山東輕工業(yè)學(xué)院代謝控制發(fā)酵

1、學(xué)院、系 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 ······························密·················&

2、#183;··············封·······························線····

3、;·······························1、代謝控制發(fā)酵指利用遺傳學(xué)的方法或者其它生物化學(xué)的方法（1分），人為地在脫氧核糖核酸（DNA）分子水平上改變和控制微生物的代謝，使目標(biāo)產(chǎn)物大量生成、積累的發(fā)酵（1分）。 2、關(guān)鍵酶 是參與代謝調(diào)節(jié)的酶的總稱（1分）。作為一個(gè)

4、反應(yīng)鏈的限速因子，對(duì)整個(gè)反應(yīng)起限速作用。常稱為調(diào)節(jié)酶，主要包括變構(gòu)酶、同功酶和多功能酶（1分）。 3、操縱子是指原核生物基因組的一個(gè)表達(dá)調(diào)控序列（1分），長(zhǎng)度約1000bp左右，由若干結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，其表達(dá)受到同一調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控（1分）。 4、巴斯德效應(yīng)在有氧的條件下（1分），由于進(jìn)行呼吸作用而使酒精發(fā)酵和糖酵解作用受到抑制的現(xiàn)象（1分）。 5、營(yíng)養(yǎng)缺陷型指原菌株由于發(fā)生基因突變（1分），致使合成途徑中某一步驟發(fā)生缺陷，從而喪失了合成某些物質(zhì)的能力，必須在培養(yǎng)基中補(bǔ)加該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能生長(zhǎng)的突變型菌株（1分）。二、判斷與改錯(cuò)題（本題滿分10分，每題2分）下列表達(dá)正確的在后面劃 ，如果是錯(cuò)誤的，

5、在其下方加以改正。1、 真核細(xì)胞中沒(méi)有操縱子，即真核細(xì)胞中功能上彼此有關(guān)的基因往往分布在不同染色體上，它們并不組成一個(gè)操縱子。（2）2、 酶活力調(diào)節(jié)通常由一特異的小分子代謝物與酶的可逆性結(jié)合來(lái)進(jìn)行。（2分）3、 在代謝途徑中，調(diào)節(jié)酶后面酶的活性對(duì)最終產(chǎn)物是非常敏感的。×（1分）改正：在代謝途徑中，調(diào)節(jié)酶后面酶的活性對(duì)最終產(chǎn)物是不敏感的（1分）4、 反饋?zhàn)瓒艨刂频乃绞敲傅鞍椎臉?gòu)象變化，反饋抑制是在DNA水平上進(jìn)行控制。×（1分）改正：反饋?zhàn)瓒羰窃贒NA水平上進(jìn)行控制，反饋抑制控制的是酶蛋白的構(gòu)象變化。（1分）5、 滲漏型缺陷是指遺傳性障礙不完全的缺陷型，仍能夠在基本培養(yǎng)基上

6、進(jìn)行大量生長(zhǎng)。×（1分）改正：滲漏型缺陷是指遺傳性障礙不完全的缺陷型，能夠在基本培養(yǎng)基上進(jìn)行少量生長(zhǎng)。（1分）三、填空題（本題滿分20分，每空1分）1、乳糖操縱子中結(jié)構(gòu)基因編碼的三個(gè)酶分別是 半乳糖苷酶 、-半乳糖透性酶 、 -半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；浮?、微生物細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制主要有 酶的活性 調(diào)節(jié)和 酶的生物合成（酶量）調(diào)節(jié)。3、調(diào)節(jié)酶的催化部位與 酶反應(yīng)底物 相結(jié)合，催化酶的反應(yīng)；變構(gòu)部位能與 特異代謝物（變構(gòu)效應(yīng)物） 相結(jié)合，使酶的 構(gòu)象 發(fā)生改變，從而影響催化部位的活性。4、變構(gòu)酶的脫敏作用指該酶經(jīng)過(guò)特定處理后，可使 變構(gòu)酶解聚 ，或變構(gòu)酶的編碼基因發(fā)生突變，失去調(diào)節(jié)功能，但一

7、般不喪失其催化活性。5、像溫度敏感性突變、抑制性突變等因 環(huán)境 條件的不同能顯示野生型特性又能顯示 突變型 的突變，稱為條件突變。6、誘變就是利用 物理或化學(xué) 因素處理微生物細(xì)胞群體，促使其中少數(shù)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起微生物 遺傳性狀 發(fā)生變化，然后通過(guò) 目的選擇標(biāo)記 設(shè)法從群體中篩選出少數(shù)性狀優(yōu)良的突變株的過(guò)程。 7、轉(zhuǎn)化是指相當(dāng)大的游離的供體細(xì)胞的 DNA片段 被 直接吸收 到受體細(xì)胞內(nèi)，并整合于受體細(xì)胞的基因組中，從而使受體細(xì)胞獲得供體細(xì)胞部分遺傳性狀的現(xiàn)象。 8、核酸的合成、修飾的酶常分布于 細(xì)胞核 中；三羧酸循環(huán)的酶常分布于 線粒體； 糖酵解的酶常分布于 細(xì)胞液（胞質(zhì)

8、） 中。 9、酵母菌在有氧的條件下，由于進(jìn)行呼吸作用而使酒精發(fā)酵和糖酵解作用受到抑制的現(xiàn)象，該現(xiàn)象稱為 巴斯德 效應(yīng)。10、細(xì)胞內(nèi)能荷水平最高值為 1， 最低值為0。當(dāng)細(xì)胞中只含有ADP時(shí)，細(xì)胞的能荷水平 1/2 。四、簡(jiǎn)答題（本題滿分30分，每題10分）1、原生質(zhì)體融合的一般驟？ 原生質(zhì)體融合育種一般包括如下步驟：（1） 標(biāo)記菌株的篩選（1分）原生質(zhì)體融合所用的親株均要有一定的遺傳標(biāo)記，以便于篩選。最好選擇對(duì)菌株生產(chǎn)性能沒(méi)有影響的標(biāo)記，一般可以用營(yíng)養(yǎng)缺陷和抗藥性等遺傳性狀作為標(biāo)記，標(biāo)記必須穩(wěn)定。親株獲得遺傳標(biāo)記的方法可采用常規(guī)的誘變育種方法。（2） 原生質(zhì)體的制備（1分） 獲得有活力、去壁較

9、為完全的原生質(zhì)體是原生質(zhì)體融合育種技術(shù)的先決條件。在細(xì)菌和放線菌中，制備原生質(zhì)體主要采用溶菌酶；在酵母菌和霉菌中主要采用蝸牛酶和纖維素酶。制備時(shí)要對(duì)菌體的前處理?xiàng)l件、培養(yǎng)時(shí)間、酶濃度、酶解溫度、酶解時(shí)間、滲透壓穩(wěn)定劑、培養(yǎng)基成分、pH值、培養(yǎng)方式、離子強(qiáng)度和種類等條件進(jìn)行優(yōu)化。（1分）（3） 原生質(zhì)體的再生（1分） 原生質(zhì)體在普通的培養(yǎng)基上不能正常的生長(zhǎng)和繁殖，必須配制與原生質(zhì)體內(nèi)的滲透壓相等的再生培養(yǎng)基，這就需要加入滲透壓穩(wěn)定劑。影響原生質(zhì)體再生的因素主要有菌種本身的再生特性、原生質(zhì)體制備的條件、再生培養(yǎng)基成分、再生培養(yǎng)條件等。（1分）（4） 原生質(zhì)體的融合（1分）融合時(shí)通常加入聚乙二醇（P

10、EG）作為融合促進(jìn)劑，親株本身特性、原生質(zhì)體的活力、融合劑的濃度、作用時(shí)間、陽(yáng)離子濃度、pH值等對(duì)融合均產(chǎn)生影響。（1分）（5） 融合子的選擇（1分）可以在選擇培養(yǎng)基上采用兩個(gè)親株的遺傳標(biāo)記互補(bǔ)來(lái)確定其為融合子；也可以采用鈍化選擇法（滅活方法），即用熱處理、藥物或者紫外線處理，使兩個(gè)親株之一的原生質(zhì)體在融合之前鈍化而不能再生，但是卻能被另一個(gè)親株的原生質(zhì)體所融合，從而得到重組后代。（1分）（6） 實(shí)用性菌株的篩選（1分），即人為的定向篩選融合子。2、反饋抑制和反饋?zhàn)瓒舻牟煌c(diǎn)？可用下表表示，也可以按照條目用文字?jǐn)⑹觥７答佔(zhàn)瓒舴答佉种?、控制對(duì)象（2分）酶的生物合成酶的活性2、控制的水平（2分）

11、DNA mRNA 酶蛋白酶蛋白的構(gòu)象變化3、控制裝置（1分）終產(chǎn)物與阻遏蛋白親和力終產(chǎn)物與變構(gòu)部位親和力4、 控制裝置的動(dòng)作（2分）阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合不能合成mRNA通過(guò)變構(gòu)效應(yīng)，酶的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化5、形成的控制（1分）開、關(guān) 控制控制酶活性大小6、反應(yīng)（1分）遲緩、粗的控制迅速、精確的控制7、細(xì)胞經(jīng)濟(jì)（1分）高分子化合物（酶蛋白）低分子化合物（酶促產(chǎn)物）3、代謝控制發(fā)酵的基本思路及主要措施？（1）切斷代謝支路，如利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株和滲漏缺陷型菌株 （2分）（2）解除菌體自身的反饋調(diào)節(jié)，如抗類似物突變株和營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的應(yīng)用（3分）（3）增加前提物質(zhì)的合成（3分）（4）特殊調(diào)節(jié)機(jī)制，如解除代

12、謝互鎖，優(yōu)先合成和平衡合成的利用（2分）五、綜合設(shè)計(jì)題（本題滿分30分，每題15分）1、 用谷氨酸棒桿菌發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸，請(qǐng)你設(shè)計(jì)代謝控制方案以提高產(chǎn)賴氨酸的發(fā)酵產(chǎn)量。答：（1） 畫出谷氨酸棒桿菌發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸時(shí)，由葡萄糖到賴氨酸的代謝途徑。（5分）（2） 說(shuō)明上述途徑中存在的主要反饋調(diào)節(jié)類型和具體方式（2分）。（3） 方案一：切斷或減弱支路代謝。通過(guò)高斯氨酸缺陷型來(lái)阻斷合成蘇氨酸和蛋氨酸的代謝支路（1分）（4） 方案二：解除反饋調(diào)節(jié)。因?yàn)樘於彼峒っ甘芴K氨酸和賴氨酸的協(xié)同反饋抑制，通過(guò)選育結(jié)構(gòu)類似物來(lái)使天冬氨酸激酶脫敏，解除反饋調(diào)節(jié)，另外，還可以用多種突變株使磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶脫敏與激活。（1分）（5） 方案三：解除代謝互鎖（1分）（6） 方案四：改善膜的通透性（1分）（7） 方案五：增加前體物質(zhì)的合成（1分）（8） 方案六：選育溫度敏感突變株（1分）（9） 方案七：選育脲酶回復(fù)突變株（1分）（10） 方案八：利用基因工程技術(shù)構(gòu)建賴氨酸工程菌株（1分）2、畫出由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑，闡述提高谷氨酸產(chǎn)量的代謝控制思路。答：（1）畫出由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑。（6分）（2）說(shuō)明上述途徑中存在的主要反饋調(diào)節(jié)類型和具體方式（