微生物工程習(xí)題1

1、微生物工程習(xí)題 第一部分1. 微生物工程的研究?jī)?nèi)容是什么？將傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代DNA重組，細(xì)胞融合、分子修飾和改造等新技術(shù)合并發(fā)展起來的現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)。2. 工業(yè)化菌種的要求？1） 在較短周期內(nèi)產(chǎn)生大量發(fā)酵產(chǎn)物的能力2） 不產(chǎn)生或少產(chǎn)生與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)物及其他產(chǎn)物3） 生長(zhǎng)繁殖能力強(qiáng)，有較強(qiáng)的生長(zhǎng)速率4） 能夠高效地將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品5） 有利用廣泛來源原材料的能力6） 對(duì)需要添加的前體物質(zhì)有耐受能力7） 在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫要少8） 具有抗噬菌體感染的能力9） 遺傳特性穩(wěn)定3. 自然界分離微生物的一般操作步驟？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)篩性能鑒定菌種保藏4. 從環(huán)境中分

2、離目的微生物時(shí)，為何一定要進(jìn)行富集？1、增加目的菌的數(shù)量,增加篩選到目的菌的機(jī)會(huì),減少篩選菌的工作量；2、富集培養(yǎng)馴化目的菌的過程,使目的菌的產(chǎn)量或代謝性能不退化或得到加強(qiáng).5. 菌種選育分子改造的目的？防止菌種退化; 解決生產(chǎn)實(shí)際問題; 提高生產(chǎn)能力; 提高產(chǎn)品質(zhì)量; 開發(fā)新產(chǎn)品。6. 什么叫自然選育？自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義？ 自然選育就是不經(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。自然選育在工業(yè)生產(chǎn)上的意義：自然選育可以有效地用于高性能突變株的分離。自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施。7. 什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？誘變育種，就是指用物理、化學(xué)

3、的方法誘導(dǎo)個(gè)體發(fā)生基因突變，從中篩選所需的類型。誘變劑：物理：射線?；瘜W(xué)：亞硝酸、堿基類似物等。8. 發(fā)酵培養(yǎng)基的特點(diǎn)和要求？ 特點(diǎn)：廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng) 繁殖所需的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料.同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營(yíng)養(yǎng)外的其它所必須的條件. 培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成. 發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少. 培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜,價(jià)格低廉；且性能穩(wěn)定,資源豐富,便于采購運(yùn),適合大規(guī)模儲(chǔ)藏,能保證生產(chǎn)上的供應(yīng). 所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的要求,如不應(yīng)該影響通氣、提取、純化及廢物處理等.9. 常用的碳源有哪些？常用的糖類有哪些，各自有何特點(diǎn)？碳源:糖類（淀粉、葡萄糖、

4、蔗糖等）、油脂（動(dòng)、植物油）、有機(jī)酸（琥珀酸、檸檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）.糖類:葡萄糖,所有的微生物都能利用葡萄糖,但是會(huì)引起葡萄糖效應(yīng)糖蜜,是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液,它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物.主要含有蔗糖,總糖可達(dá)50%75%.一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜.淀粉、糊精,缺點(diǎn)：難利用、發(fā)酵液比較稠、一般>2.0%時(shí)加入一定的-淀粉酶.成分比較復(fù)雜,有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等.優(yōu)點(diǎn)：來源廣泛、價(jià)格低,可以解除葡萄糖效應(yīng).10. 什么是生理性酸性物質(zhì)？什么是生理性堿性物質(zhì)？ 無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后,培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì),這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成

5、酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì),如硫酸胺,若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì),如硝酸鈉.正確使用生理酸堿性物質(zhì),對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用.11. 常用的無機(jī)氮源和有機(jī)氮源有哪些？有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用？無機(jī)氮源 氨水、氨鹽和硝酸鹽。.有機(jī)氮源 酵母粉、花生餅粉、黃豆餅粉、蛋白胨、棉子餅粉、麥麩、魚粉、蟬蛹粉、玉米漿、尿素、廢菌液、酒糟等.有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用?有機(jī)氮源除含有豐富的蛋白質(zhì)、多肽和游離氨基酸外，還含有糖類、脂肪、無機(jī)鹽、維生素及某些生長(zhǎng)因子，因而微生物在含有有機(jī)氮的培養(yǎng)基中表現(xiàn)出生長(zhǎng)旺盛、菌絲濃度生長(zhǎng)迅速的特點(diǎn)12. 什么是前體？

6、前體添加的方式？前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接彼微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。 前體使用時(shí)普遍采用流加的方法。13. 什么是產(chǎn)物促進(jìn)劑？產(chǎn)物促進(jìn)劑舉例？是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。如：鏈霉素生產(chǎn)加巴比妥，賴氨酸生產(chǎn)加紅霉素等。如加入微量的“九二O”可以促進(jìn)某些放線菌的生長(zhǎng)，縮短發(fā)酵周期，提高抗生素的產(chǎn)量，因此起到生長(zhǎng)因素的作用。還有在四環(huán)素發(fā)酵中加入硫氰化芐，菌體呼吸強(qiáng)，糖代謝快，而抗生素合成受阻，所以降低菌體呼吸，產(chǎn)量就會(huì)提高。14. 培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的一

7、般步驟？1） 根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分2） 通過單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分3） 當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。15. 培養(yǎng)基成分選擇考慮的問題？1） 菌種的同化能力：碳源和氮源2） 代謝的阻遏和誘導(dǎo)3） 合適的C、N比4） PH的要求16. 什么是初級(jí)代謝產(chǎn)物？什么是次級(jí)代謝產(chǎn)物？初級(jí)代謝產(chǎn)物：普遍存在于生物中的代謝類型，是與生物生存有關(guān)的，涉及能量產(chǎn)生和能量消耗的代謝類型。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等.在不同種類的微生物細(xì)胞中,初級(jí)

8、代謝產(chǎn)物的種類基本相同.此外,初級(jí)代謝產(chǎn)物的合成在不停的進(jìn)行著,任何一種產(chǎn)物的合成發(fā)生障礙都會(huì)影響微生物正常的生命活動(dòng),甚至導(dǎo)致死亡。次級(jí)代謝產(chǎn)物：是某些微生物為了避免代謝過程中，某種代謝產(chǎn)物的積累造成的不利作用，而產(chǎn)生的一類有利于生存的代謝類型，通常是在生長(zhǎng)后期合成，并不是微生物生長(zhǎng)必需的，即使在這些代謝的某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙，也不會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生長(zhǎng)停止或死亡，僅僅是影響了機(jī)體合成次級(jí)代謝產(chǎn)物的能力17. 比耗氧速度和呼吸強(qiáng)度的概念？單位重量的細(xì)胞（干重）在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的氧氣，mmolO2/（g菌。H）18. 臨界飽和溶氧濃度、氧飽和度的概念？臨界飽和溶氧濃度：指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度

9、。如果對(duì)產(chǎn)物而言，便是不影響產(chǎn)物合成所允許的最低濃度。氧飽和度：發(fā)酵液中實(shí)際氧濃度/臨界氧濃度19. 影響微生物需氧的因素有哪些？細(xì)胞濃度直接影響培養(yǎng)液的攝氧率，在分批發(fā)酵中攝氧率變化很大，不同生長(zhǎng)階段需氧不同，對(duì)樹生長(zhǎng)后期達(dá)最大值。培養(yǎng)基的成分和濃度顯著影響微生物的攝氧率，碳源種類對(duì)細(xì)胞的需氧量有很大影響，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。20. 發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程？其中Kla的物理意義是什么？P105（7-15）物理意義：容積傳遞系數(shù)21. 如何調(diào)節(jié)搖瓶發(fā)酵的供氧水平？往復(fù)，頻率80-120分/次，振幅8cm旋轉(zhuǎn)，偏心距轉(zhuǎn)速250rpm裝液量，一般取1/10左右：250ML 15-

10、25ML500ML 30ML750ML 80ML22. 如何調(diào)節(jié)通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平？一般認(rèn)為，發(fā)酵初期較大的通風(fēng)和攪拌而產(chǎn)生過大的剪切力，對(duì)菌體的生長(zhǎng)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不利的影響，所以有時(shí)發(fā)酵初期采用小通風(fēng)，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是必須的，但是通氣增大的時(shí)間一定要把握好。23. 如何測(cè)定發(fā)酵液中的溶氧濃度，以及發(fā)酵罐的Kl?溶解氧濃度的測(cè)定：復(fù)膜氧電極KLa：直接測(cè)定法和動(dòng)態(tài)測(cè)定法測(cè)定KLa的方法：亞硫酸鹽氧化法、取樣極譜法、物料衡算法、動(dòng)態(tài)法、排氣法、復(fù)膜電極法；通過改變?cè)O(shè)備參數(shù)、操作條件、發(fā)酵液性質(zhì)均可調(diào)節(jié)發(fā)酵液中的KLa。24. 發(fā)酵過程中溶氧濃度監(jiān)控的意義？檢測(cè)微生物

11、的生長(zhǎng)狀態(tài)以控制產(chǎn)物形成。25. 發(fā)酵過程的參數(shù)檢測(cè)有什么意義？生產(chǎn)中主要檢測(cè)到參數(shù)有哪些？對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行定性和定量地描述，以期達(dá)到對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行有效控制的目的26. 測(cè)定菌的生長(zhǎng)采取哪些方法？不同種的微生物各采取什么方法合適？測(cè)定菌的生長(zhǎng),既包括單個(gè)細(xì)菌的生長(zhǎng),這的使用電子顯微鏡,如果要測(cè)定群體的生長(zhǎng)數(shù)目,可以采用使用稀釋平板菌落法進(jìn)行,另外也可以采用濁度測(cè)定,通過細(xì)菌在繁殖的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致液體培養(yǎng)基變渾濁,通過渾濁的嚴(yán)重程度來進(jìn)行測(cè)定.27. 發(fā)酵過程為什么要補(bǔ)料？補(bǔ)些什么？ 在分批培養(yǎng)過程中補(bǔ)入新鮮的料液，以克服營(yíng)養(yǎng)不足而導(dǎo)致的發(fā)酵過早結(jié)束的缺點(diǎn)。在這樣一種系統(tǒng)中可以維持低的基質(zhì)濃度，避免快

12、速利用碳源的阻遏效應(yīng)；可以通過補(bǔ)料控制達(dá)到最佳的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成條件；還可以利用計(jì)算機(jī)控制合理的補(bǔ)料速率，穩(wěn)定最佳生產(chǎn)工藝。發(fā)酵基質(zhì)和緩沖液等。補(bǔ)料物質(zhì)：碳源；葡萄糖、飴糖、糊精、淀粉、作為消沫劑的油脂等 氮源；NH4OH、（NH4）2SO4、NaNO3、蛋白胨、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿、尿素 其他：硫酸鹽、磷酸鹽、前體28. 補(bǔ)料過多或過少對(duì)發(fā)酵有什么影響？投料過多造成菌體細(xì)胞大量生長(zhǎng)，無法穩(wěn)定的產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)物，導(dǎo)致菌體生產(chǎn)力下降，同時(shí)改變發(fā)酵液流變學(xué)性質(zhì)。如果補(bǔ)料過少,則使菌體過早進(jìn)入衰退期，引起菌體衰老和自，同樣使生產(chǎn)力下降。29. 發(fā)酵過程中pH會(huì)不會(huì)發(fā)生變化為什么？微生物代謝產(chǎn)生代謝產(chǎn)

13、物，其產(chǎn)物可能是酸性或是堿性從而影響PH值30. pH對(duì)發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面？1） 微生物生長(zhǎng)和生物合成2） 菌體的形態(tài)3） 生物合成途徑31. 為了確定發(fā)酵的最佳pH,我們?cè)撊绾螌?shí)驗(yàn)？將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的起始PH值，在發(fā)酵過程中定時(shí)測(cè)定、并不斷調(diào)節(jié)PH，以維持其起始PH值，或者利用緩沖劑來維持發(fā)酵液的PH。同時(shí)觀察菌體的生長(zhǎng)情況，菌體生長(zhǎng)達(dá)到最大值的PH即為菌體生長(zhǎng)的最適PH32. 發(fā)酵過程的pH控制可以采取哪些措施？（1）在基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中考慮到維持pH的需要 例如：調(diào)節(jié)C/N，加入CaCO3，使用緩沖液等。 （2）通過直接補(bǔ)加酸、堿來調(diào)節(jié)控制 例如：硫酸、NaOH，生理酸性或堿性

14、物質(zhì)。 （3）通過中間補(bǔ)料來控制 例如可以根據(jù)生產(chǎn)菌的代謝需要用改變加糖速率來控制pH, 也可通過中間補(bǔ)加尿素或硫酸銨等調(diào)節(jié)33. 微生物對(duì)溫度要求不同的原理是什么？不同生物中酶的種類和數(shù)量都是不同的，溫度影響生物化學(xué)的酶促反應(yīng)從而影響微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成34. 發(fā)酵熱的定義發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。35. 生物熱的大小與哪些因素有關(guān)？1) 細(xì)胞生長(zhǎng)周期2) 細(xì)胞呼吸強(qiáng)度3) 培養(yǎng)基成分36. 溫度對(duì)發(fā)酵有哪些影響？1） 微生物細(xì)胞生長(zhǎng)2） 發(fā)酵液的物理性質(zhì)3） 生物合成的方向37. 泡沫對(duì)發(fā)酵有哪些有害之處？1） 會(huì)引起“逃液”，造成損失2） 發(fā)酵液體積減少，直接影響了收率3） 增加了雜

15、菌污染的機(jī)會(huì)4） 泡沫液位的上下變化，使部分菌體粘附到罐頂或罐壁上，不能再回到發(fā)酵液中，使發(fā)酵液中的菌體量減少5） 泡沫形成后，泡沫中的代謝氣體不容易被帶走，從而使菌體的生活環(huán)境發(fā)生了改變，妨礙了菌體的呼吸，造成了代謝異常，導(dǎo)致菌體提前自溶。38. 發(fā)酵中泡沫形成的原因是什么？1） 外力（通氣、攪拌）2） 微生物代謝3） 培養(yǎng)基的成分4） 培養(yǎng)基滅菌不當(dāng)39. 對(duì)消泡劑有哪些要求？1） 具備降低液膜的機(jī)械強(qiáng)度和表面粘度2） 易于分散于泡沫表面上3） 具有較小的張力和較小的溶解度4） 對(duì)微生物是無毒的40. 常用的消泡劑有哪幾類？天然油脂、聚醚類、高級(jí)醇、硅酮類、脂肪酸、亞硫酸、磺酸鹽41. 用

16、于在線檢測(cè)的傳感器必須符合哪些要求？用于在線檢測(cè)的傳感器首先在功能上要滿足檢測(cè)要求，要確保該儀器不會(huì)增加染菌的機(jī)會(huì)，且置于發(fā)酵罐內(nèi)的探頭必需能耐高溫、高壓蒸汽滅菌，還要能有效克服探頭表面被微生物堵塞導(dǎo)致測(cè)量失敗的問題，對(duì)于最后一個(gè)問題，目前的解決方法是使用探頭可伸縮的裝置。42. pH電極的測(cè)量范圍有沒有限制？使用時(shí)應(yīng)注意哪些問題？ pH電極的測(cè)量范圍是有限制的，如：在堿性范圍內(nèi)pH>10 k降低，測(cè)量值偏高；在酸性范圍內(nèi)pH<1 k升高，測(cè)量值偏低對(duì)于蛋白質(zhì)等粘度較大的測(cè)量體系，容易在玻璃電極敏感膜上產(chǎn)生沉積，應(yīng)設(shè)法縮短電極的沉浸時(shí)間或設(shè)法對(duì)電極表面進(jìn)行清洗，工業(yè)測(cè)試中常用特制毛刷或超聲波清洗電極表面。 l 強(qiáng)堿或其它對(duì)膜材料有腐蝕性的溶液，如氫氟酸溶液會(huì)破壞電極 l 脫水性介質(zhì)，如無水乙醇、濃硫酸會(huì)破壞水合硅膠層.43. 溶氧電極能夠測(cè)定液體中溶氧濃度的原理是什么？某一溶氧濃度的溶液系統(tǒng)中，當(dāng)在某一貴金屬電極與合適的參比電極之間施加一個(gè)氧的極譜電壓時(shí)，溶液中的氧就在陰極被還原。當(dāng)所產(chǎn)生的電流于溶液中氧含量成正比時(shí)，此時(shí)的電極電流稱為飽和電流，此時(shí)的電壓稱為極譜電壓44. 發(fā)酵自控系統(tǒng)的硬件組成？傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、過程接口和監(jiān)控計(jì)算機(jī)45. 微生物生長(zhǎng)可分為幾個(gè)階段？