发酵调控学完整版

合集下载

发酵调控PPT课件

6、选育△-6脱氢酶活力强的突变株 △-6脱氢酶是生物合成r-亚麻酸关键酶之一。其活性高低直接与r-亚麻酸含量的高低密切有关，可采用选育呼吸缺陷型相反的方法，即呼吸增强型，通过诱变后菌株涂在含有TTC的一种无色的氧化还原剂的生长培养基上，若△-6脱氢酶强，即可将TTC还原成红色的物质，红色越强，表明菌体细胞内△-6脱氢酶越强，r-亚麻酸的积累量也就越多。
三、产物降解酶缺失突变株
为了使产物在发酵液中稳定地存在，以提高发酵单位，可通过诱变获得缺乏降解产物酶的突变株，其方法是诱变处理后，如图所示：
四、增加前体物的合成
通过选育某些营养缺陷型或结构类似物抗性突变株以及克隆某些关键酶的方法，增加目的产物的前体合成，有利于目的产物的大量积累。
（一）选育抗代谢类似物的突变株（Analogue Resistance Mutant）
通常微生物生长需要各种代谢物。如维生素、嘌呤、氨基酸等。在正常情况下，代谢终产物如氨基酸A过量存在时，就会抑制或阻遏它自身生物合成酶。同时也能整合到蛋白质中去。只有当氨基酸A 浓度足够高时，A与调节酶的调节部位或调节基因编码的阻遏蛋白结合，产生反馈抑制或阻遏作用。当细胞中的A参与蛋白质合成，而使细胞中A的浓度下降到一定程度时，A就会从调节酶的调节部位或阻遏蛋白上脱落下来，从而解除反馈调节，又重新可以合成新的A。当A的浓度再次上升到一定值时，反馈调节再次发生…….。
(二)高产r-亚麻酸菌株的选育思路
图3-9 高产r-亚麻酸菌株的选育思路
1、出发菌株多采用被孢霉（Mortierella）毛霉（Mucor）红酵母（Rhodotorula）小克银汉霉（Cunninghamella）等产油脂高的真菌作出发菌株。
2、切断或减弱支路代 a-亚麻酸-、花生四烯酸-、二十碳五烯酸- 花生四烯酸L、二十碳五烯酸L

《发酵调控学》课程教学大纲

《发酵调控学》课程简介发酵调控的主要目标是识别特定的遗传操作和环境条件的控制，以增强生物技术过程的产率及生产能力，或对细胞性质进行总体改性。

本课程以工业发酵过程的调控为主线，运用微生物的生理生化和分子生物学知识阐述微生物的代谢调节与发酵规律，对微生物生长、细胞代谢、代谢途径的调控、次级代谢合成以及代谢工程与途径工程等都做了深入的阐述，对发酵过程参数检测与在线监控也做了较全面的介绍。

Brief IntroductionThe objective of fermentation regulation is to improve the yield of fermentation product. This courses aims at providing students with a detailed knowledge of both theoretical and practical aspects of fermentation regulation. The main content include niicroorganisuin growth, cell metabolism, primary and secondary, metabolic regulation, metabolic engineering. In addition, the parameter inspection and control for fermentation process will be covered.《发酵调控学》课程教学大纲第一章微生物的生长与调节1. 1微生物的生长1. 1. 1微生物的个体生长与群体生长1. 1. 2微生物生长的测定1. 1. 2影响微生物生长的因素1. 2微生物的生长速率I. 2. 1概念1. 2. 2 Monod 方程1. 3微生物生长调节地学重占、难占微生物质生长而节理论与技术第二章细胞代谢综述2. 1细胞代谢概述2. 2运输过程2. 3供能反响2. 4生物合成反响2. 5聚合反响2. 6生长能学教学重点、难点微生物细胞的代谢第三章代谢途径的调控3. 1代谢调节的方式3. 2酶活性的调控3. 2. 1激活3. 2. 2抑制3. 2. 3酶活性调节的机制3. 3酶浓度调节3. 3. 1酶合成的诱导3. 3. 2酶合成的阻遏3. 3. 3分解代谢物阻遏3. 3. 4酶合成机理操纵子学说3. 4诱导、阻遏作用的克服3. 5总体调控：在完整细胞水平上的调控3. 6微生物代谢调控机制在发酵工业生产中的应用教学重点、难点酶合成而诱导:酶合成的阻遏，酶浓度调节的分子机制。

发酵调控学

发酵调控学教学大纲一、课程基本信息课程名称：发酵调控学课程号（代码）：课程类别：基础课学时：40 学分：二、教学目的及要求本课程主要是基于微生物和生物化学基础课的基础上，以工业发酵过程的代谢调控为主线，介绍微生物生理生化和分子生物学知识在微生物发酵过程中的代谢调节和发酵规律，通过分析发酵过程中的各种生化反应，解开发酵过程中的各种影响因素的一般规律；通过典型代谢产物的生产以及调控方式和各种发酵参数，分析及产物合成之间的关系；计算机在发酵发酵工程中的应用。

定量生物工程研究与开发以及代谢调控的新进展。

三、教学内容第一章微生物生长与调节：微生物的生长；细胞周期；生长效率。

生长调节；运输过程。

6学时重点了解微生物生长的规律并针对不同生长周期过程中的代谢产物进行分析的手段，以及代谢产物在细胞内外的运输方式及生理过程。

第二章微生物的基础代谢：能量代谢原理；微生物分解代谢；微生物组成代谢 6学时重点掌握能量的动力学原理及微生物在不同代谢途径的产能方式，不同微生物体内存在的各个代谢途径之间存在的合成与分解产物之间的交互关系。

第三章代谢调控与代谢工程：酶活性的调节；酶合成的调节；代谢系统的分子调控机制；代谢调控；代谢工程 8学时重点掌握微生物发酵过程中代谢调控机理，分子水平酶的活性调节作用，微生物体内的多种代谢调节方式，以及分子水平的代谢调控机制第四章微生物次级代谢与调控：次级代谢的概念；次级代谢物生物合成前体；次级代谢物生物合成原理；抗生素的生物合成；微生物次级代谢物作用的调控 8学时熟悉大量的微生物次级代谢调控实例，说明微生物次级代谢的合成路线、前体来源，说明代谢与调控的关系和作用。

第五章发酵过程控制与优化：发酵过程技术原理；发酵条件的影响及其调控；泡沫对发酵的影响及其调控；发酵染菌的防治及处理；基因工程菌培养与表达 8学时了解发酵过程的技术原理，发酵模式的建立依据，以及各种发酵方式的实例，和发酵过程有关的各种影响因素和控制手段。

发酵调控学1

课程内容
4 发酵过程控制 (1)控制的策略 (2)参数的指导作用 (3)参数相关分析 (4)过程控制的评价
主要参考书
现代工业发酵调控学，储炬，李友荣，化学工业出版社，北京。2002年1月 Biotechnology, 2nd ed. Vol.1; Biological Fundamentals. Rehm H-JB Biotechnology, 3nd ed Vol.3;Bioprocessing. Rehm H-JB
微生物发酵代谢调控与发酵过程优化技术
代谢调控是研究内在的调节机制，而过程优化则是外在控制，是建立在相关参数的分析上的，这两个方向相辅相成，前者为后者的基础，而后者是使理论变为现实的手段。
二十一世纪的生命科学
Industrial biotechnology:
Gateway to a more sustainable future
如亲本培养物沉积在滤膜上之前用氚标记的胸苷使细胞带上标记，则结合到洗脱细胞的标记量与结合到亲本培养物那一年龄细胞的标记量成正比。
细胞周期
细胞周期
其一个洗脱峰(后代)带有比前一代少一倍的放射性标记。可以分别求得C和D值
3 同位素示踪法
另一种研究细胞周期的方法是通过蔗糖密度梯度离心，使一对数生长的培养物沉淀, 收集最上层的细胞，在含有氚-标记胸苷的生长培养基上生长，测量其DNA合成速率。
染色体复制的启动
启动总是在染色体上的专一位置上进行。此位点称为复制或染色体原点。在大肠杆菌此位点很靠近ilv座位。在大肠杆菌和枯草杆菌中复制叉以两个方向沿染色体运行，大约在离原点180度地方相遇。
染色体复制的启动
启动的频率取决于细胞量增长的速率，即生长停止，启动也随着停止是预料中的事。

发酵工艺控制课件

方法：采用较低浓度的基础培养基，待菌体长到一定阶段，补入适当的营养物质，延长发酵产物合成期。
意义：控制菌的生长速率、培养中期的代谢活动，延长合成期，推迟菌体自溶；加入前体增加合成产物的中间体，从而使产量大幅度提高。
发酵工艺控制课件
中间补料内容 1、碳源
3、前体
2、氮源 4、无机盐和水
控制和引导产生菌在培养过程中，特别ห้องสมุดไป่ตู้中期的生化代谢活动向着有利于产物合成和分泌的方向发展。发酵工艺控制课件
• 有些金属离子特别是二价阳离子是酶的激活剂，适当时间补入无机盐可以提高酶活，从而提高产量。
发酵工艺控制课件
中间补料的优缺点
优点：推迟菌的自溶期，延长产物分泌期，维持较高的生产速率，增加发酵液总体积，使产量大幅度上升。现在大多数抗生素都采取补糖措施。
缺点：补糖使工艺复杂化，而且增加了染菌机会。因此工厂管理十分重要，一定要严格消毒，包括料液消毒和管道消毒。
发酵工艺控制课件
并非添加速率越大越好，据研究表明，加入苯乙酸浓度越高，苯乙酸的利用率越低。苯乙酸可被菌氧化，先氧化成邻羟苯乙酸，然后苯环被破坏形成α－酮戊二酸，再经 TCA循环氧化为CO2和H2O，苯乙酸作为碳源被消耗掉。
苯乙酸具有毒性，青霉素是借苯乙酸与氨基酸结合形成青霉素而解毒，因此加入前体能形成青霉素，但必须适量而不能过量。
分批培养中微生物的生长
迟滞期
对数生长期
稳定期
发酵工艺控制课件
死亡期
第三节发酵控制与中间补料
中后期营养不足，菌体过早衰老
补
料初始培养基营养过于丰富造成菌浓过大
的
理由
初始培养基中葡萄糖过多引起抑制

发酵过程优化与控制PPT课件

菌种生产性能越高，其生产条件越难满足。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵补料-分批发酵半连续发酵连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素：菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测培养液种溶氧浓度的变化来控制。

第八章发酵过程控制

二阶段发酵 e.g.青霉素发酵：菌体生长期,30 ℃ 青霉素合成分泌期, 20 ℃
第八章发酵过程控制
第八章发酵过程控制
2. 次级代谢物的生产调节
(1) 次级代谢的特点及与初级代谢的关系 (2) 调节方法
诱导作用避开固有的负反馈
操纵环境条件来控制次级代谢物的生物合成耐负反馈调节的抗性突变株的筛选初级代谢物的调节作用能荷调节 e.g.磷酸盐影响金霉素的合成
第八章发酵过程控制
（1）次级代谢的特点及与初级代谢的关系
合成凝结芽孢杆菌的α-淀粉酶热稳定性：55℃培养
→90℃ 保持 60min，剩留活性为 88%~99%； 35℃ 培养 → 经相同条件处理，剩余活性仅有 6%~10%。
第八章发酵过程控制
5. 最适温度的选择与控制
定义：最适温度是指在该温度下最适于菌的生长或产物的生成，它是一种相对概念，是在一定条件下测得的结果。
第八章发酵过程控制
(1) 糖比消耗速率qs
Righelato假定： qs mB
m－维持因子，即生长速率为零时的葡萄糖的消耗。m项与渗透压调节、代谢产物的生成、迁移性及除繁殖以外的其它生物转化等过程所需的能量有关。这些过程
受温度的影响，所以m也和温度相关。
B－生长系数，即同一生长速率下的糖耗，B值越大，说明同样比生长速率下，用于纯粹生长的糖耗越大。
次级代谢酶的特异性较初级代谢酶的特异性低，故受遗传及环境因素的影响大。
次级代谢物的合成途径比初级代谢的种类多，但大多数次级代谢物都是由少数关键中间代谢物组装的。
次级代谢产物的合成一般是在生长期后，即培养基中的养分快耗尽，菌的比生长速率降低时才合成。
第八章发酵过程控制

第四章发酵机制及控制

11
2、生产方法：
（1）天然油脂为原料：天然油脂肥皂，废水回收甘油
❖ 原烟台第二化工厂生产军用甘油，其副产品……
（2）以丙烯为原料合成 ❖ 壳牌的氯化法，过乙酸法（3）发酵法甘油生产：厌氧发酵、好氧发酵
精选课件
12
3、我国发酵甘油在技术上与国外主要存在以
下差距：
（1）残糖高，…… （2）规模化较少，…… 4、我国甘油市场的构成与西方发达国家相比也有较大的差异： ❖ 中国：涂料，49%；医药食品，10% ❖ 美国：涂料，10%；医药食品，54%以上
（生物素、锰离子、镁离子、罐压等）
（3）点：柠檬酸后述的酶的酶活性丧失或很低：
方法：控制培养基中的Fe2+ 的浓度
精选课件
28
五、柠檬酸产生菌的育种 1.透明圈大的菌株平板：10%甘薯 + 2 %的琼脂 + 0.5% CaCO3
诱变后，涂布，透明圈大的则好，为何？淀粉的水解能力。 2.显色圈大小平板：麦汁培养基 + pH值指示剂诱变后，33℃培养3天，显色圈大的则好。
（2）HMP:6－磷酸果糖
3－磷酸甘油酸
NADPH:－酮戊二酸还原氨基化必需的供氢体。
（3）TCA循环:生成谷氨酸前体物质－酮戊二酸。
（4）CO2固定反应:补充草酰乙酸。（5）乙醛酸循环:使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得到补充，
维持TCA循环的正常运转。
谷氨酸脱氢酶
（6）还原氨基化反应:－酮戊二酸─────→ 谷氨酸
23
2.顺乌头酸酶活性的控制
该酶的丧失或失活是阻断TCA循环，大量生成柠檬酸的必要条件。通常柠檬酸产生菌体内该酶的活性本身就要求很弱，但在发酵过程中仍需要控制它的活性。由于该酶的活性受到Fe2+的影响，控制培养基中的Fe2+的浓度，可以使该酶失活。

发酵工程第8章发酵过程控制

1.2 引起发酵过程pH变化的原因
1、基质代谢糖代谢特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，
使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一氮代谢当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被
分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。
生理酸碱性物质被微生物利用后会导致环境pH下降（上升）的
发酵工程第8章发酵过程控制
四、PH的调控策略
1、配制合适的培养基，调节培养基初始PH至合适范围并使其有很好的缓冲能力。
2、培养过程中加入非营养基质的酸碱调节剂，如CaCO3 等防治PH过度下降。 3、培养过程中加入基质性酸碱调节剂，如氨水等。 4、加生理酸性或碱性盐基质，通过代谢调节PH。
5、将PH控制与代谢调节结合起来，通过补料来控制PH。
可维持不变,或者由于添加了CaCO3而略有上升。快速生长期：pH值变化较大，因菌种及培养基不同而上升或
下降。 2.在生产阶段，一般发酵液的pH值趋于稳定，维持在适合产物形成的pH范围。 3.在微生物细胞自溶阶段,养分的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH又上升。
发酵工程第8章发酵过程控制
发酵工程第8章发酵过程控制
一、发酵过程中的pH变化及其原因二、pH对发酵的影响三、最适pH的选择四、PH的调控策略
发酵工程第8章发酵过程控制
一、发酵过程中的pH变化及其原因
1.1发酵过程中pH值的变化一般规律
1.在微生物细胞的生长阶段: 初期:接种后到孢子萌发,因碳氮源代谢水平比较低, pH一般
发酵工程第8章发酵过程控制

10
3）pH影响代谢产物的形成的数量和方向 pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产

发酵制品学代谢调控发酵机制培训课件

有过量的NH4+ 存在，-酮戊二酸经氧化还原共轭氨基化反应而生成谷氨酸却不形成蛋白质，从而分泌泄漏于菌体外；
同时，谷氨酸生产菌应不利用体外的谷氨酸，使谷氨酸成为最
终产物。
发酵制品学代谢调控发酵机制
18
从前图还可以看出：生产菌株还应该具有生物素合成缺陷、油酸合成
缺陷和甘油合成缺陷等特点。
发酵制品学代谢调控发酵机制
发酵制品学代谢调控发酵机制
12
2. 谷氨酸代谢调节机制
①谷氨酸脱氢酶 ②-酮戊二酸脱氢酶 ③磷酸烯醇丙酮酸羧化酶 ④柠檬酸合成酶
NH4+
在黄色短杆菌中谷氨酸、天冬氨酸生物合成的调节机制
发酵制品学代谢调控发酵机制
13
▪ 在微生物的代谢中，Glu比Asp优先合成；合成过量时则抑制谷氨酸脱氢酶，使代谢转向合成Asp； Asp过量时反馈抑制PEP羧化酶的活力，停止合成草酰乙酸。
发酵制品学代谢调控发酵机制
35
在黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌等微生物中，AK是单一的，并且受Lys 和 Thr的协同反馈抑制，反馈调节易于解除，使育种简单化，所以常常被用作氨基酸发酵育种的出发菌株。
黄色短杆菌的AK受Lys和Thr协同反馈情况
发酵制品学代谢调控发酵机制
36
▪ 乳糖发酵短杆菌中赖氨酸及其前体物生物合成的代谢调节
▪ NH4+的导入不仅仅证明Glu是氮素同化发酵，它还会抑制 Glu生成的逆反应，因此当NH4+存在时，葡萄糖的消耗速度很快， Glu的生成很高；但是当生物素充足时，NH4+几乎不影响糖代谢。
发酵制品学代谢调控发酵机制
14
• Glu生产菌大多是生物素缺陷型，发酵时控制生物素亚适量，使细胞变形拉长，改变了细胞膜的通透性引起代谢失调使Glu得以积累。

《现代工业发酵调控学》课后习题

《现代工业发酵调控学》课后习题《第一章》1，不同学科对微生物生长的定义的着重点有何不同？什么是分化？2，有些霉菌，如产黄青霉在培养液中生长过程，其菌丝会形成菌团，有哪些因素影响菌球的松紧？3，微生物生长可以分为几期？停滞期的长短由哪些因素决定？4，生物量的测定为什么对次级代谢产物的生产尤为重要？对谷氨酸，青霉素发酵菌浓的测定，您倾向于用什么方法，说出你的理由5，流动式细胞光度计是怎样的仪器，简述其作用和原理6，试比较各种间接估算菌浓的方法和优缺点7，您认为哪一种在线测量菌浓的方法最有前途8，有哪些因素会影响微生物的生长9，温度对微生物的生长影响表现在哪些方面10，水的活度用什么表示？它对微生物比生长速率有何影响？11，细胞周期指的是什么？真核生物和原核生物的细胞周期有何不同12，简述大肠杆菌染色体复制和细胞分裂的调节规律13，生长速率对细胞大小和 DNA 包内含量有何影响14，生长得率是什么意思，有哪些表示方法，比较他们的优缺点15，生长得率取决于哪些因素/16,P/O 商是指什么，用来表征什么，如何测定，它的大小对生长得率有什么影响17，描述菌丝顶端的生长机制18，什么是菌丝生长单位，受哪些环境因素的影响19，未分化菌丝生长的调节包括哪三种机制《第二章》1，微生物按能量来源，C 的来源，按 H 的给体类型可以分为哪些类型的2，从热力学观点来看，一个反应能否进行由什么决定3，在 PH7.0,30℃下，谷氨酸与氨反应生成谷氨酰胺的平衡常数 K+1.2*103 此反应由两个分立的反应组成 1，谷氨酸+NH3------谷氨酰胺+H2O,2，ATP+H2O-----ADP+Pi,反应 2 的平衡常数为 3.13*10-3，求反应的标准自由能变化4，生化反应中常需的能量载体主要有哪几类5，糖的分解代谢主要通过哪些途径，由葡萄糖分解为 CO2和 H2O 可以得到多少 ATP6，提供细胞所需的 ATP 有哪些途径7，乙醛酸循环在代谢中起什么作用，它由哪些酶反应构成8，有些微生物能生在在 2C 化合物作为唯一 C 源的无机盐培养基中，它是怎么取的 5-C 和 6C 化合物的9，自然界中的 C 和 N 是通过什么途径循环的10，微生物是如何利用淀粉和纤维素的11，氨的同化方式有哪些12，合成一分子谷氨酸的能量代价是 28 分子的 ATP，这是怎么计算出来的，合成一分子天冬氨酸的能量代价是多少13，莽草酸途径是用来做什么的，其终产物是怎样合成的，其中间体是哪些初级代谢物的次级代谢物14，丁二胺又称腐胺，在生理学上有何意义15，试描述肌苷单磷酸和鸟苷单磷酸的合成途径，和核苷单磷酸互换的辅助途径16，不饱和脂肪酸有哪些功能，是怎样合成的17，在脂肪酸合成中生物素起什么作用，试述其作用机制18，试述各种糖的相互转换机制《第三章》1，试举三个例子，说明微生物代谢是如何高度调节的2，随生长速率的提高，细胞平均质量，DNA,rRNA,总 RNA 含量会发生什么变化3，用什么办法可以证明变构酶除了具有与基质结合的位点（活性中心）外，还具有能与效应物结合的副位点4，JOCOB-MONOD 操纵子假说如何解释诱导酶的合成机制5，如何才能绕过微生物的固有调节机制，大量生产诱导酶？试举两种你认为可行的富集方法6，什么是分解代谢物阻遏，其生长和溶氧曲线有哪些特征性的变化7，CAMP 在分解代谢物阻遏作用中起什么作用8，试举一个例子说明耐分解代谢物阻遏的突变株筛选原理9，什么是反馈抑制和反馈阻遏，试比较诱导和反馈阻遏作用的分子水平机制10，试举例证明两种你认为可行的避开末端代谢产物反馈调节的方法11，叙述用结构类似物筛选耐末端代谢产物调节的突变株的原理12，叙述分支代谢途径的调节方式，同工酶，协同反馈，积累反馈13，赖氨酸生产菌株同非生产菌株在赖氨酸合成的调节方式有什么不同14，为什么生物素浓度对谷氨酸发酵的成败至关重要15，不同谷氨酸生产菌种的两个共同特征是什么16，为什么氧不利于酵母 EMP 途径而有利于 HMS 途径17，糖代谢中的巴斯德效应和克列博特里效应有何不同18，溶解氧对于三羧酸循环的酶和呼吸链的酶有什么影响19，什么是代谢工程，代谢流分析，代谢控制分析20，代谢网络中的节点是什么，有几类，用哪些方法判断《第四章》1，次级代谢物及其生物合成有哪些特征2，什么是抗生素生源学，您认为哪些见解叫符合实际3，试举例三个初级代谢和次级代谢相连的中间体4，如何区分基质，中间体，和前体5，初级代谢的基本中间体通常是经什么样的修饰后才能用于抗生素的合成6，前体有哪些作用，一般通过哪些方法研究作用7，前体是如何从初级代谢向专门的次级代谢合成途径的8，脂肪酸与聚酮化物如红酶内酯的合成有哪些异同9，肽类抗生素的合成与多肽，蛋白质合成的主要差异是什么10，大环内酯抗生素的生物合成受哪些因素的影响11，无机磷和胞内能量水平是怎样影响金霉素的生物合成12，链霉素的链霉蛌（一个月那个字，没找到）部分的两个蛌基是怎样合成的13，在链霉素生物合成中，A 因子扮演了什么角色，简述其作用机理14，为什么微生物的生长速率降低会诱导参与抗生素合成的酶的生成15，向发酵液添加次级代谢物的前体不一定能促进次级代谢物的合成，原因是什么16，抗生素的生物途径是如何启动和终止的 17，简述抗生素生物合成中磷酸盐的调节作用《第五章》1，狭义和广义的发酵各有什么区别2，分批发酵过程可以分为几期，几期的长短受什么因素的影响3，详述分批发酵的优缺点 4，与分批发酵比较，连续发酵有何优缺点5，从工程绝度看，有哪些办法可以减轻甚至解除产物的反馈调节和有害代谢物的积累 6，高密度培养是指的什么，需要具备哪些条件和存在什么问题7，什么是同型发酵，什么是异型发酵8，种子质量对发酵有很大的影响，如何保证种子的质量和减少批与批之间的质量波动9，温度对发酵有什么影响，如何选择10，试描述发酵过程中 PH 的一般变化规律和控制策略，有哪些因素影响 PH 的变化11，发酵过程中的溶解氧受哪些因素的影响12，临界氧浓度指的是什么，它会随工艺条件变化吗13，发酵过程可以采取哪些因素控制溶解氧，比较优缺点14，CO2 对发酵有什么影响，说一下它对细胞的作用机制15，呼吸商是什么，如何测定，对发酵的指导意义16，次级代谢物的生产多采用补料-分批发酵，一般补料原则是什么17，产物合成对补料的需求怎么判断，依据是什么18，发酵过程中过量的泡沫对发酵会带来许多副作用，主要表现在19，你认为用什么方法控制发酵过程的泡沫最好20，如何进行发酵终点的判断，菌丝自溶前存在什么征兆21，发酵染菌是什么意思，为什么会染菌，有哪些途径22，怎样判断发酵过程确实染菌，如何预防，有无补救办法第六章： 1，监测发酵过程的变量和参数分为几类，对工业发酵采用的就地探头有什么要求2，为什么在次级代谢产物的发酵中测定生物量尤其重要，对含有非细胞固体发酵液，一般采用什么方法测定菌浓，述优缺点3，氧体积传质系数 KLa 用来表征什么，如何求得4，用什么方法可以测定摄氧率和 CO2 释放率，如何计算5，用于控制目的的生物过程模型有哪几种模式6，生物过程控制策略设计方面主要有哪几种办法可以采量7，由生物过程变量间的输入和输出关系构成的系统和传统的系统描述有什么不同，输入输出表示法的基本要素有哪些。

第五章发酵过程控制

精品课件
酿酒酵母
pH：4.5-5.0－3，乙醇发酵 pH：8.0，甘油发酵
精品课件
2.影响pH值变化的因素
• 菌体本身具有一定的调整周围环境pH值，构建最适pH值的能力。
（1）基质代谢 ①糖代谢：C源过多，糖分解成小分子酸、醇，使 pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一 ②氮代谢：当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后 pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。 ③生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降
也是影响微生物生长及其生化活性的因素之一。对微生物，培养基最适宜和所允许的最大电位值，应与微生物本身的种类和生理状态有关。
其他化学参数：DNA、RNA、生物合成的酶等。
精品课件
（三）生物参数
1．菌丝形态 •丝状菌发酵过程中菌丝形态的改变是生化代谢变化的反映。 •一般都以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵周期的依据之一。
• 计算
（菌体的比生长速率、氧比消耗速率、糖比消耗速率、氮比消耗速率和产物比生产速率）
（控制产生菌的代谢、决定补料和供氧工艺条件）
研究
发酵动力学
精品课件
由此可见，取得发酵过程中正确可靠的各种数据是研究动力学的前提。遗憾的是现有的能直接从发酵罐中测量的参数不多，还难于做到把许多有用的参数就地通过传感方式变成各种输出信号。目前较常测定的参数有温度、罐压、空气流量、搅拌转速、pH、溶氧、效价、糖含量、前体(如苯乙酸)浓度、菌体浓度(干重、离心压缩细胞体积 %)等。不常测定的参数有氧化还原电位、粘度、排气中的O2和CO2含量等。
5．废气中的氧含量（％） • 废气中的氧含量与产生菌的摄氧率和供氧系数有关。 •从废气中的O2的含量可以算出产生菌的摄氧率和发酵罐的供氧能力。

第4章发酵代谢及其调节控制

第四章发酵代谢及其调节控制
第一节发酵过程的代谢变化
（三）生物参数 4、氧的比消耗速率：氧的比消耗速率：糖的比消耗速率：氮的比消耗速率： 5、代谢产物的比增长速率单位时间内单位菌体所产生的产物量。
第四章发酵代谢及其调节控制
第一节发酵过程的代谢变化
二、代谢变化和代谢曲线：代谢变化和代谢曲线：
与发酵液成分有关；与液化糖化程度有关；与菌体浓度，菌种种类（如有无荚膜）、菌种代谢特性有关；与噬菌体污染有关。
第四章发酵代谢及其调节控制第一节发酵过程的代谢变化
（一）物理参数：物理参数： 8、排气中的氧含量和二氧化碳含量
观测微生物利用氧的情况，绝大多数微生物对氧的利用率为20%左右利用率为20%左右
第四章发酵代谢及其调节控制
第一节发酵过程的代谢变化
（三）生物参数
3、菌体的比生长速率：菌体的比生长速率：
即单位时间内单位菌体的增量。例如：t =0时，x 例如：t0=0时，x0=1g; t=5hr x=3g
则比生长率= 则比生长率=（3-1）/（5-0）=0.4克/克（菌）.小时 =0.4克克（菌）.
第四章发酵代谢及其调节控制第一节发酵过程的代谢变化
（三）生物参数
1、菌体形态：菌体形态：
能准确反应菌体生长情况及代谢产物形成情况。高活力的菌体形态均一，染色时着色较均匀。不同阶段菌体形态有差异
第四章发酵代谢及其调节控制
第一节发酵过程的代谢变化
（三）生物参数 2、菌体干重（湿重、生物量）菌体干重（湿重、生物量）
第四章发酵代谢及其调节控制
第一节发酵过程的代谢变化第二节发酵过程调源自控制第一节发酵过程的代谢变化