏方法（5）合理的育種：選育菌種是所處理的細(xì)胞應(yīng)使用單核的，避免使用多核細(xì)胞;合理選擇誘變劑種類或增加突變位點(diǎn)，以減少分離回復(fù)突變；在誘變處理后及分離提純化，從而保證保藏菌種的純度。（6）、選用合適的培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中添加某種化學(xué)物質(zhì)可以防止菌種退化?；蛘哌x取營(yíng)養(yǎng)相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基在菌種保藏培養(yǎng)基，限制菌株的生長(zhǎng)代謝減少變異反而發(fā)生從而防止菌種的退化。34．論述培養(yǎng)基配制好后，如果不及時(shí)滅菌，會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果？（1）由于雜菌的污染，使生物化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制或產(chǎn)物消耗，造成產(chǎn)率的下降；（2）由于雜菌所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，或染菌后發(fā)酵液的某些理化性質(zhì)的改變，使產(chǎn)物的提取變得困難，造成收得率或使產(chǎn)品質(zhì)量下降；（3）污染的雜菌可能會(huì)分解產(chǎn)物而使生產(chǎn)失??；（4）污染的雜菌大量繁殖，會(huì)改變反應(yīng)介質(zhì)的pH，從而使生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生異常變化；（5）發(fā)生噬菌體污染，微生物細(xì)胞被裂解而使生產(chǎn)失敗。35．論述原生質(zhì)體融合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。（1）去除了細(xì)胞壁的障礙，親株基因組直接融合、交換，實(shí)現(xiàn)重組，不需要有已知的遺傳系統(tǒng)。即使是相同接合型的真菌細(xì)胞也能發(fā)生原生質(zhì)體的相互融合，并可對(duì)原生質(zhì)體進(jìn)行轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)染。（2）原生質(zhì)體融合后兩親株的基因組之間有機(jī)會(huì)發(fā)生多次交換，產(chǎn)生各種各樣的基因組合而得到多種類型的重組子。（3）重組頻率特別高，因?yàn)橛芯垡叶甲髦趧＃?）可以和其它育種方法相結(jié)合，把由其它方法得到的優(yōu)良性狀通過原生質(zhì)體融合再組合到一個(gè)單株中。（5）可以用溫度、藥物、紫外線等處理、鈍化親株的一方或雙方，然后使之融合，再在再生菌落中篩選重組子。1．發(fā)酵培養(yǎng)基按用途分為孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。2．分離微生物時(shí)，施加選擇壓力的分離方法有富集液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)基使用。3.種子制備工藝過程大致分為實(shí)驗(yàn)室種子制備階段和生產(chǎn)種子制備階段。4.在進(jìn)行植物細(xì)胞大量培養(yǎng)時(shí)，其主要技術(shù)分為愈傷組織的固體培養(yǎng)和細(xì)胞或組織的液體懸浮培養(yǎng)。5.發(fā)酵工業(yè)中，常用的氮源可分為有機(jī)氮源和無機(jī)氮源兩大類。6.影響種子質(zhì)量的因素有原材料質(zhì)量、培養(yǎng)條件和斜面冷藏時(shí)間。7．航天育種主要是利用空間環(huán)境高真空、微重力和強(qiáng)輻射的特點(diǎn)，使微生物的遺傳特性發(fā)生變異，從而選育出優(yōu)良菌種。8.培養(yǎng)基常用的滅菌方法有高溫濕熱滅菌和過濾除菌。9.工業(yè)微生物的培養(yǎng)法有表面培養(yǎng)法、固體培養(yǎng)法和液體深層培養(yǎng)法。10.發(fā)酵工業(yè)上常用的消沫劑分為天然油脂類、聚醚類、高級(jí)醇類和硅樹脂類。11.發(fā)酵培養(yǎng)基的成分主要包括有碳源、氮源、能源、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和水。12．放線菌基因重組過程類似于大腸桿菌，大體上有異核現(xiàn)象、接合現(xiàn)象、異核體的形成和重組體的形成四種遺傳體系。13.根據(jù)產(chǎn)物的形成是否與菌體生長(zhǎng)同步關(guān)聯(lián)，可將產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)分為生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型和非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型。14.微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平取決于生產(chǎn)菌種的特性和發(fā)酵條件的控制。15.淀粉水解糖的制備方法一般有酸水解和酶水解兩種。16．培養(yǎng)基按狀態(tài)可分為固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基。17．微生物調(diào)節(jié)其初級(jí)代謝的三種方式大致有酶活的調(diào)節(jié)、酶合成調(diào)節(jié)和遺傳控制。18.發(fā)酵過程中，泡沫的控制方法有機(jī)械消沫和消泡劑消沫。19.好氧生化法以微生物形式不同分為活性污泥法和生物膜法。20.體外培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞，根據(jù)其生長(zhǎng)性質(zhì)，可分為貼壁依賴性細(xì)胞和非貼壁依賴性細(xì)胞兩類。二、名詞解析2-1、自然選育——在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自然突變而進(jìn)行菌種的篩選過程。2-2、雜交育種——指將兩個(gè)基因型不同的菌株經(jīng)吻合（或接合）使遺傳物質(zhì)重新組合，從中分離和篩選具有新性狀的菌株。2-3、準(zhǔn)性生殖——指真菌中不通過有性生殖的基因重組過程。3-4、前體——指加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物能被微生物直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)無多大變化，且具有促進(jìn)產(chǎn)物合成的作用的有機(jī)化合物。4-5、生長(zhǎng)因子——凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)。4-6、產(chǎn)物促進(jìn)劑——指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。6-7、種子擴(kuò)大培養(yǎng)——指將保存在沙土管、冷凍干燥管中休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。7-8、分批發(fā)酵——指種子接種到培養(yǎng)基后除了氣體流通外發(fā)酵液始終留在生物反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵方式。7-9、連續(xù)發(fā)酵——指發(fā)酵過程中，一邊補(bǔ)入新鮮的料液，一邊以相近的流速放料，維持發(fā)酵液原來的體積的發(fā)酵方式。9-10、酶的交聯(lián)法——利用雙功能基團(tuán)試劑或多功能試劑使酶分子間交聯(lián)因而得到固定的方法。26-11、抗生素——是指由動(dòng)物、植物和微生物在生命活動(dòng)過程中所產(chǎn)生的，能在低微濃度下抑制或殺滅他種生物或腫瘤細(xì)胞的一類有機(jī)化合物。26-12、半合成抗生素——指用化學(xué)或生物的方法改變已知抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，或引入特定的功能基團(tuán)而獲得的新抗生素品種或其衍生物的總稱。29-13、生物需氧量——指在一定溫度、一定時(shí)間內(nèi)微生物利用有機(jī)物進(jìn)行氧化所需要氧的量。29-14、化學(xué)需氧量——指用強(qiáng)氧化劑氧化水中污染物時(shí)所需消耗的氧量。29-15、污泥沉降比——指一定量的曝氣池混合液，靜置30min后，沉降污泥體積與原混合液體積之比。29-16、污泥容積指數(shù)——指曝氣池中混合液經(jīng)30min置后沉降后的體積與污泥干重之比。3-17、次級(jí)代謝產(chǎn)物——是指微生物在一定生長(zhǎng)時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體物質(zhì)，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無明確功能的物質(zhì)過程，這一過程的產(chǎn)物，即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。12-18、微藻的異養(yǎng)培養(yǎng)——指微藻在無光照的條件下，利用外源有機(jī)物包括糖類、蛋白水解物、有機(jī)酸等進(jìn)行生長(zhǎng)。1-1生物工藝學(xué)——生物工藝學(xué)是“應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑的作用將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)”的技術(shù)。這里所謂的生物作用劑可以是酶、整體細(xì)胞或多細(xì)胞生物體，一般也稱為生物催化劑。2-1航天育種——主要是利用空間環(huán)境高真空、微重力和強(qiáng)輻射的特點(diǎn)，使微生物的遺傳特性發(fā)生變異，從而選育出優(yōu)良菌種。三、簡(jiǎn)答題1．選擇性分離微生物育種的步驟大致有哪些？(1)含微生物材料的選擇；（2）材料的預(yù)處理；（3）所需菌種的分離；（4）菌種的培養(yǎng)；（5）菌種的選擇和純化。2.簡(jiǎn)述發(fā)酵過程中泡沫產(chǎn)生對(duì)發(fā)酵的影響。（1）降低發(fā)酵罐的裝料系數(shù)；（2）增加了菌群的非均一性；（3）增加了污染雜菌的機(jī)會(huì)；（4）大量起泡，控制不及時(shí)，會(huì)引起逃液，導(dǎo)致產(chǎn)物的流失；（5）消泡劑的加入有時(shí)會(huì)影響發(fā)酵或給提煉工序帶來麻煩。3.簡(jiǎn)述植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的優(yōu)點(diǎn)。（1）可以不受氣候、季節(jié)和地點(diǎn)的影響；（2）細(xì)胞增殖速度快而且生產(chǎn)效率高；（3）可通過對(duì)細(xì)胞的物理和化學(xué)環(huán)境進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)控制；（4）可選擇性地生產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物；（5）可避免病、蟲害的影響。4.發(fā)酵用的無菌空氣，必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)有哪些？（1）連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣；（2）空氣的壓強(qiáng)為0.2-0.4MPa；（3）進(jìn)入過濾器之前，空氣的相對(duì)濕度小于70%;(4)進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度高10-30℃5.簡(jiǎn)述酶制劑生產(chǎn)過程中需要控制的工藝參數(shù)。（1）培養(yǎng)基：酶制劑的生產(chǎn)同其他生物產(chǎn)品的生產(chǎn)一樣，培養(yǎng)基的組成和各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量對(duì)酶的合成和分泌影響較大。生產(chǎn)過程中，要求嚴(yán)格控制培養(yǎng)基的碳源、氮源、碳氮比、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和產(chǎn)酶促進(jìn)劑的種類和含量。（2）pH控制：酶生產(chǎn)的合適pH通常和酶反應(yīng)的最適pH值相接近，因此在生產(chǎn)過程中，要根據(jù)不同酶反應(yīng)的適宜pH值來控制發(fā)酵過程中培養(yǎng)基的pH值。（3）溫度控制：酶生產(chǎn)的培養(yǎng)溫度隨菌種而不同。如利用芽孢桿菌進(jìn)行蛋白酶生產(chǎn)常采用30-37℃，而霉菌、放線菌的蛋白酶生產(chǎn)一28-30℃為佳。有些菌種還需變溫培養(yǎng)。（4）通氣的控制：酶生產(chǎn)所用菌種一般都是需氧微生物，培養(yǎng)時(shí)都需要攪拌通氣，但通氣攪拌的需要程度因菌種而異。利用細(xì)菌進(jìn)行酶生產(chǎn)時(shí)，一般培養(yǎng)后期的通氣攪拌程度比前期大。（5）酶的提?。好干a(chǎn)的提取過程主要包括發(fā)酵液預(yù)處理、酶的沉淀或吸附和酶的干燥。6.敘述防止發(fā)酵菌種退化的具體條件措施有那些？答：（1）控制傳代次數(shù)：盡量避免不必要的移種和傳代，并將必要的傳代降低到最低限度，以減少細(xì)胞分裂過程中所產(chǎn)生的自發(fā)突變幾率。（2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件。（3）利用不易衰退的細(xì)胞傳代：對(duì)于放線菌和霉菌，菌絲細(xì)胞常含有幾個(gè)細(xì)胞核，因此用菌絲接種就易出現(xiàn)衰退，而孢子一般是單核的，用于接種就可避免這種現(xiàn)象。（4）采用有效的菌種保藏方法（5）合理的育種：選育菌種是所處理的細(xì)胞應(yīng)使用單核的，避免使用多核細(xì)胞;合理選擇誘變劑種類或增加突變位點(diǎn)，以減少分離回復(fù)突變；在誘變處理后及分離提純化，從而保證保藏菌種的純度。（6）、選用合適的培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中添加某種化學(xué)物質(zhì)可以防止菌種退化?；蛘哌x取營(yíng)養(yǎng)相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基在菌種保藏培養(yǎng)基，限制菌株的生長(zhǎng)代謝減少變異反而發(fā)生從而防止菌種的退化。7．在篩選分離工業(yè)微生物時(shí)，應(yīng)考慮哪些微生物的重要指標(biāo)？（1）菌的營(yíng)養(yǎng)特征；（2）菌的生長(zhǎng)溫度應(yīng)選擇高于40℃8.簡(jiǎn)述對(duì)抗生素結(jié)構(gòu)改造的目的和要求（1）增強(qiáng)抗菌力；（2）擴(kuò)大抗菌譜；（3）對(duì)耐藥性有效，便于口服；（4）減低毒副作用；（5）改善藥理性質(zhì)，提高生物有效性。9.什么是半連續(xù)培養(yǎng)，說明其優(yōu)缺點(diǎn)。答：在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液（帶放）稱為半連續(xù)培養(yǎng)。某些品種采取這種方式，如四環(huán)素發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：放掉部分發(fā)酵液，再補(bǔ)入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。缺點(diǎn)：代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋，提取的總體積增大。10.利用你所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)你簡(jiǎn)單分析發(fā)酵過程中染菌的途徑。（1）種子包括進(jìn)罐前菌種室階段出問題；（2）培養(yǎng)基的配制和滅菌不徹底；（3）設(shè)備泄漏和存在死角；（4）空氣除菌不徹底；（5）操作時(shí)未進(jìn)行無菌操作。11.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)包括哪幾個(gè)階段？動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)主要包括三個(gè)階段：（1）準(zhǔn)備階段：包括設(shè)備的準(zhǔn)備、清洗、消毒，培養(yǎng)基的配制和除菌，細(xì)胞種子的復(fù)蘇、檢定和擴(kuò)增。（2）細(xì)胞培養(yǎng)階段：包括細(xì)胞接種，培養(yǎng)工藝參數(shù)的調(diào)整，取樣分析，培養(yǎng)基更換。（3）產(chǎn)物生產(chǎn)階段：包括培養(yǎng)基更換，病毒準(zhǔn)備和接種或產(chǎn)物表達(dá)誘導(dǎo)劑的加入，培養(yǎng)上清的收獲，取樣分析。12.論述原生質(zhì)體融合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。（1）去除了細(xì)胞壁的障礙，親株基因組直接融合、交換，實(shí)現(xiàn)重組，不需要有已知的遺傳系統(tǒng)。即使是相同接合型的真菌細(xì)胞也能發(fā)生原生質(zhì)體的相互融合，并可對(duì)原生質(zhì)體進(jìn)行轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)染。（2）原生質(zhì)體融合后兩親株的基因組之間有機(jī)會(huì)發(fā)生多次交換，產(chǎn)生各種各樣的基因組合而得到多種類型的重組子。（3）重組頻率特別高，因?yàn)橛芯垡叶甲髦趧?。?）可以和其它育種方法相結(jié)合，把由其它方法得到的優(yōu)良性狀通過原生質(zhì)體融合再組合到一個(gè)單株中。（5）可以用溫度、藥物、紫外線等處理、鈍化親株的一方或雙方，然后使之融合，再在再生菌落中篩選重組子。13．簡(jiǎn)述微生物次生代謝的特點(diǎn)。（1）種類繁多，結(jié)構(gòu)特殊，含有不常見的化合物。（2）含有少見的化學(xué)鍵；（3）一種微生物所合成的次生代謝物往往是一組結(jié)構(gòu)相似的化合物；（4）一種微生物的不同菌株可以產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu)迥異的次生代謝物；（5）次生代謝產(chǎn)物的合成比生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境因素更敏感。14.發(fā)酵過程中，如要進(jìn)行純培養(yǎng)，采取的具體措施有哪些？（1）設(shè)備滅菌并確保無泄漏；（2）所用培養(yǎng)基必須滅菌；（3）通入的氣體應(yīng)經(jīng)除菌處理；（4）種子無污染，確保純種；（5）培養(yǎng)過程中加入的物料應(yīng)經(jīng)滅菌處理，并在加入過程中確保無污染。15.根據(jù)氨基酸發(fā)酵時(shí)需氧程度的不同，氨基酸發(fā)酵一般可分為哪三種類型？（1）要求供養(yǎng)足夠的谷氨酸族氨基酸發(fā)酵。谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸等谷氨酸族氨基酸發(fā)酵，在供氧足夠時(shí)產(chǎn)酸率最高。（2）適宜在缺氧條件下進(jìn)行的亮氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸發(fā)酵。（3）供氧不足時(shí)產(chǎn)酸受輕微影響的天冬氨酸族氨基酸發(fā)酵。16、在進(jìn)行培養(yǎng)基優(yōu)化時(shí)，應(yīng)經(jīng)過的步驟大致有哪些？（1）根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；（2）通過單因子試驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；（3）當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度。17.什么叫活性污泥？組成活性污泥的微生物主要有哪些？活性污泥是指具有活性的微生物菌膠團(tuán)或絮狀泥粒狀的微生物群體?；钚晕勰嘀饕ǎ海?）細(xì)菌：是活性污泥中最重要的成員，包括有桿菌、球菌、螺旋菌和比較高級(jí)的絲狀細(xì)菌。（2）真菌：真菌中的酵母菌和霉菌在活性污泥中都存在。（3）原生動(dòng)物：大多數(shù)為好氧異養(yǎng)型的可游動(dòng)的單細(xì)胞動(dòng)物。（4）微形后生動(dòng)物：多數(shù)為好氧異養(yǎng)形的多細(xì)胞動(dòng)物，如輪蟲、線蟲等。18.試述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中血清的作用。（1）影響培養(yǎng)基的生理性質(zhì)，如黏度、滲透壓、擴(kuò)散速率等。（2）含有蛋白質(zhì)抑制劑，抑制消化時(shí)用的胰蛋白酶和細(xì)胞分泌的蛋白酶。（3）提供合成培養(yǎng)基中不含有的營(yíng)養(yǎng)物用于細(xì)胞代謝。（4）提供小分子物質(zhì)的載體蛋白。（5）提供細(xì)胞貼壁必需的因子。（6）含有酶系，轉(zhuǎn)化培養(yǎng)基中的成分成為細(xì)胞能利用的形式或非毒性形式。（7）提供微量元素、激素和生長(zhǎng)因子。（8）結(jié)合或中和培養(yǎng)基中的毒性物質(zhì)。（9）結(jié)合和保護(hù)在過量時(shí)有毒性的營(yíng)養(yǎng)物并緩慢釋放它們。（10）提供白蛋白對(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用，并防止對(duì)其它重要因子的非特異性吸附。19．適宜于規(guī)模發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)具備哪些特點(diǎn)？（1）培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成；（2）發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能少；（3）培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價(jià)格低廉，且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購運(yùn)輸，適合于大規(guī)模儲(chǔ)藏，能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)。（4）所選用的培養(yǎng)基能滿足總體工藝的要求。20.作為發(fā)酵種子的準(zhǔn)則是什么？（1）菌種細(xì)胞的生長(zhǎng)活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長(zhǎng)，遲緩期短；（2）生理狀態(tài)穩(wěn)定；（3）菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；（4）無雜菌污染；（5）保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。21.簡(jiǎn)述工業(yè)微生物菌種保藏的原理和意義。目的：保持菌種存活，不丟失，不污染；防止優(yōu)良性狀喪失；隨時(shí)為生產(chǎn)、科研提供優(yōu)良菌種。原理：選用優(yōu)良的純種，（最好是休眠體，如分生孢子、芽胞等），創(chuàng)造降低微生物代謝活動(dòng)強(qiáng)度，生長(zhǎng)繁殖受抑制，難以發(fā)生突變的環(huán)境條件（其環(huán)境要素是干燥、低溫、缺氧、缺營(yíng)養(yǎng)以及添加保護(hù)劑等）。22.培養(yǎng)基配制好后，如果不及時(shí)滅菌，會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果？（1）由于雜菌的污染，使生物化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制或產(chǎn)物消耗，造成產(chǎn)率的下降；（2）由于雜菌所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，或染菌后發(fā)酵液的某些理化性質(zhì)的改變，使產(chǎn)物的提取變得困難，造成收得率或使產(chǎn)品質(zhì)量下降；（3）污染的雜菌可能會(huì)分解產(chǎn)物而使生產(chǎn)失??；（4）污染的雜菌大量繁殖，會(huì)改變反應(yīng)介質(zhì)的pH，從而使生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生異常變化；（5）發(fā)生噬菌體污染，微生物細(xì)胞被裂解而使生產(chǎn)失敗。23.簡(jiǎn)述青霉素產(chǎn)生菌生長(zhǎng)各階段菌絲的特點(diǎn)（1）Ⅰ期：分生孢子萌發(fā)。孢子先膨脹，再形成小的芽管，原生質(zhì)未分化，具有小空泡。（2）Ⅱ期：菌絲繁殖，原生質(zhì)嗜堿性強(qiáng)。（3）Ⅲ期：形成脂肪粒，積累貯藏物。（4）Ⅳ期：脂肪粒減少，形成中、小空泡。原生質(zhì)嗜堿性弱。