生物工艺学期末复习资料小字版

生物工艺学上册

1、生物工程与生物技术：p1~2

技术与工程是自然科学因生产实践而派生出的两个分支，“技术”涵盖面较广，有较强的自然科学的探索性和首创性；“工程”面较小，重视过程的可实施性和经济上的合理性。（1分）

生物技术（biotechnology）：应用自然科学与工程学原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术（国际经济合作与发展组织，IECDO）。（2分）

生物工程（bioengineering）可细分为发酵工程（又称微生物工程）、生化工程、酶工程、基因工程（衍生出蛋白质工程、代谢工程）、细胞工程（衍生出组织工程、生物医学工程）。（2分）

2、发酵与发酵工程：ppt

发酵狭义指在无氧条件下，以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。（1分）

发酵广义上泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，包括厌氧与好氧培养的生产过程，产品既有细胞代谢产物也包括菌体细胞与酶等。（2分）

发酵工程：通过改造发酵所用的菌及应用技术手段控制发酵过程来大规模工业化生产发酵产品。（1分）

工业生物技术的发展最早始于发酵生产。（1分）

3、Bio-X：p1

指生物学科与其他学科的交叉学科，X泛指物理学、化学、工程学、医学等其它学科。

（2）菌种选育及保藏

1、富集培养：p34，ppt

又称加富培养或集菌培养；（1分）

通过控制培养基组分，培养条件以及加入特定物质，创造有利于目标菌株而不利于杂菌生存的条件，使目标菌株由原来自然条件下的劣势菌株变成人工环境下的优势菌株。（2分）

富集培养仅具有相对选择性，杂菌仍然伴随目标菌株存在，为了获得目标菌株的纯种培养，还必须要进一步进行菌种的分离纯化工作。（2分）

2、自然选育：p36

定义：不经过人工处理，利用菌种的自然突变进行菌种筛选；方向是筛选出维持原有生产水平的菌株或是筛选出正变（产量增加）菌株，淘汰负变（产量降低）菌株。（2分）

特点：自然突变速度慢，产生负变菌株多于正变菌株，因而筛选高产菌株的效率低。（1分）

流程：制备菌悬液→单菌落分离→斜面种子→摇瓶初筛→摇瓶复筛→生产实验→菌种保存。（1分）应用：多用于菌种的复壮。（1分）

3、诱变育种：p37~43

定义：使用诱变剂，人为加速基因突变，通过筛选获得高产菌株的一种育种方法。（1分）

诱变剂种类：物理诱变因子、化学诱变因子、生物诱变因子。（1分）

特点：相对自然选育提高了突变频率、扩大了变异幅度、增加了获得优良特性突变株的概率。不足之处是随机突变，非定向进化、筛选工作量大，需与高通量筛选方法配合使用。多次诱变后，诱变热点钝化、变异幅度下降，菌种生活力逐渐衰退。（2分）

地位：迄今为止，发酵工业所用生产菌种绝大部分是通过人工诱变育种得到，尤其是抗生素工业的生产菌种。由于其方法简单、有效、对实验条件（设备、成本）要求低，至今仍被广泛使用。（1分）4、杂交育种：p43~48

定义：将两个基因型不同的亲株（供体与受体）通过特定杂交方法使遗传物质重新组合，把不同菌株的优良性状集中于组合体中，形成新的遗传型个体的过程。（2分）

特点：具有定向育种的性质。该技术对实验条件要求高，操作复杂，需妥善选择亲本及遗传标记。（1分）

杂交范围：种间、属间。（1分）

杂交方法：真核生物主要包括有性生殖和准性生殖；原核生物有接合、转化、转导等方式。（1分）5、原生质体融合：p48~49

两个带有不同遗传标记（营养缺陷、抗药性、温度敏感、色素等）的亲本通过酶解作用，使其细胞壁脱除或部分脱除，制成原生质体，并在高渗条件下混合，用聚乙二醇（PEG）促进其发生融合，接着两亲本遗传物质交换，从而实现遗传重组。然后高渗条件下，重新生成细胞壁，在筛选培养基上生长

筛选出具有理想性状的融合子。（4分）

意义：打破了微生物种属间的界限，使远源杂交成为可能。（1分）

6、代谢控制育种：ppt

定义：应用生物化学和遗传学原理，深入研究微生物合成代谢途径及代谢调控机制，设计出选择性筛选子，通过遗传育种技术获得解除或绕过了微生物正常代谢途径的突变株，即定向选育某种特定的突变型，以达到大量积累目标产物的目的。（3分）

特点：定向性、降低工作量、提高了筛选效率。（1分）

应用：初级代谢产物（氨基酸、核苷酸）的育种中得到了广泛的应用。（1分）

7、基因工程育种：ppt

定义：利用DNA重组技术将外源基因导入到微生物细胞中，使后者获得前者的某些优良性状或者利用后者作为表达场所来生产目的产物的新菌种。（2分）

特点：实现真正意义上的远源杂交，革命性，要注意其安全性。（1分）

步骤：目的基因的获得、载体的选择与准备、目的基因与载体连接、外源基因导入、重组体筛选。（2分）

8、真空冷冻干燥保藏法：p59

原理：在低温、干燥、真空无氧条件下使菌种处于休眠状态，其生长繁殖代谢活力尽可能降低，从而减少变异，是目前较为理想的一种菌种长期保存（五年左右）的方法。（2分）

方法：将微生物制成菌悬液，并与保护剂混合，然后置于安瓿管内，低温下（-18 oC以下）使其迅速冻结，继续在低温下用真空泵抽干，最后将安瓿管熔封，并低温（-70~ -80 oC）保藏。（2分）

保护剂多采用脱脂牛奶和血清，作用是在脱水过程中代替结合水，稳定细胞膜构型，并起到支持作用，使微生物疏松的固定在上面。（1分）

9、液氮超低温保藏法：p59~60

原理：液氮温度为-196 oC，远低于新陈代谢停止的温度（-130 oC），在此条件下菌种生长繁殖、代谢全部停止，不会产生变异。是一种长期保存菌种的方法。（2分）

方法：待保藏菌种制备菌悬液，加入甘油作为保护剂，甘油终浓度为10%；然后冻结，从0 oC 到-35 oC，其降温速度为每分钟1 oC，这样可以使细胞内的自由水通过膜渗出而不形成冰晶刺破细胞；然后放入液氮保存；重新培养时，需将安瓿管在35~40 oC水浴中迅速解冻，打开安瓿管，转移菌种至适宜的培养基培养。（3分）

10、钝化：

即灭活，用物理或化学方法处理原生质体，使其存活率在10-5～10-6以替代对亲株的遗传标记。11、随机筛选：

将诱发突变后的菌株凭经验随机选择一定数量的菌落，其中包括未发生突变的野生型菌株和发生突变后的正向突变株和负向突变株，进行筛选的方法。筛选方法包括：直接摇瓶法、琼脂柱预筛选法、自动化筛选法。

12、理性化筛选：

根据遗传和生化原理，设计出具有选择性的筛子，淘汰大部分不符合要求的菌株，使有效的性状突变株在大量菌落中得以很快的筛选出来，从而大大提高筛选效率。

（3）代谢调节

1、初级代谢与次级代谢：

初级代谢：普遍存在于生物体内、与生物生存息息相关，它涉及能量的产生和消耗。（1分）

其产物为初级代谢产物，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸及其高聚物多糖、蛋白质、脂类和核酸等。（1分）

次级代谢：以初级代谢产物为前体，特定时期合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程。（1分）

其产物为次级代谢产物，大多是分子结构比较复杂的化合物，如：抗生素、毒素、激素、生物碱及色素等。（1分）

两者关系：初级代谢为次级代谢产物合成提供前体物质和能量，次级代谢是初级代谢在特定条件下的继续和发展，避免初级代谢过程中某种或某些中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用。（1分）2、分解代谢与合成代谢：