发酵工程复习.docx

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1、绪论L微生物工程的定义微生物工程是讨论微生物生长、繁殖及代谢活动、代谢产物合成及其掌握规律的科学。2 .发酵（fermenion）是任何通过扩大规模培育生物细胞（含动、植物细胞和微生物细胞）来生产产品的过程。3 .微生物工程的特征：a发酵过程既是简单的生物化学反应,又与微生物活细胞息息相关b发酵醪包括固相、液相、汽相,还含有活细胞及菌丝体c微生物工程可分为发酵和提纯两个部分d微生物产物大部分为热敏性物质,因此应避开过热及添加爱护剂等e微生物工程应实行:试验室小型试验T中间试验规模T大型生产规模的工艺过程。4微生物发酵的宏观分类a以微生物菌体细胞为产物的发酵工业b以微生物酶（含蛋白质）为产品的发

2、酵工业C以微生物代谢产物（含初级代谢和次级代谢产物）为产品的发酵工业d采用微生物酸修饰作用的微生物转化发酵工业e微生物废水处理和其它（清洁工程）.5 .发酵工艺基本过程;发酵原料的预处理菌种斜面培育种子扩大培育微生物发酵和掌握发酵产物的分别提取或菌体采用6 .发酵必需具备的条件（问答（1）需进行发酵原料的选择（培育基组成）及预处理要有某种相宜的微生物,需进行微生物菌种的选育及扩大培育。（3）要有进行微生物发酵的设施。（4）要有保证或掌握微生物进行代谢的各种条件（包括温度、溶氧浓度及相宜酸碱度）。（5）要有将菌体或代谢产物提取出来,精制成产品的方法和设施。（6）需进行发酵废物的回收和采用。第一章

3、1 .野生菌株指直接从自然界筛选得到的菌株2 .、养分缺陷型突变株养分缺陷型突变株（auxotrophicHWtant）:指在微生物生长过程中,因产品合成途径中某种酶缺陷,而不能生成终产物,只能生成中间代谢物,必需添加终产物,微生物才能生长的突变株。3、调整突变株调整突变株（adjuslablcmutanl）:指菌株因受外界条件影响,而产生不受终产物及其结构类似物反馈抑制或阻遏的突变株,此时终产物能够大量积累。4静置培育法:又称厌气培育,即将培育基盛于发酵罐中,在接种后,不通空气进行培育；5 .通气培育法的定义又称好气性发酵,这种发酵在培育过程中必需通入空气,以维持肯定的溶氧水平,菌体才能快速

4、进行生长发酵。6 .菌种保藏的目的及原理;（1）菌种保藏的目的:尽可能长时间保持原有菌株优良的生产性能、提高菌种的存活率,削减菌种的变异,以及不被杂菌污染以利于生产上长期使用。（2）保藏原理:依据菌种的生理、生化特点,人为地制造条件,使菌种的代谢活动处于不活泼状态。7 .防止菌种衰退的措施：供应良好的环境条件;用优良的保藏方法;定期纯化菌种8 .菌种复壮的方法:纯种分别转变培育条件,以达到复壮的目的淘汰已衰退的个体9 .种子扩大培育的任务。种子的要求：（1）个体与群体生理性状稳定;（2）活力强,移种至发酵后,能够快速生长;（3）无杂菌污染;（4）目的产物产量高。种子扩大培育的任务:获得纯而壮的

5、、活力旺盛的、接种量足够的培育物,为每次发酵罐的投料,供应相当数量的代谢旺盛的种子。10 .影响种子质量的主要因素1、培育基2、种龄与接种量3、温度4、PH值5、通气和搅拌6、泡沫7、染菌的掌握8、种子级数的确定IL发酵工业对微生物菌种的要求（问答）1、菌种能在廉价原料制成的培育基上快速生长和大量合成目的产物;2、菌种能在要求不高、易掌握的培育条件下快速生长和发酵,以缩短发酵周期;3、依据代谢调控要求,选择高产的野生菌株、养分缺陷型突变株或调整突变株;4、菌株抗噬菌体力量强,以防止感染噬菌体而造成“倒灌”现象的发生。5、菌种纯,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

6、,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,以保证产品的平安。其次章1 .培育基：是指供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按肯定比例配制的、多种养分物质的混合物。2 .前体：在产物的生物合成过程中,被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著变化的物质。3 .消毒：用物理或化学的方法杀死物料、容器器皿内外病原微生物的过程,一般只能杀死养分细胞而不能杀死细菌芽抱。4 .灭菌(SleriIiZatiOn):用物理或化学的方法杀死物料或设施中全部有生命的有机体的技术或工艺过程;它既能杀死养分细胞又能杀死细菌芽胞。5 .。Bx,DE(术语解释);工业上用DE值表示淀粉糖的糖组成。6 .培育基的种类和用

7、途;a按养分物质的来源分(组成培育基)有自然培育基、合成培育基、半合成培育基。b按培育基制成的形式分:固体培育基、半固体培育基、液体培育基。C按培育基的主要成分或使用目的分基础培育基(MM)、选择培育基、鉴定培育基、完全培育基(CM)d按生产工艺要求分(生产培育基)抱子培育基、种子培育基、发酵培育基。培育基的用途:筛选菌种、保藏菌种、检验杂菌、培育种子、发酵生产等。7 .影响葡萄糖酸解反应速度常数的因索有哪些；8 .影响葡萄糖复合反应和分解反应的因素有哪些；9 .前体物质的作用;1、避开合成途径的反馈抑制作用;2、掌握生产菌合成方向,获得较高产率。10 .促进剂和抑制剂提高产物产量的缘由:转变

8、了细胞膜的渗透性,增加了氧的传递速度,转变了菌体对氧的有效采用。IL灭菌的方法：干热灭菌法、湿热灭菌法、射线灭菌法、化学试剂灭菌法、介质过渡灭菌法。要求:既要达到灭菌目的,又要使培育基中培育基成分的破坏尽可能削减到最低限度。12 .对数残留定律的内容：微生物活菌数的削减速率(或称死亡速率)与任一瞬间残存的菌数成正比。13 .加热灭菌的原理：依据微生物在温度超过最高温度时,细胞中原生质体和酶的基本成分一蛋白质发生不行逆的凝固变性,使微生物在很短时间内死亡这一特性进行的。14 .影响培育基灭菌的因素：培育基成分、培育基pH、培育基颗粒的大小、泡沫。15 .分批灭菌与连续灭菌的选用：当培育基中含有较

9、多固体颗粒或较多泡沫时,以分批灭菌较好,由于在这种状况下,连续灭菌不彻底;对于容积小的发酵罐,连续灭菌的优点不明显,采纳分批灭菌比较便利;对于大型液体发酵,培育基固体颗粒少,泡沫少时采纳连续灭菌较好。16 .促进剂和抑制剂的作用是什么？(1)起生长因子的作用；(2)推迟菌体的自溶;(3)抑制了合成某些其他产物的途径而使向所需产物的途径转化;(4)降低了产生菌的呼吸,使之有利于合成;(5)转变发酵液的物理性质,改善了通气效果;(6)与产物形成复盐,降低了发酵液中产物浓度,避开了反馈抑制,有利于促进产物合成。17 .湿热灭菌方法的计算；第三章1 .发酵机制:是指微生物通过其代谢活动,采用基质合成人

10、们所需要的产物的内在规律。2 .同功酹是指能催化相同的生化反应,但酣蛋白分子结构有差异的一类陶3 .调整组成酶是指酶的合成不依靠于环境中的物质存在而存在的一类酣；4 .调整诱导酶是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类陋；5 .初级代谢是指微生物合成它们在生长和繁殖过程中所必需的物质(如糖、氨基酸、脂肪、核甘酸及其聚合物)的过程;所合成的物质称为初级代谢产物。6 .次级代谢产物是指微生物在生长和繁殖过程中合成对微生物的生长、繁殖无关或功能不明确的化合物的过程;这些化合物称为次级代谢产物。7 .糖酵解途径的几个关键调控酶及其调控；培育基中的葡萄糖类物质进入细胞质以后,经糖酵解途径生成丙

11、酮酸,其中1,6一二磷酸果糖激酶是调控酶；丙酮酸进入线粒体脱粉生成乙酰COA,部分粉化生成草酰乙酸,二者缩合生成柠檬酸,进入TCA循环;线粒体内顺乌头酸水合能受柠檬酸诱导,一部分柠檬酸生成异柠檬酸,另一部分柠檬酸经细胞质(细胞质内顺乌头酸水合酶阻遏,柠檬酸不能分解)到达细胞外;线粒体内对NADP+专一的异柠檬酸脱氢酣受柠檬酸阻遏后异柠檬酸不能分解而进入细胞质内,对NAD+专一的异柠檬酸脱氧酶受柠檬酸激活,催化异柠檬酸水解生成-酮戊二酸,a-酮戊二酸进入线粒体,经TCA循环生成草酰乙酸,供应柠檬酸合成的原料来源；8 .糖酵解中间产物(丙酮酸)的不同去路a、在有氧条件下,丙酮酸进入线粒体,脱氢和脱

12、竣生成乙酰CoA,在TCA循环中脱氢,并氧化形成C02和H20,糖酵解生成的NADH+H+经呼吸链将氢传递给氧生成H20.b、在无氧条件下,丙酮酸有三种去向：在乳酸菌中受乳酸脱氢醐作用,丙酮酸作为受氢体被还原为乳酸;(2)在酵母菌中受丙酮酸脱竣酸作用丙酮酸脱酸生成乙醛,再在乙醇脱氢筋作用下,乙醛为受氢体生成乙醇;(3)在梭状杆菌中,丙酮酸脱瘦生成乙酰CoA,然后经一系列变化生成丁酰COA、乙酰乙酰COA,再进一步被还原为丙酮、丁醇。9 .柠檬酸发酵必需具备哪些条件；合成条件:(1)菌体有活性很强的柠檬酸合成前;(2)有足够的底物来源(要有活性很强的丙酮酸脱峻醐和催化C02固定的酶)(3)顺乌头

13、酸水合醐阻遏失活或很微弱。10 .柠檬酸积累的生物调整；a、第一个调整位点一磷酸果糖激酸(PFK);反馈抑制剂:柠檬酸、长链脂肪酸、ATP、AlaNADH+H+;激活剂:无机磷化合物、ADPAMPNH4+、Mg2+、NAD+;当黑曲霉在缺Mn2+的培育基中培育时,可提高细胞内NH4+浓度,PFK不受柠檬酸的抑制,柠檬酸增产；b、其次个调整位点一柠檬酸合成酶;菌种为革兰氏阴性菌:柠檬酸合成醐由四个亚单位组成,受NADH+H+抑制;菌种为革兰氏阳性菌:柠檬酸合成前由两个亚单位组成,受ATP反馈抑制；c、第三个调整位点一异柠檬酸脱氢酶:在线粒体内,异柠檬酸脱氢醐的辅酶是NADP+,柠檬酸浓度增加,脱

14、氢陋受抑制,异柠檬酸不能分解;在细胞质内,异柠檬酸脱氢酣的辅醐是NAD+,脱氢筋受柠檬酸、AMP、ADP激活,ATP抑制,柠檬酸浓度增加,脱氢酶激活,异柠檬酸能分解；d、第四个调整位点一顺乌头酸水合醐：细胞质内顺乌头酸水合酶受GlU和-酮戊二酸阻遏；柠檬酸对线粒体内顺乌头酸水合酹的合成有诱导作用。11 .酶活性的调整类型,酶活性调整的方式；酶活性的调整是指在前分子水平上的一种代谢调整,它是通过转变现成的醐分子活性来调整新陈代谢的速率,包括酶活性的激活和抑制;A同功酶调整B协同反馈抑制C累积反馈抑制D增效反馈抑制E挨次反馈抑制12 .酶诱导的类型j阻遏的类型；能促进调整诱导酶产生的物质称为诱导物

15、,它可以是该醐的底物,也可以是难以代谢的底物类似物或底物的前体物质。阻遏的类型主要有末端代谢产物阻遏和分解代谢产物阻遏两种。13 .谷氨酸族氨基酸生物合成途径及其发酵机制；由三艘酸循环中产生的-酮戊二酸,在谷氨酸脱氢酎和氢供体存在下进行还原性氨化作用而得到。1、EMP途径和HMP途径与谷氨酸发酵的关系:EMP途径和HMP途径为谷氨酸合成供应原料草酰乙酸和乙酰COA2、TCA、DCA循环、C02固定与谷氨酸发酵的关系(I)TCA循环:TCA循环中一酮戊二酸脱氢酶的欠缺,使TCA循环堵塞,一酮戊二酸积累，在NH4+作用下,受谷氨酸脱氢酶作用发生氨基还原化生成谷氨酸。异柠檬酸脱氢酶不仅催化a一酮戊二

16、酸的合成,而且供应a一酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸所必需的NADPH+H+;(2)DCA循环:异柠檬酸受异柠檬酸分解酶作用生成琥珀酸和乙醛酸,后者与乙酰COA作用生成苹果酸,作为TCA循环堵塞后苹果酸的回补反应;异柠檬酸分解酶的生成受生物素掌握:一方面,生物素欠缺,异柠檬酸分解酶丢失,使DCA循环关闭,不能供应原料,因此生物素不行缺；另一方面,生物素浓度过高,琥珀酸脱氢生成延胡索酸,琥珀酸浓度减小,异柠檬酸分解酶活性增加,使DCA循环增加,不利于谷氨酸的积累,因此生物素浓度不宜过高;再次掌握生物素适量,可使菌体细胞拉长,提高了细胞膜的通透性,削减了反馈抑制,有利于谷氨酸积累。(3)CO2固定:为谷氨酸的合成供应原料。草酰乙酸的补充是通过C02固定反应完成的。当