微生物工程期末復(fù)習(xí)題目及答案

1、名詞解釋1. 富集培養(yǎng)：分為分批式富集培養(yǎng)和恒化式富集培養(yǎng)。分批式富集培養(yǎng)指將富集培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接到新的同一種培養(yǎng)基中，重新建立選擇性壓力，如此重復(fù)轉(zhuǎn)種幾次后，再取此富集培養(yǎng)物接種到固體培養(yǎng)基上，以獲得單菌落。恒化式富集培養(yǎng)是通過改變限制性基質(zhì)的濃度，來控制兩類不同菌株的比生長速率2. 自然選育：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過程。3. 誘變選育：用各種物理、化學(xué)因素人工誘發(fā)的基因突變4. 雜交育種：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，得到具有新性狀的菌株。5. 原生質(zhì)體融合技術(shù)：將遺傳性狀不同的兩種菌(包括種間、種內(nèi)及屬間)融合為一個新細(xì)胞的技

2、術(shù)6. 前體：某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基后，能直接被微生物在生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入而有較大的提高。7. 促進(jìn)劑：那些非細(xì)胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。8. 抑制劑：在發(fā)酵過程中加入抑制劑會抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時刺激另一代謝途徑，以致可以改變微生物的代謝途徑。9. 合成培養(yǎng)基：用化學(xué)成分和數(shù)量完全了解的物質(zhì)配制而成，成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，可減少不能控制因素。10. 天然培養(yǎng)基：采用化學(xué)成分不清楚或化學(xué)成分不恒定的各種動植物或微生物的浸出物、水解液等物質(zhì)制成的。11. 孢子培養(yǎng)基：制備孢子用的培養(yǎng)基，

3、營養(yǎng)不太豐富。12. 種子培養(yǎng)基：滿足菌種生長用的。營養(yǎng)豐富，氮源、維生素比例較高。13. 發(fā)酵培養(yǎng)基：滿足大生產(chǎn)中大量菌體生長和繁殖以及代謝產(chǎn)物積累的營養(yǎng)物質(zhì)。14. 發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。15. 生物熱：微生物在生長繁殖過程中，本身產(chǎn)生的大量熱。16. 攪拌熱：攪拌器的機(jī)械攪拌的動能以摩擦放熱的方式使熱量散發(fā)在發(fā)酵液中17. 生理堿性物質(zhì)：被微生物利用后，使PH上升的物質(zhì)18. 生理酸性物質(zhì)：被微生物利用后，使PH下降的物質(zhì)19. OTR：單位體積培養(yǎng)液中的氧傳遞速率mol/(m3s)OTR=KLa（C*-CL） KL以氧濃度為推動力的總傳遞系數(shù)（m/s）a比表面積（m2/m

4、3）KLa容積傳遞系數(shù)（s-1）C*與p平衡的液相氧濃度（mol/m3）CL液相主體氧濃度（mol/m3）20. 攝氧率：單位體積培養(yǎng)液，在單位時間內(nèi)消耗的氧量21. 臨界氧濃度：在好氧發(fā)酵中，滿足微生物呼吸的最低氧濃度。22. CER（比CO2釋放率）：單位體積發(fā)酵液每小時產(chǎn)生的二氧化碳量23. 呼吸熵（RQ）：在代謝中所形成的二氧化碳與所消耗的氧的比率。24. 體積氧傳遞系數(shù)KLa：氧在氣相和液相之間的質(zhì)量傳遞效率，即“通氣效率”。25. 比生長速率：細(xì)胞濃度的變化率與細(xì)胞濃度的之比。26. KS（飽和常數(shù)）：當(dāng)比生長速率為最大比生長速率一半時的限制性營養(yǎng)物質(zhì)濃度27. 維持系數(shù)：是微生物

5、菌株的一種特性值，對于特定的菌株、物定的基質(zhì)和特定的環(huán)境因素是一個常數(shù)。28. 臨界稀釋率：發(fā)生洗出時的稀釋率29. 干熱滅菌：進(jìn)行干熱滅菌，微生物細(xì)胞發(fā)生氧化，微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)變性和電解質(zhì)濃縮 引起中毒等作用30. 濕熱滅菌：用飽和蒸汽進(jìn)行滅菌的方法31. 過濾除菌：用過濾的方法阻留微生物，達(dá)到除菌的目的。32. 熱阻：微生物在某一物定條件下（主要是溫度）的致死時間33. 對數(shù)殘留定律：對微生物進(jìn)行濕熱滅菌時，培養(yǎng)基中的微生物受熱死亡的速率與殘留的微生物數(shù)量成正比。34. 全擋板條件：在一定轉(zhuǎn)速下再增加罐內(nèi)附件而軸功率保持不變。選擇1 微生物工程的工業(yè)生產(chǎn)水平由三個要素決定，即生產(chǎn)菌種的性能

6、(最重要)、發(fā)酵及提純工藝條件、生產(chǎn)設(shè)備。2分離不同微生物時常用的抗生素或試劑欲分離菌種抗生素或試劑受抑制的微生物一般細(xì)菌放線菌酮、殺真菌素、抗滴蟲霉素、嘌呤霉素霉菌、酵母革蘭氏陽性菌原蟲霉素、嘌呤霉素原生動物節(jié)桿菌多黏霉素B革蘭氏陰性菌革蘭氏陰性菌放線菌酮革蘭氏陽性菌腸內(nèi)細(xì)菌青霉素、硫酸化烷鹽革蘭氏陽性菌沙門氏菌膽汁酸大腸桿菌擬桿菌結(jié)晶紫硝化細(xì)菌，小單細(xì)胞菌屬慶大霉素鏈霉菌屬，諾卡氏菌屬土霉素、竹桃霉素普通高溫放線菌制霉菌素，亞胺環(huán)己酮真菌馬杜拉放線菌亞胺環(huán)己酮、新生霉素、變紅霉素，鏈霉素、棕霉素細(xì)菌、霉菌細(xì)菌3 優(yōu)良菌種選育：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

7、術(shù)、基因工種技術(shù)4 菌種保藏法：斜面保藏法、穿刺保藏法、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5 培養(yǎng)基的類型：有合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基、孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基6 液相體積氧傳遞系數(shù)KLa的測定：有亞硫酸法、復(fù)膜氧電極測定7 常用的消沫劑有天然油脂、聚醚數(shù)、高級醇、硅酮類、脂肪酸、亞硫酸、磺酸鹽等。其中使用最多的是天然油脂和聚醚類。8 聚醚類消沫劑的種類很多，應(yīng)用較多的是聚氧丙烯甘油（GP）和聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE）9 微生物反應(yīng)動力學(xué)模型有三種類型：生長相關(guān)型、生長部分相關(guān)型、生長不相關(guān)型10 連續(xù)培養(yǎng)亦稱恒化培養(yǎng)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，dX/dt=0

8、，這時=D （平衡條件）11可將好氧發(fā)酵罐分成三類：內(nèi)部機(jī)械攪拌型、外部液體攪拌型、空氣噴射提升式發(fā)酵罐。12 除菌的方法很多，如過濾除菌、熱滅菌、試劑滅菌和輻射滅菌等，其中過濾除菌是發(fā)酵工業(yè)中經(jīng)濟(jì)實用的空氣除菌方法。13 介質(zhì)除菌的原理：通種某些改變對濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、阻攔、重力沉降、布朗擴(kuò)散、靜電吸引等作用。14 空氣過濾流程：兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌冷熱空氣直接混合式空氣除菌高效前置過濾除菌15 分離設(shè)備，根據(jù)推動力的不同，可以分為加壓過濾設(shè)備、真空過濾設(shè)備、離心過濾設(shè)備16 板框過濾機(jī)可分為兩種，一種為明流式，另一種是暗流式。17 板框過濾機(jī)過濾過程：裝合、過濾、洗滌、卸渣、

9、整理18 溶液形成液膜的方式很多，一般薄膜蒸發(fā)器可按膜形成的方法分類，如管式薄膜蒸發(fā)器、刮板式薄膜蒸發(fā)器、離心薄膜蒸發(fā)器。 管式薄膜蒸發(fā)器根據(jù)液膜的流動方向又可分為升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器和升降膜式蒸發(fā)器19 按照熱源和供熱方式不同，干燥方法有：空氣干燥，加熱面?zhèn)鳠岣稍?、紅外線干燥、冷凍干燥、微波干燥等 按照工作原理不同，空氣干燥又可分為：沸騰干燥、氣流干燥和噴霧干燥。其中氣流干燥又分為直管式氣流干燥、脈沖式氣流干燥、旋風(fēng)氣流干燥等。畫圖（271-272）12噴射加熱連續(xù)滅菌流程圖3薄板換熱器連續(xù)滅菌流程圖4P280問答題1、 一般菌種分離純化和篩選步驟：1、 調(diào)查研究（資料查閱）：2、 實

10、驗方案設(shè)計3、 標(biāo)本采集：來源廣泛的天然材料；已適應(yīng)苛刻條件的微生物類群；以及有待開發(fā)的更新的生態(tài)環(huán)境。4、 標(biāo)本的預(yù)處理：經(jīng)物理方法（加熱、膜過濾、離心等）或化學(xué)方法（加碳酸鈣提高pH等）或者誘餌法進(jìn)行處理。5、 富集培養(yǎng)：分為分批式和恒化式富集培養(yǎng)6、 菌種初篩7、 菌種復(fù)篩8、 性能鑒定9、 菌種保藏2、常用的誘變劑 物理誘變劑：紫外線、激光、X射線 化學(xué)誘變劑：堿基類似物：2-氨基嘌呤、5-溴尿嘧啶、8-氨鳥嘌呤 與堿基反應(yīng)的物質(zhì)：硫酸二乙酯、亞硝酸、羥胺 在DNA分子中插入或缺失一個或幾個堿基：丫啶類物質(zhì)、丫啶氮芥衍生物 生物誘變劑：噬菌體、轉(zhuǎn)座子3、誘變育種的基本方法和步驟： 1、

11、合適的出發(fā)菌株：考慮出發(fā)菌株是否具有特定生產(chǎn)性狀的能力或潛力； 具備一些有利的性狀。2、制備待處理的菌懸液：待處理的菌懸液應(yīng)考慮微生物的生理狀態(tài)、懸液的均一性和環(huán)境條件。3、誘變處理：誘變劑有物理誘變劑、化學(xué)誘變劑、生物誘變劑。誘變處理有單一誘變和復(fù)合誘變處理。4、篩選5、保藏和擴(kuò)大試驗4、原生質(zhì)體融合方法和步驟： 選擇親株、原生質(zhì)體的制備、原生質(zhì)體的融合、原生質(zhì)體再生和融合子選擇等步驟 5、菌種保藏常用的方法： 斜面低溫保藏法、液體石蠟保藏法、砂土管保藏法、真空冷凍干燥保藏法、液氮超低溫保藏法、懸液保藏法、低溫保藏法6、培養(yǎng)基的成分： 碳源：提供微生物生長繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成

12、分；提供合成目的產(chǎn)物所必須的碳成分。玉米淀粉、馬鈴薯、麥芽 氮源：用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)和含氮代謝物。常用分為無機(jī)氮源（銨鹽、硝酸鹽和氨水）和有機(jī)氮源（玉米漿、蛋白胨、酵母粉）。 無機(jī)鹽和微量元素：作為微生物生長繁殖和產(chǎn)生代謝物中酶的激活劑、生理活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的調(diào)節(jié)劑。磷酸鹽、硫酸鎂、鉀鹽、微量元素等 生長因子：微生物生長不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如：氨基酸、嘌呤、嘧啶等。 前體：某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入而有較大的提高，苯乙酸、肌醇、溴化物等。 促進(jìn)劑：非細(xì)胞生長所必須的營養(yǎng)物，

13、又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。 抑制劑：在發(fā)酵過程中加入抑制劑會抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時刺激另一代謝途徑，以致可以改變微生物的代謝途徑。 水：水的質(zhì)量對微生物的生長繁殖和產(chǎn)物的合成極為重要。 能源物質(zhì)：微生物的一切行為都需要消耗能源，如：光能、氫、硫等7、溫度對發(fā)酵的影響及其調(diào)節(jié)控制 溫度對微生物生長的影響：在最適溫度范圍內(nèi)，生長速度隨溫度升高而增加，發(fā)酵溫度升高，生長周期就縮短。 溫度對產(chǎn)物形成的影響：許多產(chǎn)物的形成速率對溫度都很敏感。 溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)：溫度可影響氧在發(fā)酵液中的溶解度，影響基質(zhì)的分解速率等。從而間接影響了微生物的生物合成。 溫度影響生物合成的方向。 發(fā)

14、酵過程的溫度主要來自發(fā)酵過程釋放的發(fā)酵熱，常常超過微生物的最適溫度，需要冷卻，通常利用發(fā)酵罐的熱交換裝置進(jìn)行降溫。8、pH對發(fā)酵的影響及控制pH影響酶的活性。當(dāng)pH值抑制菌體某些酶的活性時使菌的新陳代謝受阻。pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行。pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用。pH不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。 pH可通過調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方（碳氮比，添加緩沖劑）、補料控制（直接加酸加堿、補加碳源或氮源）。9、溶氧對發(fā)酵的影響及控

15、制 溶氧對于菌體生長和產(chǎn)物合成非常重要。供氧不足。會抑制好氧微生物的生長代謝。而氧對厭氧微生物是一種毒害。 對溶氧的控制從供氧和需氧兩方面入手。從供氧方面：可通過氧傳遞的推動力（C* - CL)和體積氧傳遞系數(shù)KLa的控制?？赏ㄟ^改變攪拌速率，通風(fēng)量、罐壓、氧分壓達(dá)到。從需氧方面： 調(diào)節(jié)溫度和調(diào)整養(yǎng)料的濃度。10、泡沫對發(fā)酵的影響和控制影響：降低發(fā)酵設(shè)備的利用率；增加了菌群的非均一性；增加了染菌的機(jī)會；導(dǎo)致產(chǎn)物的損失；消泡劑會給后面的提取工序帶來困難；泡沫中的代謝氣體不易被帶走，改變了生活環(huán)境，使菌體代謝異常，導(dǎo)致菌體提前自溶控制：物理消沫法：罐內(nèi)消沫法和罐外消沫法化學(xué)消沫法：天然油脂，聚醚類

16、等減少培養(yǎng)基中易起泡的成分減少培養(yǎng)基中粘度大的成分適當(dāng)減少通氣量及攪拌轉(zhuǎn)速11、發(fā)酵過程的參數(shù)有哪些 有物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)和生物參數(shù)三類。物理參數(shù)有：溫度、壓力、功率輸入、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣流量、溶解氧等；化學(xué)參數(shù)有：基質(zhì)濃度、pH、產(chǎn)物濃度等；生物參數(shù)有：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長速率等。12、微生物工程下游加工的工藝流程和技術(shù)13、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)和功能 罐身：是一個培養(yǎng)微生物的巨大容器，為保持純種培養(yǎng)，防止污染雜菌，因此要求是密封式的。 攪拌器：將空氣打碎成小氣泡，增加氣液接觸界面，提高氧的傳遞速率，使發(fā)酵液充分混合，液體中的固形物保持懸浮狀態(tài)。 擋板：改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使

17、液體劇烈翻動，增加溶解氧。 消泡器：將泡沫打破 連軸器及軸承：使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接及減少震動 空氣分布裝置：吹入無菌空氣，并使空氣分布均勻 軸封：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌 換熱裝置：多應(yīng)用于容積較小的發(fā)酵罐、種子罐 變速裝置、冷卻裝置等綜合1、菌種選育優(yōu)化 培養(yǎng)基的優(yōu)化2、發(fā)酵過程染菌防治，原因分析 發(fā)酵染菌是指在發(fā)酵過程中，生產(chǎn)均以外的其他微生物侵入了發(fā)酵系統(tǒng)，從而使發(fā)酵過程失去真正意義上的純種培養(yǎng)這一現(xiàn)象。 染菌原因分析： 染菌的雜菌種類分析：耐熱的芽孢桿菌：培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底、設(shè)備存在死角等。 球菌，無芽孢桿菌等：種子帶菌、空氣過濾效率低、除菌不

18、徹底、設(shè)備滲漏、操作問題等。 真菌：設(shè)備或冷卻盤管滲漏、無菌室滅菌不徹底、無菌操作不當(dāng)、糖液滅菌不徹底（糖液放置時間較長）等。 發(fā)酵染菌規(guī)模分析：大批量發(fā)酵染菌：發(fā)酵前期：種子帶菌、連消設(shè)備染菌 發(fā)酵中后期：如雜菌類型相同，一般是空氣凈化系統(tǒng)存在空氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理、空氣過濾介質(zhì)失效等問題部分發(fā)酵罐染菌：發(fā)酵前期：種子帶菌、連消系統(tǒng)滅菌不徹底 發(fā)酵后期：中間補料染菌，如補料液帶菌、補料管滲漏個別發(fā)酵罐連續(xù)染菌：大都由于設(shè)備滲漏造成。 不同污染時間分析： 染菌發(fā)生在種子培養(yǎng)階段，或稱種子培養(yǎng)期染菌。通常是由種子帶菌、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底，以及接種操作不當(dāng)或設(shè)備因素等原因而引起染菌。在發(fā)酵過程的初始階段發(fā)生染菌，或稱發(fā)酵前期染菌。大部分也是由于種子帶菌、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底，以及接種操作不當(dāng)或設(shè)備因素、無菌空氣等原因而引起。發(fā)酵后期染菌大部分是由空氣過濾不徹底、中間補料染菌、設(shè)備滲漏、泡沫頂蓋以及操作問題而引起。雜菌污染的預(yù)防：一、種子帶菌及其防治嚴(yán)格控制無菌室的污染；在制備種子時對砂土管、斜面、三角瓶及搖瓶均嚴(yán)格進(jìn)行管理，防止雜菌的進(jìn)入而受到污染。 二、空氣帶菌及其防治 加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生管理，減少生產(chǎn)環(huán)境中空氣的含菌