第一章__微生物工程概论
微生物工程 复习题
微生物工程复习题第一章微生物工程概论1. 简述微生物工程领域国内外现状。
2. 简述微生物工程主要研究内容。
微生物菌种、菌种选育的研究微生物的代谢调节和代谢工程的研究培养基的研究发酵工艺控制研究下游加工技术的研究3. 简述微生物工程发展简史。
微生物工程的发展划分为四个阶段：①从人类开始从事酿造酒、醋的时期，是以自然发酵为主的微生物工程时期；②19世纪末到20世纪30年代，主要建立纯培养技术；③20世纪40年代到50年代，主要是建立深层培养技术为主的微生物工程时期，这个时期由于好气性发酵工程的建立，1947年诞生了生化工程；④20世纪50~60年代以来，由于DNA重组技术、细胞融合技术的发展进入现代微生物工程时期，微生物工程的发展史和微生物工程学科的建立与发展，大概是符合这一历史进程的。
4. 简述微生物工程应用。
微生物工程在食品工业中的应用微生物工程在医药工业中的应用微生物工程在酶工程中的应用微生物工程在化工和漂产品的应用微生物工程在农业中的应用微生物工程在环境保护中的应用微生物工程在金属冶炼中的应用微生物工程在高新技术研究中的应用5. 简述微生物工程的优缺点。
微生物工程工业优点如下：⑴反应条件温和：⑵生物发酵罐的通用性：⑶生产原料多数为农副产品：⑷微生物反应机理的高度选择性：⑸微生物菌种选育的优越性：（6）可以生产目前不能生产的或用化学法微生物工程缺点⑴能源消耗较大：⑵微生物菌体的生长需要消耗部分原料⑶需要消耗大量水：⑷废水、废液量大，易造成污染：6. 比较微生物工程与酶工程优缺点。
（1）发酵工程和酶工程二者之间，既有联系又有区别，因为大多数酶剂也是由发酵而产生的产物，如淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等。
(2)酶制剂的研究开发涉及产酶菌种选育、生产工艺、酶反应技术的优化以及酶制剂产品的应用，酶制剂能有效带动相关领域技术水平的提高，包括微生物工程的技术的提高。
7. 比较微生物工程与动植物细胞培养优缺点。
(1)微生物培养具有生长速度快、培养要求简单、对环境条件要求较低等特点。
微生物概论
第二章 微生物的形态和构造（二） 真核微生物
凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中 存在线粒体或同时叶绿体等细胞器的微小生物，就称真 核微生物。
真核微生物的主要类群
真核生物与原核生物间的差别
真核微生物的细胞构造
酵母菌
酵母菌(yeast）
①个体一般以单细胞状态存在； ②多数营出芽繁殖，也有的裂殖； ③能发酵糖类产能； ④细胞壁常含甘露聚糖； ⑤喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境
芽孢囊裂解，芽孢游离
皮层合成完成，芽孢成 熟，抗热性出现
芽孢衣合成
束状染色质形成
细胞膜内陷 前芽孢
上述两层隔壁间充填芽孢肽聚糖，
合成DPA，累积钙离子，开始形成 皮层，折光率增高
前芽孢的双层隔壁形成 抗辐射性提高
芽孢抗热的机制
渗透调节皮层膨胀学说 芽孢的抗热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的 透性差及皮层的离子强度高，皮层有极高的渗透压去 夺取核心部分的水分，造成皮层充分膨胀，而核心部 分形成高度失水状态，因而产生极强的耐热性。
3、沙门氏菌属（Salmonella）
种类繁多，1860多种；常污染食品、蛋、乳等， 是重要的肠道致病菌，是肉类食品的重要检疫苗。
4、肠杆菌属（Enterobacter）
与埃希氏菌属相似，广泛分布于土壤、水域和食 品中，是食品的常见腐败菌；低温型菌株能在0-40C生 长，造成包装食品冷藏过程中腐败变质。
某些酵母菌可引起人和植物的病害。例如 白假丝酵母（白色念珠菌)可引起皮肤、粘膜、 呼吸道、消化道以及泌尿系统等到多种疾病。 新型隐球酵母 可引起慢性脑膜炎、肺炎等。
酵母菌的菌落
酵母菌为单细胞微生物，细胞较粗短，细胞间充满 着毛细管水，故它们在固体培养基表面形成的菌落也与 细菌相仿：一般都有湿润、较光滑、有一定的透明度、 容易挑起、菌落质地均匀以及正反面和边缘、中央部位 的颜色都很均一等。
微生物工程简介(精)
《微生物工程》简介Microorganism Engineering一、课程编号：060342二、课程类型：限选课课程学时：48（其中，理论教学36学时/2学分，实践教学12学时/1学分）：适用专业：生物技术先修课程：本课程的先修课是微生物学、生物化学、有机化学、分析化学、细胞生物学等三、内容简介：微生物工程是生物工程的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节，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。
通过学习该课程，可以使了解我国发酵工业的实际情况和当前世界发酵工业发展的趋势和研究动态及发酵工程在生物技术产业化钟的作用。
本课程内容主要包括生产菌种的选育，发酵条件的优化和控制，反应器的设计和产物的分离、提取与精制等。
通过本课程的学习，学生能够掌握微生物的基本原理和基本操作流程，并初步具备开发新菌种、新工艺和新技术的能力。
四、选用教材：《微生物工程》，曹军卫、马辉文编著，科学出版社，2002年8月出版《微生物工程》教学大纲一、课程编号：060342二、课程类型：限选课课程学时：48（其中，理论教学36学时/2学分，实践教学12学时/1学分）：适用专业：生物技术先修课程：本课程的先修课是微生物学、生物化学、有机化学、分析化学、细胞生物学等三、课程性质与任务本课程为生物技术专业本科生指定选修课程。
生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程（包括微生物工程）等领域。
在生物技术领域里，由于微生物生物技术的高速发展和对其他生物技术发展的重要影响，所以一直处于领先地位，并且还将在相当长的时期内处于领先地位。
本课程的任务为在微生物工程领域内将理科的有关知识与必要的工程技术知识有机地结合起来，在微生物学领域里给学生传授比较专业的理论知识，在工程技术领域里，使理科学生能够掌握基本的计算和设计工艺流程的原理和方法。
四、教学主要内容及学时分配理论教学内容及具体学时（36学时）分配如下表：第一部分微生物工程原理[目的要求]第一部分微生物工程原理包括9章，目的是介绍微生物工程的上游工艺原理。
环境工程微生物课程设计
环境工程微生物课程设计1.背景微生物是环境工程领域中的重要研究对象，对于水、土和空气中的有害物质的处理和转化具有重要作用。
因此，学习微生物在环境工程中的应用非常必要。
2.课程目标本课程旨在使学生能够了解微生物在环境工程中的应用，掌握微生物对环境中化学和生物过程的影响，熟悉环境工程中常用的微生物处理技术，培养学生分析和解决环境问题的能力。
3.课程内容3.1 微生物概论介绍微生物的分类、形态、结构、生长特性、代谢方式、生态角色等基本概念和知识。
3.2 微生物在环境中的作用深入了解微生物在水、土和空气中的作用，探讨微生物对环境中物质循环和能量流动的影响。
3.3 微生物处理技术介绍微生物在环境工程中的应用，包括生物处理、厌氧处理、好氧处理、生物降解、生物吸附等微生物处理技术，并分别介绍其优缺点及适用范围。
3.4 案例分析通过实际案例分析，探讨微生物处理技术在环境工程中的应用，加深对于微生物在环境工程中的应用的理解。
4.课程任务4.1 选题选择一个自己感兴趣的环境问题（例如：生活污水、工业废水、土壤污染等），针对该问题设计微生物处理技术方案。
4.2 调研调查相关文献，了解与选题相关的微生物生态学、微生物种类和特性、微生物处理技术等方面的知识和技术。
4.3 设计方案根据调研情况，设计针对选题的微生物处理技术方案，包括工艺流程、操作条件、微生物菌种选用、反应器类型等。
4.4 方案实施将设计好的微生物处理技术方案实施到环境中，收集数据并分析实验结果。
4.5 结果总结总结实验结果，分析方案的可行性、优缺点及改进方向，撰写课程设计报告。
5.评分标准•方案的设计合理性和可行性：30分•调研情况的全面性和准确性：20分•实验结果的准确性和可靠性：30分•报告的格式和内容：20分6.参考文献1.汪鹤瑞，黄三琼，霍琼等. 环境微生物学. 高等教育出版社，2019.2.刘文军. 环境微生物学导论. 科学出版社，2018.3.环境污染控制设计规范（GB 50492-2018）. 中国环境科学出版社，2018.。
病原生物与免疫学基础 第一章概论 PPT
病原微生物
概念：能引起人、动物、植物疾病 的微生物。
经验微生物学时期 实验微生物学时期 现代虎克
微生物学的奠基人——巴斯德医学
古希腊时蒸酒
腌渍与蜜饯的食品
微生物的发现和微生物的形态学时期
荷兰人列文虎克（1632-1723）是显微镜的先驱
个体小、结构简单
以微米为测量单位 由单细胞、简单多细胞或非细
胞生命物质构成
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
种类多、繁殖快
例如一般细菌在合适的条件下， 最快可以每20分钟繁殖一代
易变异
微生物与外界环境直接紧密接触，易受环 境因素和人类使用的各种消毒剂和防腐剂 等影响，发生突变同时获得很强的外环境 适应力
汤飞凡
Bye Bye
病原生物与免疫学基础 第一章概论 PPT
第一章 微生物概述
微生物学概述
掌握：微生物的概念、特点 及分类
第一节 微生物及其类型
一、微概生物概念：
微生物是一群体积微小，结构简单， 肉眼看不见，必须借助光学显微镜或 电子显微镜放大才能观察到的微小生 物。
微生物的特点
个体小 结构简单 繁殖快 易变异 分布广 种类多
乙肝病毒
HIV病毒
流感病毒
原核细胞型微生物
无核膜、核仁、细胞器
立克次体
衣原体
真核细胞型微生物
有完整的核结构和细胞器
白色念珠菌
三、微生物与人类的关系
有利： 1、参与自然 界的物质循环 2、微生物在 农、工、医药 方面的应用
微生物
有害： 病原微生物
导致疾病
自然界中N、C、S等 元素循环
列文虎克
列文虎克观察到的微生物
列文虎克 和他自制的显微镜 （放大266倍）
环境工程微生物教学设计
环境工程微生物教学设计背景微生物在环境工程领域中起着重要作用，例如在污水处理、土壤保持、废物处理等方面都有广泛应用。
因此，环境工程系开设微生物课程是必要的。
本文将提供一份微生物教学设计的计划，帮助教师更好地进行微生物教学。
教学目标在本课程中，学生将：1.掌握微生物的基本知识，包括微生物的分类、结构、生理特性等。
2.理解微生物在环境工程中的应用，如污水处理、土壤修复等。
3.学习微生物在环境工程中的分离、鉴定以及微生物实验技能。
4.探索微生物在环境中的相互作用以及生态环境中微生物的作用。
教学内容第一章：微生物概论1.微生物的定义和分类。
2.微生物的形态结构和生理特性。
3.微生物在自然界的分布和数目。
第二章：微生物生态学1.微生物在环境中的相互作用。
2.物质循环和生态基础。
3.微生物在环境保护中的作用。
第三章：微生物分离与鉴定1.微生物分离的方法和步骤。
2.微生物鉴定的方法和步骤。
3.微生物实验技术培训。
第四章：微生物在环境工程中的应用1.微生物在环境修复中的应用。
2.微生物在废水处理中的应用。
3.微生物在土壤保持中的应用。
第五章：综合实验教师可以在本章进行综合实验，包括微生物分离、鉴定、培养等技术的应用，涉及到微生物菌群的结构和特性等内容。
教学方法1. 讲授和讨论教师可以进行课堂讲授和讨论，介绍微生物的基本知识和应用，学生可以在授课过程中提出问题和疑问，与教师进行交流。
2. 实验教学教师可以安排实验课程，带领学生进行微生物分离、鉴定和培养等技术的操作，让学生亲身体验，更好地了解微生物在环境工程中的应用。
3. 研讨会教师可以安排研讨会，让学生进行团队研究和交流，分享微生物在环境工程中的应用经验和发现，从而促进学生思维的深入和全面发展。
教学评估教师可以通过以下方式进行教学评估：1.期中考试：主要考察学生对于基本知识的掌握情况。
2.课堂互动：主要考察学生对于授课内容的理解、思考和提问。
3.实验报告：主要考察学生实验技能和实验设计能力。
微生物学概论pdf
微生物学专业（理学硕士、博士） 微生物功能蛋白 植物病理学专业（农学硕士、博士） 植物病原物相互作用 分子植物病理学微生物学是生命科学中一门极其活跃、生命力强 大的学科，既是基础学科又是应用学科。
微生物学的 发展，促进了生命的自我复制、生命进化，生命分子 构成等重大理论研究。
生命科学的许多重大研究成果 都是以微生物为研究材料的。
由于微生物学的许多重 大发现，包括质粒载体、限制性内切酶、连接酶、反 转录酶等，才导致了DNA 重组技术和遗传工程的出 现，使整个生命科学翻开了新的一页。
微生物学在生 命科学中占有重要地位，对整个生命科学的发展做出 了巨大贡献，在生命科学的发展中起着先锋和奠基的 双重作用。
本课程为植物保护专业微生物方向的专业必 修课。
通过学习微生物的形态结构、生理生化、 生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分 类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多 样性，以及在工、农、医等方面的应用，使学生 牢固掌握微生物学的基本理论、基础知识和基本 技能，了解微生物的基本特征及其生命活动规 律，培养学生的实践能力和创新精神，为学生今 后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
微生物学的教学环节主要采用课堂讲 授方式授课，辅以辅导答疑和考试。
同时 开设实验课，使学生掌握微生物学的基本 实 验 技 术 。
做 到 课 堂 讲 授 与 实 验 操作 并 重，以保证教学质量。
总学时：88； 授课：58； 实验：30 教 材： 李阜棣，胡正嘉《微生物学》（第六版） 中国农业出版社 参 考 书： 周德庆《微生物学》（第二版）1绪论 原核微生物 真核微生物 病毒 微生物营养 微生物营养、代谢 微生物生长 微生物遗传与变异 微生物遗传与变异 微生物生态、应用 微生物传染与免疫 微生物进化、分类鉴定4 8 6 8 2 4 4 4 2 8 4 2王振中 卓侃 王新荣 阮小蕾 王新荣 王新荣 王新荣 王新荣 王新荣 王新荣 王新荣 王新荣微生物学是研究微生物生命活动规律的 科学。
微生物名词解释
名词解释发酵工程:是利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。
代谢调节：是指在代谢途径水平上酶活性和酶合成（酶量）的调节。
组成酶：细胞内总是适量存在的，不依赖于酶底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。
诱导酶：依赖于酶底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。
其基因以隐性状态存在于染色体中。
分解代谢物阻遏：微生物与容易同化的碳源或氮源相接触，使有些酶的合成速率相对降低的作用。
反馈阻遏：生物合成途径的终点代谢产物极其衍生物在转录的水平上抑制该途径的所有酶的生物合成。
反馈抑制：是微生物细胞中变构调节的典型方式，因此非常重要，应用广泛。
概念：生物合成途径的最终代谢产物抑制该途径的前面第一或第二个酶的催化活性。
通过变构调节进行抑制初级代谢产物：是微生物在生长过程中产生的、为菌体生长所必须的小分子化合物，包括单糖、氨基酸、核苷酸维生素以及用来合成这些物质的小分子物质。
次级代谢产物：又称次生代谢产物或分化代谢物，是由微生物在生长后期产生的，为菌体生长非必须但对产生菌的生存具有一定价值的，分子结构相对复杂的小分子化合物。
操纵子：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。
转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
操纵基因：操纵子中与阻遏物结合的一段特定核苷酸序列。
对相邻的结构基因的转录活动有控制作用。
代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。
原生质体：在高渗溶液中出去细胞壁的细胞。
培养基：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。
糖化：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。
前体物质：最终所需的代谢产物的前身或其结构中的一部分。
在生物合成中直接结合到产物分子中，自身结构变化不大，能显著提高产量的小分子物质。
生物化学工程习题
6. 影响微生物生长的因素有哪些？其对发酵生产有何指导作用？
7. 何为分批培养？有何优劣？
8. 什么是连续培பைடு நூலகம்？有何优劣？
9. 连续培养中的稀释率是如何定义的？
10. 为什么在单级连续培养中有菌体循环比无菌体循环的发酵效率高？
11. 补料分批培养主要应用在哪些情况中？
12. 灭菌方法主要有哪几种？发酵工业中为何应用最广泛的是湿热灭菌？ HTST灭菌的理论基础是什么？
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生物化学工程习题
3rew
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2020/11/26
生物化学工程习题
基本特点如何？ 5. 简述酶在食品、轻工、化工和医疗业中的应用。 6. 在工业生产中，若要使某一酶催化的反应速度从最大反应速度的10%
提高到最大反应速度的90%、95%时，其底物浓度的改变分别是多 少？
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生物化学工程习题
第四章 基因工程概要
1. 什么是基因工程？DNA重组技术包括哪些步骤？ 其应用价值如何？
2. 什么是基因工程菌？其制造程序和应用前景如何？ 3. 什么是胚胎克隆、体细胞克隆及异种克隆？其理
论基础是什么？ 4. 什么是转基因动物？其有哪些方面的应用？
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生物化学工程习题
第五章 生化反应器
• 1. 什么是生化反应器？其有何特点？ • 2. 生化反应器的设计原则是什么？ • 3. 什么是连续式生化反应器，它包括哪两种理想模型？各
生物化学工程习题
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2020/11/26
生物化学工程习题
第一章 绪论
1. 什么是生化工程？其与生物技术及其他学科的 关系如何？
现代微生物工程简介
6、醋酸菌 (Acetobacter)
G－，椭圆、杆状，单生、成对或成链，不形成芽 孢，好氧微生物
能把酒精氧化成醋酸 分两群： 1）只将乙醇氧化成醋酸 2）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水
7、棒状杆菌 (Corynebacterium)
细长的杆菌，因菌体的一端或两端粗大（呈棒状）而 得名 。 需氧或兼性厌氧 以葡萄糖为原料发酵产生酸，是谷氨酸和其他氨基酸 的高产菌
二、微生物工程的地位与作用
生
微 生 物 工 程
物
细 胞 工 程
工
基 因 工 程
程
酶 工 程
微生物工程
是生物工程的重要组成和基础， 是生物技术产业化的重要环节。它 将微生物学、生物化学和化学工程 的基本原理有机结合起来，广泛而 深入地揭示了发酵过程的本质。
三、微生物工程发展简史
1、传统的微生物发酵技术——天然发酵
4、诺卡氏菌属 (Norcadia)
一般无气丝，基丝培养十几小时形成横隔，并 断裂成杆状或球状孢子。 菌落较小，边缘多呈树根毛状。 生产利福霉素、蚊霉素 等
5、孢囊链霉菌属 (Streptosporangium)
孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢 子无鞭毛 产可抑制细菌、病毒和肿瘤的多霉素
3、第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术
出现于20世纪40年代，以抗生素（青霉素）的生产为标志 青霉素的发现与大量需求
表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30%
深层培养技术（submerged fermentation) ——机械搅拌通气发酵 链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等 抗生素工业的发展促进了其他发酵产品的出现，如氨基酸发 酵工业 好氧发酵，初级、次级代谢产物
环境工程微生物学第四版
环境工程微生物学第四版环境工程微生物学是研究微生物在环境中的作用和应用的学科，涉及的内容非常广泛，包括微生物在水、土壤、空气等环境中的分布、生态功能和应用技术等。
本书是环境工程微生物学的第四版，旨在全面介绍这一领域的基础和发展，为读者深入了解环境工程微生物学提供全面的理论基础和技术知识。
第一章是环境工程微生物学的概论，介绍了微生物在自然界和人类活动中的广泛分布和重要作用。
微生物具有极强的适应能力和代谢功能，可以降解各种有机物，参与循环过程，修复环境等。
微生物也是环境中的重要污染源和致病因子，对环境和人类健康造成威胁。
因此，研究微生物在环境中的行为和应用具有重要的科学意义和实际应用价值。
第二章到第四章依次介绍了微生物在水环境、土壤环境和空气环境中的分布和生态功能。
水是生命之源，微生物在水环境中发挥着重要的生物地球化学作用，包括有机物降解、氮循环、磷循环等过程。
土壤是陆地生态系统的重要组成部分，微生物对土壤的形成、结构和功能具有重要影响，参与有机质降解、养分循环、土壤修复等过程。
空气中的微生物对人类健康和大气成分具有重要影响，包括微生物气溶胶的分布和来源、大气降解和转化等。
第五章到第七章介绍了微生物在环境工程中的应用技术，包括微生物资源的发掘和利用、环境微生物的监测和评价、微生物在环境修复和污染控制中的应用等。
微生物资源是环境工程领域的重要资源，可以用于生物降解、生物修复、生物处理等方面。
环境微生物的监测评价和应用技术也是环境工程实践中的重要方法和手段，可以为环境问题的分析和解决提供重要的科学依据。
第八章到第十章介绍了微生物对环境影响的评价和环境微生物学的发展前景。
了解微生物对环境的影响和评价微生物对环境影响的方式具有重要的科学价值和实践意义，可以为环境保护和修复提供科学依据。
环境微生物学作为一个新兴的交叉学科领域，将不断发展和完善，为解决环境问题提供新的思路和方法。
在环境工程微生物学的研究和应用中，还存在一些问题和挑战，包括微生物资源的开发与利用、微生物对环境影响的评价等方面。
发酵工程知识点
第一部分：微生物工程原理1、概论1.1 发酵工程的概念和特点1.2 发酵工业的发展简史1.3 发酵工程的应用2、生产菌种来源3、微生物代谢调节和代谢工程4、优良菌种选育5、菌种保藏6、培养基7、发酵工艺控制8、参数检测第二部分：微生物工程下游加工工程第三部分：微生物工程生产设备第四部分：微生物工程生产工艺和产品举例第一章概论掌握本章知识点：1、发酵及发酵工程的定义；2、发酵工程研究的内容；3、发酵技术的发展阶段及其技术特点；4、发酵产物类型。
1、发酵、发酵工程的概念和特点1）传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
2）生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
巴斯德：发酵是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程，即无氧呼吸，是“生物获得能量的一种方式”。
3）工业上：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。
包括：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。
通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
4）发酵工程：利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。
5）发酵工程研究的内容①一条主线：菌种，培养基，种子扩大培养，发酵过程控制，后处理；②两个重点：发酵过程优化，发酵过程放大；③三个层次：反应器水平，细胞水平，分子水平；④四个目标：高转化，高产量，高效率，低成本；6）利用发酵工程进行生产的优点：安全生产，可持续发展。
7）发酵过程存在的问题和缺陷：发酵过程会产生副产物；菌种易发生变异和退化；发酵过程的控制相当复杂；原料主要是农副产品，质量和价格波动较大；与化工过程相比，反应器的效率低；发酵废水量大，并含较高的COD和BOD；；生产过程易受杂菌污染的影响。
8）上游工程：菌种培养发酵工程：发酵罐下游工程：产物提纯2、发酵工业的发展简史1）古老的发酵工业-1900年前（白酒酿造；面包发酵、奶酪制造；酱油、泡菜）特点：多菌混合天然发酵2）早期的发酵工业1900-1940（酒精，乳酸）1680 荷兰列文虎克观察到微生物。
《生物工程概论》课件
基因治疗
通过将正常基因导入病变细胞，纠正 或补偿缺陷基因，达到治疗疾病的目 的。
04
酶工程
酶工程的定义与原理
总结词
酶工程是利用酶的催化作用，通过生物技术的手段进行大规模生产有用物质的一 门技术。其原理是酶具有高效、专一和条件温和的催化特性。
详细描述
酶工程是生物工程的一个重要分支，主要利用酶的催化作用，通过生物技术的手 段进行大规模生产有用物质的一门技术。酶工程的基本原理是利用酶的催化特性 ，在温和的条件下高效地催化化学反应，从而生产出所需的产品。
需求，设计合理的酶反应器，实现大规模生产。
酶工程的应用实例
总结词
酶工程在医药、食品、化工、环保等领域有着广泛的 应用，如利用固定化酶技术生产药物、利用酶反应器 生产食品添加剂等。
详细描述
酶工程在医药、食品、化工、环保等领域有着广泛的 应用。在医药领域，可以利用固定化酶技术生产药物 ，如胰岛素、干扰素等；在食品领域，可以利用酶反 应器生产食品添加剂，如味精、柠檬酸等；在化工领 域，可以利用酶工程技术生产化学原料和产品，如丙 烯酰胺、丙烯酸等；在环保领域，可以利用酶工程技 术处理废水、废气等污染物，实现环保和可持续发展 。
基因工程的主要技术
01
02
03
基因克隆技术
通过限制性内切酶和DNA 连接酶等工具，将外源基 因插入到载体DNA中，形 成重组DNA分子。
基因表达技术
通过调控基因转录和翻译 过程，使外源基因在受体 细胞中高效表达，产生所 需的蛋白质或代谢产物。
基因修饰技术
通过基因敲除、基因定点 诱变等技术手段，实现对 生物遗传信息的精确修饰 和改造。
酶工程的主要技术
总结词
酶工程的主要技术包括酶的固定化技术、酶的分子改造技术和酶反应器的设计技术等。
《微生物学》教学大纲
《微生物学》教学大纲课程编号：03220510课程名称：微生物学学分：4.5总学时：80学时理论学时：48学时实验学时：32学时先修课程要求：动物学、植物学、细胞生物学、生物化学等适应专业：生物技术专业本科教材：微生物学，袁生主编，第1版，高等教育出版社，2009年8月（国家规划教材）参考教材:1、《微生物学》，沈萍陈向东主编第2版高等教育出版社 2006年5月（国家规划教材）2、《微生物学教程》，周德庆主编，第二版，高等教育出版社。
2002年5月。
一、课程在培养方案中的地位、目的与任务本课程为生物技术专业本科生的必修专业基础课。
《微生物学》是在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传和育种、生态和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于农业、工业、医药卫生、生物工程和环境保护等领域的科学。
通过该课程的学习，要求学生能够了解该学科的发展前沿、热点和问题，牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，熟悉微生物学的基本技术，了解国外微生物学最新进展及应用，为今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
二、课程基本要求1、基本理论和基本知识（1）掌握微生物学的基础理论、基本知识掌握以细菌、真菌、病毒为主要内容的各类微生物的形态结构、繁殖方式和主要特征；掌握微生物遗传变异的一般规律及传染与免疫的知识；（2）熟悉微生物的营养、代谢和生长的特点；熟悉微生物育种的一般方法和微生物在工业、农业，医学、环境和日常生活中的某些应用，以及微生物在自然界物质循环中的重要意义。
（3）了解微生物生态及在自然界物质转化中的作用；了解微生物的多样性、系统发育与分类。
2、基本技能（1）掌握普通光学显微镜的使用方法，特别是利用油镜观察细菌的方法；掌握微生物的制片染色技术；（2）熟悉微生物细胞的大小测定及数量测定技术；熟悉培养基的制备、灭菌及微生物的分离纯化培养技术。
（3）通过综合实验（土壤微生物数量测定及未知菌革兰氏染色鉴定）让学生进一步掌握微生物的四大操作技术，并初步了解微生物科学研究的基本方法和思路。
微生物工程题库参考答案
微⽣物⼯程题库参考答案第⼀部分微⽣物⼯程原理第⼀、⼆章微⽣物⼯程概论、⽣产菌种的来源SOS⽣⾊检测法：利⽤DNA损伤时，可活化yecA蛋⽩，进⽽分解噬菌体的阻遏蛋⽩，再引起sifA(sulA)基因启动⼦启动LacZ基因的表达，从⽽达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的⽬的。
⽣化诱导分析法(BIA)：采⽤测定溶原性λ噬菌体阻遏物⽀配下的启动⼦控制的转录和表达的酶活性的⽅法。
1、微⽣物⼯程的应⽤领域有（1）在⾷品⼯业的应⽤微⽣物技术最早开发应⽤的领域，⾄今产量和产值仍占微⽣物⼯程的⾸位。
⾷品加⼯、含醇饮料、发酵乳制品、调味品等（2）在医药卫⽣中的应⽤抗⽣素、氨基酸、维⽣素、⽣物制品、酶抑制剂（3）在轻⼯业中的应⽤糖酶、蛋⽩酶、果胶酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、⽢露聚糖酶等（4）在化⼯能源中的应⽤醇及溶剂、有机酸、多糖、清洁能源等（5）在农业中的应⽤⽣物农药、⽣物除草剂、⽣物增产剂等（6）在环境保护中的作⽤污⽔处理（厌⽓法、好⽓法）（7）在⾼技术领域中的应⽤基因⼯程的各种⼯具酶等2、抗肿瘤药物产⽣菌的分离原理临床上有效的抗肿瘤药物⼤多是直接作⽤于核酸或抑制核酸⽣物合成的物质，⼤部分具有抗菌或抗真菌的活性，现发展出利⽤微⽣物筛选作⽤于DNA 的抗肿瘤药物的⽅法，如⽣化诱导分析法、SOS⽣⾊检测法⽣化诱导分析法（BIA）：采⽤测定溶原性λ噬菌体阻遏物⽀配下的启动⼦控制的转录和表达的酶活性的⽅法。
将lacZ 连接在噬菌体的PL启动⼦下，当DNA损伤时，诱发阻遏蛋⽩CI分解，PL启动⼦启动lacZ 基因转录，表达出-半乳糖苷酶。
测定-半乳糖苷酶活性，可检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的存在X-Gal。
作显⾊底物；反应后呈蓝⾊SOS⽣⾊检测法：利⽤DNA损伤时，可活化yecA蛋⽩，进⽽分解噬菌体的阻遏蛋⽩，再引起sifA(sulA)基因启动⼦启动LacZ基因的表达，从⽽达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的⽬的3、利⽤DNA修复能⼒突变株进⾏抗肿瘤药物的筛选原理⽣物--两个以上的DNA修复基因，⼀个DNA修复基因损伤或变异，仍能存活，但对能引起DNA损伤的化合物⼗分敏感，易发⽣死亡4、抗病毒药物产⽣菌的筛选分离⽅法（1）作⽤于核酸的⽅法--药物毒性⾼；（2）⼩平板测定由病毒引起的细胞变性效果(CPE)；（3）病毒复制中特有的DNA复制酶和核酸合成酶的酶抑制剂第三章优良菌种的选育结构不稳定：由于重组质粒DNA发⽣缺失、插⼊或重排引起的质粒结构变化。
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教材： 微生物工程 第二版
曹军卫 马辉文 编著
主要参考书： （1）生物工艺学. 俞俊棠 （2）多尺度微生物过程优化. 张嗣良 （3）微生物工程概论. 刘如林 （4）发酵过程优化原理与实践. 陈坚 （5）微生物工程工艺原理. 姚汝华
课程概况: 课程学时： 51 课程学分： 3 适用专业： 生物工程、食品工程、 化学工程 需基础课： 微生物学、化工原理、生物化学、 高等数学 课程成绩构成: 期末(闭卷)考试：100% 上课时间： 周一晚6:00 6:00-7:15 7:30-8:45
教学目的: 通过本课程的学习，要求学生掌握微生物工程学 的基本知识、理论和概念，联系其它学科（微生 物学、生物化学、分子生物学和遗传学等）的知 识，较深刻全面的了解微生物工程及发酵工业， 初步具备分析问题及解决问题的能力，为以后进 行微生物工程方面的研究和开发打好坚实的基 础。
第一章 第一章 微生物工程概论 微生物工程概论
利用生物催化合成化学品，具有条件温和、转化率高的
优点； 生物催化合成手性化合物。手性化合物是国外目前生物 技术的主要生）
二、国外发酵工业的发展趋势 4. 利用生物技术生产有特殊功能、性能、用途 或环境友好的化工新材料，是发酵工业发展的 一个非常重要的趋势。 生物可降解高分子材料：聚羟基丁酸酯(PHB) 天门冬氨酸：利用顺酐和富马酸等为原料经化学法生
个转折时期
代谢控制发酵时期（1960年‾）第三个转折时
期
基因工程阶段（1979‾）
一、发酵工业发展的简史 1.传统的微生物发酵技术-第一个阶段（1900年以前） 产品只限于含酒精和醋，古埃及已经能酿造啤酒 17世纪能在容量为1500桶（一桶相当于110升）的 木质大桶中进行第一次真正的大规模酿造 ； 1801年就有了原始的热交换器 ； 18世纪中期， Paster证实了酒精发酵中的酵母活动 规律； 18世纪后期，Hansen在Calsberg酿造厂建立了酵母 纯种培养技术
一、发酵工业发展的阶段
在18世纪末到19世纪初，基础培养基是用巴氏灭 菌法处理，然后接种10%优质醋使呈酸性，可 防治染菌污染。这样就成为一个良好的接种材 料。 在20世纪初，在酿酒和制醋工业中已建立起过 程控制的概念。
一、发酵工业发展的阶段 （2）第一代微生物发酵技术—纯培养技术的建立 （1900年-1940年） 柯赫建立微生物的纯培养技术，开创了人为 控制发酵过程的时期； 在面包酵母的生产中，采用了分批补料培养 技术； 在一次大战时，Weizmann开拓了丁醇丙酮发 酵，并建立了真正的无杂菌发酵技术； 主要的新产品是酵母、甘油、柠檬酸、乳酸、丁 醇和丙酮；
主要内容 第一节 概述 第二节 发酵工业的发展史
第一节
概述
一、基本概念
1 “发酵”的来源 “ 发 酵 ” （ Fermentation ） 一 词 是 拉 丁 语 “ 沸 腾 ” （fervere）的派生词，描述酵母作用于果汁或麦 芽浸出液时产生气泡的现象。 产生气泡的现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下 降解而产生的二氧化碳所引起的。糖酵解途径-EMP
三、国内发酵工业的发展概况
1.白酒
中国的酿酒业，距今已有数千 年的历史渊源。白酒是我国 特有的、具有悠久历史的传 统酒种。 1949年白酒的产量10.8万吨 。 1996年总量达到801.30万吨。 2009年产量为706.93万吨。 规模较大的有五粮液、茅台、 泸州老窖、剑南春、汾酒、 古井。
三、国内发酵工业的发展概况
传统生物技术
抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、 有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、 生物农药、生物肥料等
现代生物技术 基因工程菌发酵
基因工程药物、疫苗及抗体产品
医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业 涉及到解决人类所面临的食品与营养、 健康与环境、资源与能源等重大问题
二、国外发酵工业的发展趋势
1. 传统的发酵工业由基因重组技术改良或取代 许多传统的发酵工程产品如柠檬酸、青霉素 等都已开始采用基因工程手段进行改造，大大 地提高了产量。在以基因工程为主导的现代生 物技术产品中，医药生物技术产品占75％左 右。
连续发酵：发酵设备灭菌一次，在发酵过程中，连续
不断的补充新鲜无菌培养基，并不断提取发酵产物的 发酵方法。
流加发酵：根据细胞对营养物质的不断消耗和需求，
流加浓缩的营养物或培养基，从而使细胞持续生长至 较高的密度，目标产品达到较高的水平，培养过程通 常在细胞进入衰亡期或衰亡期后结束。
三、发酵的类型
5.按发酵过程中对氧的不同需求区分
代谢控制发酵工程技术以动态生物化学和微生物遗传学为基础， 将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再 在人工控制的条件下培养，实现发酵过程的自动控制，并能选择 性地大量生产人们所需要的物质。
20世纪60年代，石油发酵工业兴起； 近代发酵工业的鼎盛时期，新产品、新技术等
（3）第三代微生物发酵技术—微生物工程
产天门冬氨酸转化率仅为80％～85％，而采用酶法生 产，天门冬氨酸的转化率可达99％以上。
二、国外发酵工业的发展趋势 随着能源的耗竭以及环境保护的急需，如果 没有基于科技进步的大力开发，能源和资源将 难以支撑人类社会进一步发展的目标。 只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再 生资源—碳水化合物，转变为现代社会所需要 的化工原料和能源。
② 种子制备： 将储存的菌种进行活化，再培养成菌丝体，供 发酵用。
四、发酵过程的组成部分 ③ 发酵： 发酵过程的关键环节，须实时控制发酵罐内的 代谢变化（菌丝体形态、菌浓、糖氮含量、pH 值、溶氧浓度、产物浓度）取得最大产量。 ④下游处理： 将菌丝体和滤液分开，提取最终产品。根据产 物特点采用不同的方法：通常有离心、沉淀分 离、过滤、层析等。
二、发酵工程的特点
3. 发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完 成的，反应的专一性强，因而可以得到较为 单一的代谢产物。
二、发酵工程的特点
4. 发酵过程中对杂菌污染的防治非常重要。 除了必须对设备进行严格消毒处理和空气 过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果 污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损 失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更 大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的 关键。
基因工程技术的加入， 使人们能够根据自己的意 愿将微生物以外的基因件 导入微生物细胞中，从而 达到定向地改变生物性状 与功能，使发酵工业能够 生产出自然界微生物所不 能合成的产物。
部分利用基因工程技术研制的产品
人胰岛素 人生长激素(GH) 表皮生长因子(EGF) 肿瘤坏死因子 白细胞介素-2(IL-2) 猪生长激素(PGH) 牛生长激素(BGH) , -干扰素 乙型肝炎疫苗 集落刺激因子(CSF) 促红细胞生成素(EPO) 抗血友病因子 组织溶纤原激活剂(t-PA) 尿激酶原
一、发酵工业发展的阶段 （3）近代微生物发酵技术—深层培养技术 （1940年以后） 在纯种培养技术下，以深层培养大量生产青霉素； 解决向培养基中通入大量无菌空气和高粘度培养液 的搅拌问题；
一、发酵工业发展的阶段 深层培养技术，即机械搅拌通气技术，推动 了抗生素工业，发酵水平也大幅提高； 20世纪50年代氨基酸发酵工业快速发展； 氨基酸发酵工业中引进了人工诱变育种与代谢控 制发酵的新型发酵工程技术；
二、发酵工程的特点
5. 由于生物体本身所具有的反应机制，能够 专一性地和高度选择性地对某些较为复杂 的化合物进行特定部位地氧化、还原等化 学转化反应，也可以产生比较复杂的高分 子化合物。
二、发酵工程的特点
6. 微生物菌种是进行发酵的根本要素，通过 变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌 株并使生产设备得到充分利用，也可以因 此获得按常规方法难以生产的产品。
典型的发酵过程示意图
二、发酵工程的特点
发酵和其他化学工业的最大区别：
是生物体所进行的化学反应
二、发酵工程的特点
1. 发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化 学反应，反应安全，要求条件也比较简单。
二、发酵工程的特点 2. 发酵所用的原料简单、廉价。 通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只 要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微 生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要 的营养。 基于这一特性，可以利用废水和废物等作为发 酵的原料进行生物资源的改造和更新。
深层液体发酵 ：将菌种接到已灭菌的液体
深层进行厌氧或好氧的纯培养方法。
三、发酵的类型
3. 按发酵产物区分
氨基酸发酵 有机酸发酵 抗生素发酵 酒精发酵 维生素发酵 酶制剂发酵
三、发酵的类型
4. 按发酵工艺流程区分
分批发酵：在一个发酵周期内，发酵设备和培养基灭
菌一次，发酵结束后再提取发酵产物的发酵方法。
2.黄酒
黄酒是我国最古老的酒 种，早在夏、商、周 三代就已经大量生产 了，并流传至今，据 史料记载已有6000年 左右。 目前年产量为130万吨 左右。
一 基本概念 3 广义 “发酵”的定义 工业上所称的发酵是泛指利用微生物细胞制造某 些产品或净化环境的过程。 厌氧培养的生产过程：酒精、丙酮丁醇、乳酸等 通气(有氧)培养的生产过程：抗生素、氨基酸、 酶制剂等的生产。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞。
一 基本概念 4 发酵工程的定义 （Fermentation Engineering） 应用微生物学等相关的自然科学以及工 程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶 促转化，将原料转化成产品或提供社会性 服务的一门科学。 发酵工程=微生物工程
一 基本概念 2 狭义 “发酵”的定义 在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧 条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方 式。 或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受 体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下 被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳，同时获 得能量；丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。
厌氧发酵 通风发酵