微生物工程期末复习提纲及具体解答(3)

微生物工程复习提纲及具体解答

? 检验杂菌 ? 培养种子 ? 发酵生产

42、什么是前体 ？（名词解释）

加入培养基,能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中,而自身的结构变化不大,并能提高产物的产量,这类小分子化合物称为前体。

43、种子培养基有那些特点？（简答）（重点）

1. 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。

? 2. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。

? 3. 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。

44、发酵培养基的特点？（简答）

发酵培养基:发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。 发酵培养基的要求：

（1）根据产物合成的特点来设计培养基：

对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。 对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。

（2）发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可能高些，这样在同等或相近的转化率条件下有利于提高单位容积发酵罐的利用率，增加经济效益。

（3）发酵培养基需耗用大量原料，因此，原料来源、原材料的质量以及价格等必须予以重视。 45、发酵培养基的选择有那些要求？ （简答）（重点） (1)必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。

(2)有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。 (3)有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。 (4)有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。 (5)尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。 (6)原料价格低廉，质量稳定，取材容易。

(7)所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。

(8)有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”的物质。

46、发酵培养基的设计和注意事项（简答）（重点）

1．提供必要的营养成分：培养基成分必须满足细胞生长，代谢活动和合成产物所需的基本

要求。

? 2．配制合适的浓度：可以从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡的关系中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。

? 3. 主成分与其他成分的配比。

? 4．控制合适的pH：微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要—定的pH环境，在最适pH值下有利于加快各种酶的反应。因此在整个发酵过程中应使培养基的pH适合于微生物生长或产物合成所需。

47、发酵培养基中pH的具体控制方法（简答）（重点）

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? 1. 可以在微生物培养过程中加入酸或碱或流加某些营养物质调节培养基的pH，但更应在配制培养基时考虑所用营养物质的组成成分，使其pH值适合该微生物生长或合成代谢产物的需要。

? 2. 还要注意有些营养物质被利用后培养基的pH变化情况.

? 3. 控制pH最常用的方法是在培养基中添加具有一定缓冲能力的物质作为营养物，如以磷酸盐作为磷的成分；或者避免使用容易产生生理酸性或碱性使培养基pH波动太大的物质。

? 4．避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀

? 葡萄糖与铵盐或氨基酸的氨基在灭菌高温下作用形成深褐色物质。这种物质不被微生物利用。因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌，而应采用分开灭菌后再加入发酵罐内。

? 硫酸铵中的SO42-与钙盐易形成难溶的硫酸钙，因此二者也不宜直接配成培养基。

48、中间补料的重要作用（简答）（重点） 中间补料的方法可以解决这些问题。中间补料的重要作用有: 丰富培养基,避免菌体过早衰老,延长产物合成期; 控制pH值和代谢方向;

改善通气效果,避免菌体生长受限制;

补充发酵液的体积(由于发酵中的通气和蒸发,发酵液体和、减小)。 补料的物质包括碳、氮、水和其他物质。

正确的补料关键在控制补料的时间、速率和配比,目的是不使菌体生长繁殖过快,仅维持呼吸,处于半饥饿的状态,但仍能合成产物。

49、微生物代谢调节方式有呢些（填空）（简答）反馈抑制 反馈阻遏 酶的诱导调节 酶的共价修饰

50微生物细胞的代谢调节方式（填空）（重点） (1)细胞膜的屏障作用:细胞膜系统对物质运输的选择性,如:离子通道、是否需要ATP能量、膜受体等。细胞膜既是大多数亲水分子的屏障，又是某些物质运输的通道。

① 膜的脂质(磷脂及其他脂类)的分子结构，以及环境条件(如离子强度、温度、pH)等对膜脂质理化性质的影响。

②膜蛋白质(如酶、载体蛋白、电子传递链的成员及其他蛋白质)的绝对数量及其活性的调节。 ③跨膜的电化学以及ATP、ADP、AMP体系及无机磷浓度对溶质输送的调节。

④ 细胞壁结构(特别是骨架结构)的部分破坏或变形，间接影响到膜对溶质的通透性。 (2)酶活性和数量的调节(原核):改变细胞表达酶的数量或是改变酶的活性。

(3)限制基质的有形接近(真核):真核生物的细胞内含有各种不同的细胞器,在空间上分隔了各个代谢库。基质存在于各个代谢库中。

51、什么是酶合成的阻遏，阻遏的类型主要那两种？（填空）

是阻碍代谢过程中包括关键酶在内的一系列酶的合成的现象，从而更彻底地控制和减少末端产物的合成。

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（1）未端产物阻遏:

由于终产物的过量积累而导致生物合成途径中酶合成的阻遏的现象，常常发生在氨基酸、嘌呤和嘧啶等这些重要结构元件生物合成的时候。例如过量的精氨酸阻遏了参与合成精氨酸的许多酶的合成。

（2）分解代谢产物阻遏:

当微生物在含有两种能够分解底物的培养基中生长时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶的合成的现象。最早发现于大肠杆菌生长在含葡萄糖和乳糖的培养基时,故又称葡萄糖效应。

52、代谢工程定义（名词解释）（重点）

定义: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、代谢调控以及生化工程相结合,构建新的代谢途径,生产新的代谢产物。

53、次级代谢产物及特征（简答）（重点）

次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同，他们可能积累在细胞内，也可能排到外环境中。

54、发酵工程中杂菌污染会造成怎样的不良后果？ (1)由于杂菌的存在,消耗基质或产物,造成生产能力下降;

(2)杂菌产生的一些代谢产物,改变发酵液的某些物化性质,造成产物提取更困难,从而回收率下降或产品质量下降;

(3)杂菌造成产物分解,导致生产失败;

(4)杂菌的大量繁殖,改变反应介质的pH,从而使生化反应发生异常变化; (5)噬菌体污染造成菌体裂解,导致生产失败。

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55、严格纯种培养应采取哪些必要的措施？ 1.使用的培养基和设备须灭菌;

2.好气培养过程中使用的空气应经过除菌处理; 3.设备应严密,生物反应器中要维持高于环境的压力; 4.培养过程中加入的物料须灭菌; 5.使用无污染的纯种。

51、灭菌的定义: （名词解释）（重点）

使用物理或化学方法杀灭或去除物料或设备中一切有生命物质的过程。 52、发酵对无菌空气的要求包括（填空）（重点） ：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，正压等几项指标；

53、分批灭菌(实罐灭菌) （名词解释）（重点） 将自己制好的培养基放在发酵罐中,直接通入蒸汽进行加热,在达到灭菌要求的温度和压力后维持一定的时间,再冷却到发酵要求温度的工艺过程。

54、连续灭菌 （名词解释）优缺点和注意事项？（简答）

连续灭菌 定义:培养基在罐外经过一套灭菌设备的连续加热灭菌（短时间20－30’内使培养基达到灭菌温度130－140℃,维持5－15分钟），冷却再送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。

优点:可以采用高温快速的灭菌工艺,物料受热时间短，减少营养成分的破坏，有利于提高得率；发酵罐非生产占用时间少,容积利用率高；均衡使用蒸汽，热能利用合理,减少锅炉负载不均现象；适合自动化控制和降低劳动强度。

缺点:增加一套连续灭菌设备,增加了投资，同时增加操作环节;不适用黏度大的培养基灭菌。

注意：连续灭菌时,发酵罐灭菌在培养基灭菌前,前用蒸汽直接进行空罐灭菌。灭菌后,不立即冷却,用无菌空气保压,待灭菌的培养基灌入后再进行冷却。

55、空气除菌的方法主要有哪几种？（填空）（重点） 热杀菌 辐射杀菌 静电除菌 过滤除菌

55、发酵过程出现杂菌污染应如何处理？（简答）

(1)种子罐染菌:发现后不进行后面的移菌工作,及时采用高压蒸汽直接灭菌。 (2)发酵罐染菌

发酵前期:杂菌对生产菌危害大,蒸汽灭菌后放掉;

杂菌对生产菌危害不大,直接灭菌后重新接菌;

杂菌量少且生长缓慢,则继续运转,但要注意杂菌的数量和代谢的变化。

发酵中后期:加入适量的杀菌剂或抗生素抑制杂菌生长;

降低培养温度或控制补料抑制杂菌的生长; 考虑提前放罐。

(3)染菌后的设备处理

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a.染菌后的罐体用甲醛等化学物质灭菌处理。 b.用蒸汽灭菌(包括各种附属设备)。 c.再次投料前,彻底清洗灭菌罐体和附件。 d.进行发酵罐严密性检查,防止渗漏。

56、发酵过程中噬菌体污染的原因和处理方法？（简答）（重点） 来源:生产菌种本身是溶原菌;存在引起噬菌体感染的条件。

a.环境中有噬菌体。 b.环境中的活菌感染。 危害:

个体小,随气体到处飘散;

过滤性病毒可通过细菌过滤器和过滤介质; 繁殖快,使生产菌种大量快速裂解; 引起恶性循环,从单罐扩大到整个生产。 噬菌体污染现象的判断一一烈性噬茵体 a.发酵液突然变稀,泡沫增多;

b.早期镜检发现:茵体染色不均匀,较短时间内茵体大量自溶,最后仅残留茵丝的断片; c.平板培养出现典型的噬菌斑;

d.溶氧浓度回升提前,营养成分消耗少,产物合成停止等。 处理方法：

a.发酵液高压蒸汽灭菌后放掉,防止发酵液的任意流失。

b.全部停产,对环境和设备进行全面的清洗消毒,杜绝噬菌体寄生的环境基础。 c.更换生产菌种,不断筛选抗噬菌体的菌种,防止噬菌体的重复污染。 57、如何判断发酵过程的噬菌体污染？ （简答）

58、发酵过程的噬菌体污染处理方法：（简答） 处理方法：

a.发酵液高压蒸汽灭菌后放掉,防止发酵液的任意流失。

b.全部停产,对环境和设备进行全面的清洗消毒,杜绝噬菌体寄生的环境基础。

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