微生物工程总复习名词解释：15题共45分简答题： 7题共35分论述题： 2题共20分第一章概论微生物工程：将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。

又称为发酵工程，是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。

简述微生物工程发展简史（四个阶段特征）1、天然发酵2、纯培养技术——第一代发酵技术3、深层培养技术——第二代发酵技术4、微生物工程——第三代发酵技术简述微生物工程组成及研究内容1、微生物工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程发酵工程下游工程2、微生物工程研究内容（1）无菌生长技术；（2）计算机控制技术；（3）种子培养和生产培养工艺技术；（4）小试中试动力学模型；（5）发酵工程工艺放大。

第二章生产菌种的来源试述生产菌种的来源及其分离思路来源：根据资料直接向科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。

分离思路：依照生产要求、产物性质、菌种特性（分类地位及生态环境），设计各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。

实验室或生产用菌种若不慎污染杂菌，也必须重新进行分离纯化。

筛选重点：抗生素及治疗作用的药物产生菌。

试述生物物质产生菌的分离纯化和筛选步骤（1）定方案查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。

（2）标本采集有针对性地采集样品。

（3）增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。

（4）分离：利用分离技术得到纯种。

（5）性能鉴定发酵性能测定进行生产性能测定。

这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适 pH值、提取工艺等。

第三章微生物代谢调节及代谢工程新陈代谢（分解代谢、合成代谢）:新陈代谢（metabolism）是指发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。

即：新陈代谢=分解代谢+合成代谢分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用。

合成代谢：与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式的还原力一起合成复杂大分子的过程。

分解代谢与合成代谢的含义及其间的关系可简单地表示为：酶活性调节：酶分子水平上的一种代谢调节，通过改变酶分子活性来调节新陈代谢的速率，包括：酶活性的激活和抑制两个方面。

能荷：细胞 ATP、ADP、AMP可作为代谢反应功能的高能磷酸键的量度，通过 ATP、ADP、AMP三者的比例调节代谢。

协同反馈抑制：指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式合作反馈抑制：两种末端产物同时存在时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈抑制作用。

累积反馈抑制：每一分支途径的末端产物按一定百分率单独抑制共同途径中前面的酶，所以当几种末端产物共同存在时，它们的抑制作用发生累积。

顺序反馈抑制：当 E过多时，抑制 C→D，由于 C浓度过大而促使反应向 F、G方向进行，结果造成 G浓度的增高。

由于 G过多抑制了 C→F，结果造成 C的浓度进一步增高。

C过多又对 A→B间的酶发生抑制，从而达到反馈抑制的效果。

通过逐步有顺序的方式达到的调节称为顺序反馈抑制。

试述酶活性调节、合成调节的异同点酶分子水平上的一种代谢调节，通过改变酶分子活性来调节新陈代谢的速率，包括：酶活性的激活和抑制两个方面。

酶活性激活系指在分解代谢途径中，后面的反应可被较前面的中间产物所促进。

酶活性的抑制主要是反馈抑制，它主要表现在某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，这个产物可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免末端产物过多累积。

通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，是一种在基因水平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代谢调节。

与上述调节酶活性的反馈抑制等相比，调节酶的合成（即产酶量）而实现代谢调节方式是一类较间接而缓慢的调节方式。

在正常代谢途径中，酶活性调节和酶合成调节两者同时存在密切配合、协调进行。

第四章优良菌种选育原生质体融合技术：原生质体育种技术主要有原生质体融合、原生质体转化技术，此外尚有原生质体诱变育种等。

原生质休融合育种是基因重组的一种重要方法。

原生质体融合作为一种新的基因重组手段，在动植物细胞融合的基础上发展起来，从而打破种属的间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。

诱变剂：能提高生物体突变频率的物质称为诱变剂。

试述优良菌种应具备的条件1、产生大量发酵产物，投资减少，生产能力提高；2、副产物及其他产物不产生或少产生，转化率提高，分离纯化难度、成本降低，品质提高；3、生长繁殖快，生长速率强，缩短发酵周期，设备投资运转费用减少，减少菌种退化及污染几率；4、高效转化产品，降低成本，竞争力提高5、能利用廉价原料，对原料成分敏感性小；6、对添加的前提物质有耐受力；7、泡沫少，提高装料系数、提高单罐产量及降低成本8、具有抗噬菌体感染的能力；9、遗传特性稳定。

试述基因工程技术育种步骤（1）获得待克隆的DNA片段（基因）；（2）目的基因与载体在体外连接；（3）重组DNA分子导入宿主细胞；（4）筛选、鉴定阳性重组子；（5）重组子的扩增与表达。

何为酵母载体？可携带外源基因在酵母细胞内保存和复制，并随酵母分裂传递到子代细胞的 DNA 或 RNA。

有哪些类型？A、Yep类（Yeast episomal plasmid）—酵母附加体质粒复制序列为酵母 2μ序列，长度 6.3kb，自我复制特点：较稳定，5-50拷贝数；10 -10个/μg DNAB、YRp 类（Yeast Replication plasmid）—酵母复制质粒复制序列为非 2μ序列，是自主复制序列（Auto Replication Sequence，ARS）。

特性：稳定性差，拷贝数 5-10，转化频率 10 -10个/μg DNAC、YCp类（Yeast Centromeric plasmid）—酵母中心粒质粒复制序列为 ARS，含有酵母染色体中心粒、端粒成分特性：参与有丝分裂及减数分裂，精确分配；稳定性好，但拷贝数只有一个，转化频率 10 -104/μg DNA。

D、YIp（Yeast Integrative plasmid）—酵母整合型质粒含有可与酵母染色体重组的序列，可以完全整合到染色体中，因此它依靠酵母染色体进行复制。

特性：稳定性很好；拷贝数只一个；转化频率 1-100/μg DNA。

质粒不稳定产生的原因有哪些？如何提高稳定性？分裂不稳定：工程菌分裂时出现一定比例不含质粒子代菌的现象。

结构不稳定：外源基因从质粒上丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变A、选择合适的宿主菌——比生长速率、重组系统的特性、外源基因与染色体序列同源B、合适的载体——拷贝数C、选择压力——抗生素的量D、分阶段培养控制两阶段培养法：第一阶段使菌体生长至一定密度，第二阶段诱导外源基因的表达。

在培养基中加入选择性压力如抗生素等，以抑制质粒丢失菌的生长。

E、通过控制环境参数温度、pH、培养基和溶解氧浓度，调节比生长速率，使工程菌生长具有优势。

有些含质粒的菌对发酵环境的改变比不含质粒的菌反应慢，因而间歇改变培养条件以改变这两种菌的比生长速率，可以改善质粒的稳定性。

第五章菌种保藏原理和方法冷冻干燥保法：在减压条件下使冻结细胞悬液中的水分升华，使培养物干燥。

长期保藏最为有效的方法之一。

液氮冷冻法:菌种以甘油等作为保护剂，在液氮超低温下保存的方法。

第六章培养基种子培养基培养种子的目的：扩大培养，增加细胞数量；同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。

为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。

特点：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成分与发酵培养基的主要成分相近。

发酵培养基发酵生产最主要的培养基，耗用大量的原材料，决定发酵生产成功与否的重要因素。

（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化合物时，发酵培养基除供给充足的碳素，还应添加足够的铵盐或尿素等氮素。

（2）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、质量以及价格等必须予以重视。

第七章发酵工艺控制补料分批培养只有料液的加入没有料液的取出，发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。

在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。

连续培养一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。

达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。

比耗氧速度或呼吸强度（Q）单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气。

摄氧率（r）单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。

溶解氧浓度（CL）单位体积发酵液所含的氧气量临界溶氧浓度（CCr）指不影响菌体呼吸所允许的最低氧浓度，或微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求。

温度对发酵的影响体现在哪些方面？1、对微生物生长的影响2、温度影响反应速率3、温度影响呼吸强度、生长速率及产率4；温度影响发酵方向发酵过程pH变化的原因有哪些？如何确定最佳pH？（1）基质代谢代谢糖快速利用，分解成小分子酸、醇，使 pH下降；糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。

②氮代谢当氨基酸中的-NH被利用后pH会下降；尿素被分解成 NH，pH上升，NH利用后pH下降，当碳源不足时，氮源当碳源利用，pH上升；③生理酸、碱性物质，利用后pH会上升或下降。

（2）产物形成某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液 pH变化。

如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使 pH上升。

（3）菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升（4）发酵液中 pH下降的因素① C/N比例不当（过高）；②消泡油加得过多；③生理酸性物质的存在，氨被利用。

（5）发酵液中 pH上升的因素③ C/N比例不当（过低）；④生理碱性物质存在；⑤中间补料加入的氨水或尿素过多。

最佳PH的确定：配制不同初始 pH的培养基，摇瓶考察发酵情况，通过数据绘图得出结论。

试述影响供氧的因素根据气液传递速率方程式：OTR=Kα(C*-CL)可知，推动力、比表面积及传递系数影响供氧；此外，发酵罐液体体积、高度、理化性状也会影响供氧。