《微生物工程》復(fù)習(xí)題型資料

1、微生物工程復(fù)習(xí)題型資料一、名詞解釋：1.微生物工程：微生物工程的主體是利用微生物生長代謝活動產(chǎn)生的各種生理活性物質(zhì)來生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品。它已成為微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)等多學(xué)科密切相關(guān)的交叉性學(xué)科。2.誘變育種：就是利用各種被稱為誘變劑的物理和化學(xué)試劑處理微生物細(xì)胞，提高基因突變頻率，再通過適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的育種方法。3.酶活性調(diào)節(jié):是以酶分子的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在酶分子水平上的一種代謝調(diào)節(jié)。它是通過改變現(xiàn)成的酶分子活性來調(diào)節(jié)新陳代謝的速率，包括酶活性的激活和抑制兩個方面。酶活性調(diào)節(jié)的機(jī)制有酶的變構(gòu)理論和酶分子的化學(xué)修飾。4.末端產(chǎn)物阻遏：指由于某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量累積而引

2、起的阻遏，如在嘌呤、嘧啶和氨基酸的生物合成。5.分解代謝產(chǎn)物阻遏：當(dāng)微生物在含有兩種能夠分解底物的培養(yǎng)基中生長時，利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶的合成的現(xiàn)象。6.代謝工程:系指利用基因工程技術(shù)，定向地對細(xì)胞代謝途徑進(jìn)行修飾、改造，以改變微生物的代謝特性，并與微生物基因調(diào)控、代謝調(diào)控及生化工程相結(jié)合，構(gòu)新的代謝途徑，生產(chǎn)新的代謝產(chǎn)物的工程技術(shù)領(lǐng)域。7.前體：被加入培養(yǎng)基后，能夠直接在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生太大變化，卻能提高產(chǎn)物產(chǎn)量的一類小分子物質(zhì)。8.促進(jìn)劑：是一類刺激因子，它們并不是前體或營養(yǎng)，這類物質(zhì)的加入或可以影響微生物的正常代謝，或促進(jìn)中間

3、代謝產(chǎn)物的積累，或提高次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。9.比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度（QO2）：單位時間內(nèi)單位重量的細(xì)胞所消耗的氧氣。10.攝氧率：單位時間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。11.臨界溶氧濃度：指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。二、選擇/填空：1.微生物工程的發(fā)展簡史：傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)天然發(fā)酵，第一代微生物發(fā)酵技術(shù)純培養(yǎng)技術(shù)的建立，第二代微生物發(fā)酵技術(shù)深層培養(yǎng)技術(shù)，第三代微生物發(fā)酵技術(shù)微生物工程。2.微生物工程工業(yè)生產(chǎn)水平的三個決定要素：生產(chǎn)菌種的性能，發(fā)酵及提純工藝條件和生產(chǎn)設(shè)備。其中生產(chǎn)菌種是最重要的。3.微生物菌種分離純化和篩選的步驟：標(biāo)本采集標(biāo)本材料的預(yù)處理富集培養(yǎng)菌種初篩菌種復(fù)篩性能

4、鑒定菌種保藏。4.菌種分離的方法：施加選擇性壓力分離法（平板稀釋法和平板劃線法）、選擇性培養(yǎng)基分離法（加入抗生素或試劑來增加選擇性、搖瓶培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)）。5.優(yōu)良菌種選育方法：自然選育、誘變選育、抗噬菌體菌種的選育、雜交育種、原生質(zhì)體融合技術(shù)育種、基因工程技術(shù)育種。6.突變菌株篩選中的種類：營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選，抗性突變株的篩選、抗反饋遏和抗反饋抑制突變菌株的篩選、組成型突變株的篩選。7.雜交育種的目的:是將不同菌株的遺傳物質(zhì)進(jìn)行交換、重組，使不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，克服長期誘變引起的生活力下降等缺點(diǎn)。8.雜交育種的優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)大變異范圍、改變產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、創(chuàng)造出新品種。9.原生

5、質(zhì)體融合的一般步驟：制備原生質(zhì)體、原生質(zhì)體融合、原生質(zhì)體的再生、篩選優(yōu)良性狀的融合重組子。10.基因工程菌產(chǎn)生的程序：目的基因的克隆，DNA重組體的體外構(gòu)建，重組DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞及基因工程菌的選擇。11.基因表達(dá)系統(tǒng)的分類：第一類為原核表達(dá)系統(tǒng)：包括大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)、芽胞桿菌表達(dá)系統(tǒng)、鏈霉菌表達(dá)系統(tǒng)和藍(lán)藻表達(dá)系統(tǒng)等。第二類為真核生物表達(dá)系統(tǒng)：包括酵母表達(dá)系統(tǒng)、植物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)、昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)和哺乳動物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)等。12.影響目的基因在大腸桿菌中表達(dá)的因素：外源基因的拷貝數(shù)、外源基因的表達(dá)效率、表達(dá)產(chǎn)物的穩(wěn)定性、細(xì)胞代謝負(fù)荷、工程菌的培養(yǎng)條件。13.真核基因在大腸桿菌中的表達(dá)形式：融合蛋白

6、、非融合蛋白、分泌型表達(dá)蛋白。14.常用的菌種保藏方法：斜面保藏法、穿刺保藏法、液體石蠟法、沙土管干燥保藏法、真空冷凍干燥保藏法、液氮保藏法、懸液保藏法、低溫保藏法。15.代謝調(diào)節(jié)的方式:主要有反饋抑制、反饋?zhàn)瓒簟⒚傅恼T導(dǎo)調(diào)節(jié)、酶的共價修飾等。16.微生物自我調(diào)節(jié)部位的三種控制方式：細(xì)胞膜對大多數(shù)親水分子起一種屏障作用，但又存在著某些輸送系統(tǒng)；原核生物有兩種控制通量的方法，采用調(diào)節(jié)現(xiàn)有酶和改變酶分子活性；限制基質(zhì)的有形接近。17.阻遏作用:有利于生物體節(jié)省有限的養(yǎng)料和能量，阻遏的類型主要有末端代謝產(chǎn)物阻遏和分解代謝產(chǎn)物阻遏兩種。18.酶合成調(diào)節(jié)的機(jī)制根據(jù)操縱子的調(diào)節(jié)方式不同可分為:單一效應(yīng)物調(diào)

7、節(jié)、兩種效應(yīng)物的共同調(diào)節(jié)和弱化調(diào)節(jié)三種類型。19.分支生物合成途徑的調(diào)節(jié):有同功酶調(diào)節(jié)、順序反饋調(diào)節(jié)、協(xié)同反饋調(diào)節(jié)、累加反饋調(diào)節(jié)、增效反饋調(diào)節(jié)、激活和抑制聯(lián)合調(diào)節(jié)和酶的共價修飾等。20.發(fā)酵條件的控制可分為:各種發(fā)酵條件對微生物代謝的影響、使用誘導(dǎo)物、添加生物合成的前體、培養(yǎng)基成分和濃度的控制四種方式。21.次級代謝產(chǎn)物合成的調(diào)控類型有：誘導(dǎo)調(diào)節(jié)、碳分解產(chǎn)物調(diào)節(jié)、氮分解產(chǎn)物調(diào)節(jié)、磷酸鹽調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、生長速度調(diào)節(jié)等。22.反饋調(diào)節(jié)：在次級代謝產(chǎn)物的生物合成中有著重要的作用，包括次級代謝產(chǎn)物的自身反饋調(diào)節(jié)、分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)、前體的反饋調(diào)節(jié)以及初級代謝產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)。23.改變代謝途徑的方法：加速

8、反應(yīng)、改變分支代謝途徑流向、構(gòu)建代謝旁路、改變能量代謝途徑等不同方法。24.培養(yǎng)基的成分：大致分為碳源、氮源、無機(jī)鹽、微量元素、特殊生長因子、促進(jìn)劑、前體和水等幾大類。對不同的微生物、微生物不同的生長階段、不同的發(fā)酵產(chǎn)物以及不同發(fā)酵工藝條件等，所使用的培養(yǎng)基都是不同的，這些也都是培養(yǎng)基配置需要考慮的因素。25.營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié)的幾個方面：不同碳源的利用速度，氮源利用及與碳源利用的關(guān)系、碳氮比例的調(diào)節(jié)、前體的控制、補(bǔ)料。26.溫度對發(fā)酵的影響主要表現(xiàn)：對細(xì)胞生長、產(chǎn)物形成、發(fā)酵液的物理性質(zhì)和生物合成方向等方面。27.影響發(fā)酵溫度的因素:有生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱、顯熱和輻射熱等4種發(fā)酵熱。28.選擇

9、最適PH的原則：既有利于菌體的生長繁殖，又可以最大限度地獲得高的產(chǎn)量。29.影響供氧的因素：攪拌、空氣流量、培養(yǎng)液的性質(zhì)、微生物生長的影響、消沬劑的影響和離子強(qiáng)度的影響。30. 泡沬的消除和控制分為：機(jī)械消泡和消沬劑消沬。三、簡答題：1.菌種保藏的原理：根據(jù)微生物的生理系列化特性，人為地創(chuàng)造條件，使微生物處于代謝不活躍，生長繁殖受到抑制的休眠狀態(tài)，以減少菌種的變異。2.用于工業(yè)生產(chǎn)的微生物菌種應(yīng)具備的特性：(1)在遺傳上必須是穩(wěn)定的。(2)發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沬要少，對提高裝料系數(shù)產(chǎn)量、降低成本有意義。(3)發(fā)酵產(chǎn)物中有副產(chǎn)少品和比較容易分離提純。(4)產(chǎn)孢子能力強(qiáng)、生長旺盛、迅速。(5)生產(chǎn)菌

10、種具有在短時間產(chǎn)生大量發(fā)酵產(chǎn)物的能力。(6)有利用廣泛不源原材料的能力，并對發(fā)酵原料成分的波動敏感性小。(7)有自身保護(hù)機(jī)制，抵抗噬菌污染能力強(qiáng)。(8)能夠高效地將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，降低成本。(9)對需要添加的前體物質(zhì)有耐受能力，并且不能將這些前體物質(zhì)作為一般物質(zhì)利用。3.理想的基因工程載體應(yīng)具備的條件：載體能夠獨(dú)立復(fù)制,具有復(fù)制起點(diǎn)。應(yīng)具有靈活的克隆位點(diǎn)和方便的篩選標(biāo)記應(yīng)具有很強(qiáng)的啟動子，能為大腸桿菌RNA聚合酶所識別。應(yīng)具有阻遏子，使啟動子受到控制，只有當(dāng)誘導(dǎo)時才能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄應(yīng)具有很強(qiáng)的終止子，只轉(zhuǎn)錄克隆的基因，所產(chǎn)生的mRNA較為穩(wěn)定。所產(chǎn)生的mRNA必須具有翻譯的起始信號AUG和SD序列

11、，以便轉(zhuǎn)錄后順利翻譯。4.轉(zhuǎn)移或構(gòu)建新的代謝途徑：將催化一系列生物反應(yīng)的多個本酶基因，克隆到不能產(chǎn)生某種新的化學(xué)結(jié)構(gòu)的代謝產(chǎn)物的微生物中，使之獲得產(chǎn)生新的化合物的能力，或利用基因工程手段，克隆少數(shù)基因，使細(xì)胞中原來無關(guān)的兩條代謝途徑聯(lián)合起來，形成新的代謝產(chǎn)物；或?qū)⒋呋骋淮x途徑的基因克隆到另一微生物中，使發(fā)生代謝轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生目的產(chǎn)物。5.泡沬產(chǎn)生的原因：主要是外力、微生物代謝及培養(yǎng)基的成分等，所謂外力是指通氣和攪拌，空氣進(jìn)入發(fā)酵液后，為了增加氧溶解速度，可以通過攪拌使大氣泡變小氣泡，以增加氣體與液體的接觸面積，導(dǎo)致氧傳遞速率增加，這樣有利于二氧化碳?xì)怏w的逸出。微生物生長代謝和呼吸也會排出氣體，

12、如氨氣、二氧化碳等，這些氣體使發(fā)酵液產(chǎn)生的氣泡稱為發(fā)酵性氣泡。培養(yǎng)基的理化性質(zhì)對泡沬的形成起決定性的作用。6.機(jī)械消泡的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不需引入外來物質(zhì)，節(jié)省原料，減少雜菌污染，也可以減少培養(yǎng)性質(zhì)的變化，對提取工藝無任何副作用。缺點(diǎn)：效率不高，不能消除起泡的根源?；瘜W(xué)消沬劑的種類有天然油脂、聚醚類、高級醇、硅酮類、脂肪酸、亞硫酸、磺酸鹽等，最常用的是天然油脂和聚醚類。7.誘變育種的原理和方法：原理：理論基礎(chǔ)是基因突變，突變主要包括染色體畸變和基因突變兩大類。染色體畸變指的是染色體或DNA片段發(fā)生缺失、易位、逆位、重復(fù)等。基因突變指的是堿基發(fā)生變化即點(diǎn)突變。方法：誘變育種一般包括誘變和篩選兩個部分。誘變部分成功的關(guān)鍵包括出發(fā)菌株的選擇、誘變劑種類和劑量的選擇，以及合理的使