微生物工程(一)
微生物工程名词解释
名词解释：习题11．未培养微生物：指迄今所采用的微生物纯培养分离、培养方法还未获得纯培养的微生物。
这类微生物在自然环境微生物群落中占有非常高的百分比（约为99%）。
2．微生物发酵工程：微生物工程是将微生物学、生物化学、化学工程的基本原理有机地结合起来的学科，是一门利用微生物的生命活动来生产人们所需的有用物质的工程技术。
其主体是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品，由于它是在酵母发酵生产饮料酒的基础之上发展起来的，所以又称发酵工程。
3．菌种：通常指工业发酵所用的微生物，是实现工业发酵的关键所在。
发酵生产所用的菌种都来自于自然界，但又都带上了人类遗传操作的痕迹。
4．菌种分离：人们从各类微生物广泛存在的土壤、空气、水和各种动植物表面和部分器官的自然界中直接分离那些为适应环境而建立了非常完善的或特殊的代谢调控能力的微生物，通过进一步筛选，用于工业生产，或作为出发菌株，选育高产或特殊代谢产物的菌种，即称为菌种分离。
常规步骤为：采样、富集、培养、筛选和产物分析。
5．富集培养：指样品中目的微生物含量较少时，根据该微生物的生理特点，人为创建一种培养条件，使样品中的目的微生物在最适的环境下生长繁殖，相对数量快速增加，以利于菌株分离的手段。
主要通过控制微生物正常生长所要求的生理及环境条件（碳源、氮源、酸碱度、温度等）达到目的。
6．诱变育种：是最早实施也是最为有效的育种手段。
是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变其遗传结构和功能，从多种多样的变异体中筛选出产量与性能符合工业化生产的突变株的专门技术。
是工业微生物优良菌种选育的重要途径。
7．原生质体：指采用人为的手段（机械法、非酶分离法、酶法）对具壁细胞去除细胞壁后形成的仅由细胞膜包裹着细胞质的单细胞结构。
8．原生质体融合：是20世纪70年代发展起来的基因重组技术。
用水解酶除去遗传物质转移的最大障碍——细胞壁，制成由原生质膜包被的裸细胞，然后用物理、化学或生物学方法，诱导遗传特性不同的两亲本原生质体融合，经染色体交换、重组而达到杂交的目的，经筛选获得集双亲优良性状于一体的稳定融合子。
微生物工程实验报告
实验1 培养基的配制和灭菌一、目的要求1.了解培养基的配制原理和方法，掌握其配制过程。
2.了解几种灭菌方法，掌握高压蒸汽灭菌法的原理及其使用方法。
3.熟悉菌种分离筛选的前期准备工作及操作方法。
4.每2人一组，每人一份实验报告。
二、实验材料1.药品：酵母粉、蛋白胨、氯化钠、琼脂、葡萄糖、KNO3、MgSO4•7H2O、FeSO4•7H2O、1N HCl、1N NaOH2.设备：高压蒸汽灭菌锅、紫外线灭菌灯、75%酒精棉。
3.材料：天平、药匙、电炉、pH 试纸、烧杯、量筒、5mL、10mL 注射器、玻璃棒、试管、培养基、吸管、移液器（1mL 0.2mL）、牛皮纸、线绳、标签等。
三、实验内容(一) 培养基的配制1．培养基的配制方法和步骤1)称量：按照配方正确称取所需药品放于烧杯中。
2)溶化：在烧杯中加入所需水量，玻棒搅匀，加热溶解。
3)调pH 值：用1N NaOH 或1N HCl 调pH，用pH 试纸对照。
4)加琼脂溶化：加热过程要不断搅拌，可适当补水。
5)分装：注意不要污染试管塞或纱布。
6)包扎成捆：用记号笔注明何种培养基。
7)灭菌：在高压锅中， 115 °C 高温灭菌30min。
2．培养基的配制A.富集培养基（液体）：海水2216E 液体培养基（g/L）：蛋白胨5.0，酵母粉1.0，海水1L，pH 8.0。
取50mL 分装250mL 三角瓶后，8 层纱布封口，外包1层牛皮纸，121℃，高温灭菌20min。
B. 2216E 斜面（固体）：海水2216E 液体培养基中加入2%的琼脂粉，加热溶化琼脂，每支试管内。
加入3mL，121℃高温灭菌20min，灭菌后摆斜面。
C. 无菌生理盐水和保种液：生理盐水： NaCl 0.85% 蒸馏水配制。
每支试管加入5mL，盖上试管帽、包扎、121°C 高温灭菌20min。
保种液：生理盐水，加25%甘油D. 碳源优化培养基：以海水2216E 液体培养基（蛋白胨0.5%，酵母粉0.1%，磷酸铁0.01%，人工海水，pH7.6）为基础，碳源分别是：葡萄糖、蔗糖、甘油、柠檬酸钠、乳糖，每种碳源的添加量为1%。
微生物工程
微生物复习资料1.发酵工程：即微生物工程。
是渗透有工程学的微生物学，是传统的发酵技术与基因工程、细胞工程、蛋白质工程等相结合，具体包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
发酵：借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动，来制备微生物菌体本身，或其代谢产物的过程。
2.菌种：用于发酵过程作为活细胞催化剂的微生物，包括细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。
来源于自然界大量的微生物，从中经分离并筛选出有用菌种，再加以改良，贮存待用于生产。
3.培养基：供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。
有的培养基还含有抗菌素和色素，用于单种微生物培养和鉴定。
4.菌种退化：菌种的发酵能力降低、繁殖能力降低、发酵产品的得率降低5.下游技术：发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程称为下游加工过程6.工业微生物育种方法：A、自然选育；B、生产选育；C、诱变育种；D、细胞工程育种E、基于代谢调节的育种；F、代谢工程育种G、基因重组育种；H、蛋白质工程育种；J、组合生物合成育种；K、反向生物工程育种7.菌种选育目的：改善菌种的特性，使产量提高，改进质量、降低成本、改革工艺、方便管理及综合利用等8.影响微生物生长的环境因素：温度ph 氧9.好氧发酵罐：机械搅拌式通风发酵罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐和塔式发酵罐10.影响种子质量的主要因素1、培养基：2、种龄与接种量3、斜面冷藏时间4、温度：温度直接影响生长和酶的合成；5、pH值：对微生物有明显的影响。
[调节方法有三种方法：用酸碱溶液中和法；使用缓冲溶液法；使用生理缓冲剂.]6、通气搅拌：[溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用]7、泡沫：8、染菌的控制9、种子罐级数11）大规模工业生产的培养方法A、固体培养（曲法培养）：浅盘固体培养，深层固体培养B、液体培养：浅盘液体培养，液体深层培养（目前几乎所有的好气发酵均采用此法）；C、载体培养：用天然（或人工）多孔材料代替麦麸之类固态基质作微生物生长的载体，营养成分可严格控制。
微生物工程
微生物工程微生物工程：指采用现代工程技术手段，操纵微生物的某些特定功能，为人类出产有用的产物，或直接把微生物应用于工业出产过程的一种技术。
拮抗作用：当多种物质联合作用时，此中的一种物质会通过必然渠道降低另一种物质的作用〔通常是有害作用〕，使机体维持平衡状态。
例如当人体血糖含量较高时，胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少，两种激素桔抗作用使血糖的含量降低。
当血糖含量较低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，成果是使血糖的含量升高。
生物测定：操纵某些生物对某些物质(如维生素、氨基酸)的特殊需要，或对某些物质(如激素、抗生素、药物等)的特殊反响来定性、定量测定这些物质的方法。
载体：可以插入核酸片段、能携带外源核酸进入宿主细胞，并在此中进行独立和不变的自我复制的核酸分子。
质粒：细胞中独立于染色体之外，能够独立复制的共价闭合环状DNA.菌落原位杂交：是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上，然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。
将DNA烘干固定于膜上与放射性同位素标识表记标帜过的探针杂交，放射自显影检测菌落杂交信号，并与平板上的菌落对位。
效价：抗生素的计量单元，是抗生素等生物成品有效成分含量上下的指标，可以通过仪器的方法测得。
复制起始位点：指在DNA转录时RNA聚合酶与之结合，起始转录的特定核苷酸序列，决定转录起始位点和转录频率。
BOD〔生物需氧量〕：通常暗示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。
水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。
半持续发酵：指在发酵过程的后期周期性地放出局部含有产物的发酵液，然后再补加不异体积的新鲜培养基的发酵方法。
这种发酵可以重复屡次。
半持续发酵semi-continuous fermentation：是指在补料－分批发酵的根底上，间歇地放掉局部发酵液的培养方法。
补充发酵：指在发酵过程中以必然的速率排出成熟的发酵液，同时以不异的速率参加新鲜培养基，使整个发酵过程根本维持在稳按期的发酵方法。
微生物工程复习提纲
第一章——绪论一、什么微生物工程？（1）微生物工程的定义利用微生物的特定性状和机能，通过现代化工程技术，生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系。
（简单来说：就是利用微生物的特殊功能，在现代化工程技术下，用于工业化生产的技术）（2）发酵的定义传统的发酵：指酒的生产过程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。
工业上的发酵：指在有氧或无氧条件下利用微生物制造或生产某些产品的过程。
二、微生物的主要研究内容？借助于微生物进行产品开发或环境改造是微生物工程的基本内容和目标（1）微生物工程的上中下游上游——优良发酵菌的筛选、鉴定、保藏和育种中游——发酵工艺的控制下游——产物的提取纯化，发酵副产品的综合利用三、微生物工程的发展经历了哪几个阶段？传统的微生物发酵技术——天然发酵（特点：只知现象，不知本质）↓第一代微生物发酵技术——纯培养技术（特点：天然发酵向纯种发酵转变、主要是厌氧发酵；初级代谢产物）↓第二代微生物发酵技术——深层培养技术（特点：好氧发酵，初级、次级代谢产物）（以抗生素的生产为标志）↓第三代微生物发酵技术——代谢调控技术（特点：大规模、连续化、自动化的开始）↓第四代发酵技术——基因工程技术四、微生物工程的产品包括哪些类型？1.微生物代谢产物发酵2、微生物菌体的发酵3、微生物的生物转化（1）微生物代谢产物发酵1）初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。
通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质。
2）次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。
（2）微生物菌体的发酵SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等）；生物防治制剂（如苏云金杆菌）；活性乳酸菌制剂；食用和药用酵母（3）微生物的生物转化利用微生物细胞的一种或几种酶，对外源化合物的特定部位进行加工，如加入羟基、还原双键、脱氧或切断支链等。
(完整版)微生物工程重点
第一章微生物工程的组成部分：（1）上游工程（2）生物反应过程（3）下游工程微生物工业产品类型：（1）代谢产物初级代谢产物、次级代谢产物、基因工程外源蛋白（2）菌体活性微生物、富含有用物质的微生物（3）酶制剂α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶等（4）转化产品甾体激素、抗生素、前列腺素（5）机能利用净化环境、生态平衡、探矿、采矿等发酵工业概念：发酵工业是传统发酵技术和现代DNA重组、细胞融合等新技术相结合并发展起来的现代生物技术，并通过现代化学工程技术，生产有用物质或直接用于工业化生产的一种大工业体系。
次级代谢：是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。
次级代谢产物：通过次级代谢合成的产物，是微生物在生长的稳定期合成具有特定功能的代谢产物，与菌体的生长繁殖无明确关系，它们的生物合成具有特异性。
如抗生素，植物碱等。
微生物工程的特点是什么？发展趋势如何？特点：（1）原料广，价格低（2）微生物种类多，分布广，具有可变异性（3）反应条件温和（4）发酵途径多样化，产品多样化（5）生长繁殖速度快，生产周期短（6）需要控制生产环境，避免杂菌污染发展趋势：微生物工程结合了基因工程、酶工程、细胞工程技术，现代生物技术的快速发展给微生物工程提供了巨大的发展空间。
如： 1、菌种技术：菌种的筛选（极端微生物、转基因菌种)2、发酵技术：发酵培养基制备技术、发酵路线的优化和控制3、微生物工程下游分离、纯化技术。
第二章简要分析工业微生物菌种的基本要求？（1）具备高产目的代谢产物的能力（2）生长繁殖力强，较高的生长速率，发酵周期短（3）能利用低价格、来源广的农副产品原料，发酵成本低（4）培养条件要求不高，培养条件易于控制（5）无副产品或少副产品（6）有稳定的遗产性状，不易变异和退化。
以保证产品的稳定性（7）非病源微生物。
第三章工业微生物的代谢调节和代谢工程微生物的代谢：代谢是细胞内所有的生物化学过程的总称，包括物质代谢和能量代谢两个方面。
微生物工程考试试题
微生物工程考试试题一、选择题（每题 2 分，共 40 分）1、微生物工程的核心是（）A 微生物菌种选育B 发酵工艺控制C 下游分离提取D 设备选型2、以下哪种微生物常用于工业发酵生产抗生素？（）A 细菌B 真菌C 病毒D 放线菌3、发酵培养基中碳源的作用是（）A 提供能量B 构成细胞成分C 调节渗透压D 以上都是4、微生物发酵过程中，pH 值的控制非常重要，通常采用（）来调节 pH 值。
A 氢氧化钠B 盐酸C 缓冲液D 以上均可5、下列哪种方法常用于微生物菌种的保藏？（）A 斜面低温保藏法B 液体石蜡保藏法C 冷冻干燥保藏法D 以上都是6、好氧发酵过程中，溶氧的控制至关重要，增加溶氧的方法不包括（）A 增加通气量B 提高搅拌速度C 降低发酵温度D 增加罐压7、发酵过程中泡沫的产生会带来诸多不利影响，消除泡沫的方法有（）A 机械消泡B 化学消泡C 两者结合D 以上都不对8、微生物发酵过程中，温度对发酵的影响主要表现在（）A 影响微生物生长B 影响产物合成C 影响发酵液的物理性质D 以上都是9、以下哪种发酵类型属于厌氧发酵？（）A 酒精发酵B 谷氨酸发酵C 青霉素发酵D 柠檬酸发酵10、工业发酵中，种子扩大培养的目的是（）A 获得足够数量的纯种细胞B 缩短发酵周期C 降低生产成本D 以上都是11、发酵过程中，代谢产物的积累通常遵循（）规律。
A 生长偶联型B 部分生长偶联型C 非生长偶联型D 以上都有可能12、以下哪种设备常用于微生物发酵过程中的搅拌？（）A 桨式搅拌器B 涡轮式搅拌器C 推进式搅拌器D 以上都是13、微生物发酵生产中，灭菌的目的是（）A 杀死所有微生物B 杀死芽孢和孢子C 杀死细菌D 杀死真菌14、以下哪种分离方法常用于发酵液中细胞的分离？（）A 离心分离B 过滤分离C 膜分离D 以上都是15、微生物发酵过程中，染菌的主要原因是（）A 设备渗漏B 空气过滤不彻底C 种子带菌D 以上都是16、以下哪种发酵产品是通过微生物的次级代谢产物获得的？（）A 氨基酸B 核苷酸C 抗生素D 维生素17、微生物发酵过程的优化通常包括（）A 培养基优化B 培养条件优化C 菌种改良D 以上都是18、以下哪种微生物可以用于生产酸奶？（）A 双歧杆菌B 枯草芽孢杆菌C 大肠杆菌D 金黄色葡萄球菌19、发酵过程中，微生物的生长曲线通常包括（）A 延滞期B 对数生长期C 稳定期D 以上都是20、工业发酵中，发酵罐的类型有（）A 机械搅拌式发酵罐B 气升式发酵罐C 自吸式发酵罐D 以上都是二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、微生物工程是利用微生物的特定，通过现代工程技术手段生产有用物质或直接应用于工业化生产的一门技术。
微生物工程课程教学大纲
微生物工程课程教学大纲课程名称：微生物工程（Microbiology Engineering)课程编码:1313073214课程类别：专业课总学时数:60课内实验时数:24学分:2.5开课单位：生命科学学院生物技术教研室适用专业：生物技术适用对象:本科(四年）一、课程的性质、类型、目的和任务微生物工程又称发酵工程，是生物技术专业的专业必修课。
发酵工程是一门综合性很强的课程，涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科,基础理论性和实践性均很强，同时要求基础理论和生产实践密切结合.在课程讲授过程中，将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术，讲解理论知识的同时，又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。
因此，该课程需要在理论教学的同时，配合实验的实践环节，也要求学生建立实际生产的概念，在实践中巩固本课程的教学效果，学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会，培养分析问题和解决问题的能力。
学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离,建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力,动手能力也将有所提高。
二、本课程与其它课程的联系与分工本课程与微生物学、生物化学、高等数学、物理化学、化工原理、有机化学等课程有联系,宜在前述课程开设后开设。
三、教学内容及教学基本要求［1]表示“了解”；[2］表示“理解”或“熟悉”；［3］表示“掌握”;△表示自学内容；○表示略讲内容;第一章绪论发酵工程定义［1］;发酵工程的发展史［1];发酵工程的特点［3];发酵工程的分类及应用[2]；发酵工程与现代生物技术的关系[1］;国内外发酵工业概况及其发展趋势［1]；重点：发酵工程的特点难点:发酵工程与现代生物技术的关系教学手段:多媒体教学教学方法：讨论与讲授结合法作业：1．发酵工程的传统概念与现代意义上的概念各指什么?2．发酵工程与传统酿造、化学工程相比有什么特点？课外活动:查阅一种发酵产品的发展现状及与世界先进水平的差距。
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
微生物工程第一章 菌种与种子扩大培养
二、 工业化菌种的要求
能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成 产物
有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的 可操作性要强
遗传性能要相对稳定
不易感染它种微生物或噬菌体
产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 菌无关）
生产特性要符合工艺要求
三、已工业化产品生产菌的介绍
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。
AK:天冬氨酸激酶 HD:高丝氨酸脱氢酶 HT:高丝氨酸转乙酰酶
黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸的合成 调节机制
氨基酸生产菌的要求：代谢途径比较清楚， 代谢途径比较简单
0.0075%曲利本蓝＋1%CMC（羧甲基纤维素），pH10.5 培养3～4天，选择有凹陷圈的菌落
从285个土样中获得62株
26株为组成型 36株为诱导型
例：醛肟水解酶的筛选 --Journal of biotechnology 94(2002), 65-72
培养基中含0.05% of Z-PAOx 每隔2-3天移去一半培养物，补充新鲜培养基 不断分析样品，2-3个月后Z-PAOx降低后，稀释分离条菌落
3、起始接种物的传代问题 细菌 保藏斜面 → 活化斜面 产孢子 保藏 → 母斜面 → 子斜面
目的：使菌种的传代次数尽可能的少。
孢子培养
母瓶：活化、纯化，使保藏菌种生长，并去处变异株。 所以接种时要稀一点、便于纯化生长到单菌落。
子瓶: 大量繁殖，得到大量孢子。 接种：①从母斜面上点接种，选取生长好的单 菌落 ②接种时密一点，得到大量的孢子。
生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行，一 般在工程归为发酵车间管理，因此形象地称 这些培养过程为生产车间阶段。
微生物工程
微生物工程试卷题型分配:名词解释： 15题共45分简答题： 7题共35分论述题： 2题共20分第一章概论1.微生物工程:即是指发酵工程，指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术.2.简述微生物工程发展简史（四个阶段特征）:天然发酵,纯培养技术,深层培养技术,微生物工程.3.简述微生物工程组成及研究内容:从广义上讲，由三部分组成：上游工程,发酵工程，下游工程。
微生物工程研究内容：无菌生长技术，计算机控制技术，种子培养和生产培养工艺技术，小试中试动力学模型，发酵工程工艺放大。
第二章生产菌种的来源1.试述生产菌种的来源及其分离思路来源：根据资料直接向科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
分离思路：依照生产要求、产物性质、菌种特性（分类地位及生态环境），设计各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来2.试述生物物质产生菌的分离纯化和筛选步骤定方案：查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
标本采集：有针对性地采集样品增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
性能鉴定发酵性能测定：进行生产性能测定。
这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适 pH值、提取工艺等。
第三章微生物代谢调节及代谢工程1.新陈代谢（分解代谢、合成代谢）：是指发生在活细胞中的各种分解代谢和合成代谢的总和。
分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用。
合成代谢：与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式的还原力一起合成复杂大分子的过程。
2.酶活性调节：酶分子水平上的一种代谢调节，通过改变酶分子活性来调节新陈代谢的速率，包括：酶活性的激活和抑制两个方面。
微生物工程
微生物发酵工程1.微生物工程（Microbial engineering）：是利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代DNA 重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。
2.微生物的随机分离法：针对有些微生物的产物对产生菌的筛选没有直接的选择性指示作用而采用的分离方法。
常用的方法有：稀释混合倒平板法、稀释涂布平板法、平板划线分离法、稀释摇管法、液体培养基分离法、单细胞分离法，选择培养分离法等。
3.微生物的施加选择性压力分离法：利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同，如温度、PH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。
4.代谢的负反馈抑制：在生物当中尤其是在酶的作用机制当中是指:一种代谢反应被其反应产物所抑制的现象，是调节细胞代谢最主要的机制。
5.前体：某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。
6.促进剂：促进剂是一类刺激分子，它们并不是前体或营养，这类物质的加入或可以影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量。
7.抑制剂：抑制剂是一类刺激因子，在发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径。
8.孢子培养基：孢子培养基孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基，对这种培养基的要求是能使菌 体迅速生长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不易引起菌种发生变异。
9.种子培养基：种子培养基是供孢子发芽，生长和菌体繁殖的，对这类培养基碳源应该提供速效碳源。
10.发酵培养基：发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。
微生物工程复习题+参考答案
微生物工程复习题+参考答案一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1、关于连续灭菌正确的是A、染菌机会多B、适于小批量规模的生产C、操作条件恒定,灭菌质量稳定D、设备要求低,不需要冷却装置正确答案：C2、目前工业发酵使用最多的发酵罐是A、机械搅拌通风发酵罐B、自吸式发酵罐C、嫌气发酵罐D、气升式发酵罐正确答案：A3、发酵辅助设备管路灭菌所用蒸汽压力一般为A、(2 -2.5)×10 5PaB、(1-1.5)×10 5PaC、(3-3.5)×10 5PaD、(4-4.5)×10 5Pa正确答案：C4、移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例称为A、种龄B、种子级数C、接种罐D、接种量正确答案：D5、在培养基连续灭菌操作中,灭菌作用是靠灭菌操作的哪个阶段完成的。
A、保温阶段B、预热阶段C、冷却降温阶段D、升温阶段正确答案：A6、下列哪个不是发酵液预处理的目的A、除去与产物性质差异较大的杂质B、提取胞外产物时除去发酵液中的菌体细胞C、改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速度；D、尽可能使产物转入便于以后处理的相中（多数是液相）；正确答案：A7、在发酵中有关氧的利用正确的是A、温度升高,发酵液中溶解氧增多B、微生物可直接利用空气中的氧C、需向发酵液中连续补充空气并不断地搅拌D、微生物只能利用发酵液中溶解氧正确答案：D8、下列属于工业生产制备大量无菌空气的方法是A、静电除菌B、化学灭菌C、介质过滤除菌D、热灭法正确答案：C9、几乎所有的微生物都能利用的糖是A、乳糖B、蔗糖C、葡萄糖D、果糖正确答案：C10、实消的时候应该A、都可以B、先开蒸汽,然后关蒸汽,再开无菌空气C、先开无菌空气,再开蒸汽,然后关蒸汽D、先开蒸汽,再开无菌空气,然后关蒸汽正确答案：B11、以下不是空气中三大类杂质的是A、颗粒B、废气C、油D、水正确答案：B12、下列哪种化合物可以增加青霉素G发酵过程中的浓度A、苯丙酸B、苯乙酸C、苯氧乙酸D、苯甲酸正确答案：B13、以( )为唯一碳源的培养基中,产黄青霉菌体生长良好,但青霉素合成量很少A、蔗糖B、葡萄糖C、乳糖D、麦芽糖正确答案：B14、在淀粉的糊化过程中应该注意避免淀粉的A、液化B、老化C、糖化D、分解正确答案：B15、下列属于发酵期间取样分析的相关参数是A、残糖量B、溶解氧C、压力D、泡沫位正确答案：A16、关于液体石蜡保藏法说法不正确的是()A、石蜡要无菌B、不能常温保藏C、可置于4℃冰箱中保藏D、石蜡要高出培养物1cmE、不适应以石蜡为碳源的微生物的保藏正确答案：B17、“ 发酵中各参数趋于恒值，便于自动控制”是哪种发酵方式的优点A、分批发酵B、补料分批发酵C、连续发酵D、A+B+C正确答案：C18、以下不属于太空中环境特点的是()A、高辐射B、电磁波种类多C、高真空D、高温度E、微重力正确答案：D19、发酵罐的正常装料系数应为A、0.6-0.7B、0.8-0.9C、0.5-0.6D、0.7-0.8正确答案：A20、将培养基在发酵罐外,通过专用灭菌装置,连续不断地加热,维持升温和冷却后,送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程是下列哪种灭菌方法。
环境微生物工程复习大纲(上)
环境微生物工程 复习指导（上）山西大学环境与资源学院环境工程研究室袁瑞强2011-12一、填空题1.污水处理系统中，为了保证微生物能够处于较好的工作状态，需要为其提供较适合的温度，一般控制在20～30℃左右。
2.污水处理工艺中的生物处理构筑物内pH控制在6.5～8.5之间。
3.氧化环境时，Eh为正，充满氧气时上限为820mV；还原环境时，Eh为负，充满氢气时下限为-400 mV。
4.一般好氧微生物适宜的ORP值介于+300～+400 mV，大于+100 mV才能生活；兼性菌以±100 mV为界，大于0 mV时进行好氧呼吸，小于0 mV时进行无氧呼吸。
厌氧菌适宜的ORP值介于－200～－250 mV。
5.对于好氧生物处理系统，ORP处于+200～+600mV视为正常。
厌氧污泥或污水处理系统应控制在在-100～-200 mV。
6.氧气对于好氧微生物的作用有作为最终电子受体、参与物质合成。
7.太阳辐射中有正面生物学效应的辐射是比波长1000nm短的红外辐射，可作为光合细菌的能源进行光合作用。
8.用半透膜将两种不同浓度溶液隔开后在膜两侧产生的水压差为渗透压（或渗透势）。
9.水将从低渗透压一方流向高渗透压的一方。
10.微生物与环境之间的物质交换过程，即新陈代谢。
11.微生物的五大营养物质：水、碳源、氮源、无机盐和生长因子。
12.通常，作为微生物的营养物质，碳源的作用包括构成微生物细胞的含碳物质碳架以及供给能量。
13.微生物生长曲线分期：停滞期、对数期、静止期、衰亡期。
14.连续培养可以分为恒浊连续培养和恒化连续培养，污水连续生物处理法均类似于恒化连续培养。
15.微生物巨大的降解或者转化物质的能力，被Beijerinck概括为“微生物的绝对可靠性”（或者“微生物的必然性”）理论。
16.好氧微生物降解有机物的过程：首先大分子的有机污染物在微生物分泌于细胞外的各类胞外酶的作用下，分解为小分子有机物；小分子有机物被好氧微生物吸收，进入细胞后通过不同途径进入三羧酸循环，最终被彻底分解为CO2和H2O等。
微生物工程名词解释
菌种退化：菌种的发酵能力降低、繁殖能力降低、发酵产品的得率降低。
种子扩大培养：是指将保存在沙土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种经转接到试管斜面活化后，再经扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。
这些纯培养物则称为种子。
前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构没有多大的变化，但产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
促进剂：指那些既不是营养物又不是前体，但却能提高产量的添加剂。
抑制剂：在发酵过程中加入某种试剂会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另外一些代谢途径活跃，从而获得人们所需要的某种产物或使正常代谢的某一代谢中间物积累起来的物质。
发酵机制：微生物通过其代谢活动，利用基质（底物）合成人们所需要的代谢产物的内在规律初级代谢产物：微生物因生长和繁殖需要而合成的必须的物质，包括糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸、以及由这些物质聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋白质等。
次级代谢产物：指微生物由初级代谢产生的中间产物出发合成的一些功能不明确、化学结构特殊、对细胞的生长繁殖并非重要的产物，包括抗生素、色素和毒素等。
巴斯德效应：在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。
即呼吸抑制发酵的作用。
分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解底物存在时，利用快的那种底物会阻遏利用慢的底物的有关酶系合成的现象。
维持:活细胞群体在没有实质性生长和繁殖（或生长和死亡处于动态平衡状态），也没有胞外产物生成情况下的生命活动。
生长得率：表示在发酵中微生物的生长相对于基质或能量消耗的效率。
过程得率：又称毛产物得率或基质（原料）转化率。
一般以发酵过程的产物生成量对基质总消耗量的比值表示。
分批培养：又称分批发酵，是指在一个密闭系统内一次性投入有限数量营养物进行培养的方法。
补料分批培养：又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。
《微生物工程》课件
基因工程的工具
限制性核酸内切酶、DNA连接酶、质粒载体 等。
外源基因的导入
通过转化、转导、接合等方法将外源基因导 入微生物细胞内。
基因的表达和调控
通过基因表达调控机制，实现外源基因的表 达和调控。
微生物的发酵工程
发酵的定义
在一定的条件下，微生物通过代谢活动产生特定的代谢产物。
发酵的类型
厌氧发酵、好氧发酵、兼性厌氧发酵等。
微生物的纯化
在分离的基础上，进一步去除其他杂 菌，获得纯培养物，即单一菌种。
微生物的计数
通过显微镜直接计数法、间接计数法 等方法，对微生物的数量进行测定。
微生物的鉴定
通过形态观察、生理生化试验等方法 ，对分离得到的微生物进行鉴定和分 类。
微生物的基因工程
基因工程的定义
通过人工方法将外源基因导入微生物细胞内 ，实现基因重组和表达。
真核微生物
总结词
真核微生物是一类具有核膜包裹的细胞核的微生物，主要包括真菌、原生动物和 藻类等。
详细描述
真核微生物具有较为复杂的细胞结构，包括细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器， 遗传物质呈染色体状态。它们在生态系统中扮演着重要的角色，如分解有机物、 固氮等，同时也有一些对人类有益的应用，如发酵、食品加工等。
21世纪初 随着生物技术的不断发展，微生 物工程在各个领域的应用越来越 广泛，成为现代生物技术的重要 组成部分。
20世纪40年代 抗生素的发现和应用，如青霉素 的工业化生产，标志着微生物工 程进入工业化时代。
20世纪70年代 基因工程的兴起，通过基因重组 技术对微生物进行改造，提高了 微生物工程的效率和灵活性。
05
CATALOGUE
微生物工程的未来展望
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）生长繁殖快，代谢能力强
大肠杆菌（Escherichia coli）在适宜的条件下，每
20分钟即繁殖一代，24小时即可繁殖72代，由一个菌 细胞可繁殖到47×1022个，如果将这些新生菌体排列 起来，可绕地球一周有余； 生理基础:因为微生物的代谢能力很强, 由于微生物个 体微小，单位体积的表面积相对很大，有利于细胞内 外的物质交换，细胞内的代谢反应较快。 极大的物质资源:正因为微生物具有生长快、代谢能力 强的特点，才使得微生物能够成为发酵工业的产业大 军，在工、农、医等战线上发挥巨大作用； 在物质转化中的作用:如果没有微生物，自古以来的动、 植物尸体不能分解腐烂，早已是动、植物尸体堆积如 山，布满全球。
另一方面，正因为微生物的遗传稳定性差，其遗传的保 守性低，使得微生物菌种培育相对容易得多。通过育种 工作，可大幅度地提高菌种的生产性能，其产量性状提 高幅度是高等动、植物所难以实现的。
（二）细菌
1 细菌的基本形态 ① 球形 球菌：直径
0.5×2um
② 杆形 宽×长 0.5～1×1～5um ③ 大肠杆菌：0.5×2um
（2） 细胞壁的分类
一般的，微生物工程又可称为发酵工程，但严格来说， 发酵（微生物培养）只是微生物工程的一部分，而不 是全部，但是其核心内容。
通常，微生物工程分为两大部分：
▪ 发酵部分：主要是通过一系列的环节，提供条件，使 菌体生长繁殖，并产生发酵所要的目的产物（代谢产 物）。
▪ 提纯部分：这部分是通过一些物理的、化学的手段、 方法，将代谢产物从发酵醪中提纯出来，获得最终产 品。
微生物工程（一）
本章主要内容
一．微生物工程的概念 二．常见的工业微生物 三．微生物育种技术 四．微生物的营养和生长 五．发酵工业的生产流程 六．生物反应器和反应动力学 七．微生物发酵产品 八．资源和能源领域中的微生物工程
（一） 微生物工程概念
微生物工程：就是研究利用微生物的新陈代谢作用生产 一定的产品或达到其他社会目的的工程科学。
源为原料； ③过程反应以生命体的自动调节方式进行； ④能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等； ⑤能进行一些特殊反应，如官能团导入； ⑥生产产品的生物体本身也是产物，含有多种物
质； ⑦生产过程中，需要防止杂菌污染； ⑧菌种性能被改变，从而获得新的反应啤酒、葡萄酒、白酒等） ⑵食品工业（酱、醋等） ⑶有机溶剂发酵工业（酒精等） ⑷抗生素工业（青霉素、链霉素、土霉素等） ⑸有机酸发酵工业（柠檬酸、醋酸、乳酸等） ⑹酶制剂工（淀粉酶、蛋白酶等） ⑺氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等） ⑻核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸等） ⑼维生素发酵工业（维生素B族等） ⑽生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等） ⑾微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、SCP等） ⑿微生物环境净化工业（利用微生物处理废水、污水等） ⒀生物能工业（沼气、纤维等发酵生产酒精、乙烯等物质） ⒁微生物冶金工业（利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等）
（3）遗传稳定性差，容易发生变异
微生物个体微小，对外界环境很敏感，抗逆性较差，很 容易受到各种不良外界环境的影响；另外，微生物的结 构简单，缺乏免疫监控系统, 很容易变异。
微生物的遗传不稳定性，是相对高等生物而言的，实际 上在自然条件下，微生物的自发突变频率为10-6左右。
微生物的遗传稳定性差，给微生物菌种保藏工作带来一 定不便。
按照对细胞生长是否需要氧气，发酵过程可分为
好氧发酵：以氧作为电子受体。如动植物细胞培 养，微生物发酵生产抗生素、有机酸、氨基酸 等
厌氧发酵：一般以有机物作为电子受体。如酒精 发酵和乳酸发酵、丙酮和丁醇等及其沼气发酵 等。
发酵产品的生产特点：
①一般操作条件比较温和； ②以淀粉、糖蜜等为主，辅以少量有机、无机氮
二 常见的工业微生物
（一）微生物的基础知识 （二）细菌 （三）放线菌 （四）酵母 （五）霉菌
（一）微生物的基础知识
1.什么是微生物：
微生物（microorganism, microbe）是一类个体微 小、结构简单，肉眼不可见或看不清楚的微小生物的 统称。
2.主要微生物类群：
这个微小生物类群十分庞杂，它包括小到没有细 胞结构的病毒（virus），单细胞原核的细菌 （bacteria）、放线菌（actinomyces）、支原体 （mycoplasma）、立克次氏体（rickettsia）、衣原 体（chlamydia）等和属于真菌的酵母菌（yeast）， 霉菌（molde）等和原生动物（protozoa）等。
③ 螺旋形 宽×长 0.5～1×1～50um
④ 其它形状：丝状、三角形、方形等
⑤ 异常形态
⑥ 畸形：由于化学或物理因素刺激，阻碍了细 胞的发育，从而引起了异常的形态。
⑦ 衰颓形：由于培养时间过长，营养缺乏，代 谢排泄物浓度积累过高等使细胞衰老而引起 的异常形态
2 细菌的基本结构
一般结构
细胞壁 细胞膜 核区 细胞质
3 微生物的生物学特点与作用
（1）种类繁多、分布广泛 （2）生长繁殖快，代谢能力强 （3）遗传稳定性差，容易发生变异
（1）种类繁多、分布广泛
微生物的多样性已在全球范围内对人类产生巨大 影响。
土壤中微生物的种类繁多，几乎所有的微生物都能 从土壤中分离筛选得到，要分离筛选某中微生物， 多数情况都是从土壤采取样品。 首先微生物为人类创造了巨大的物质财富，目前所 使用的抗生素药物，绝大多数是微生物发酵产生的， 以微生物为劳动者的发酵工业，为工、农、医等领 域提供各种产品。 另外微生物也为人类带来巨大危害，如疫病的传播， 并且引起疫病传播的新微生物种类总不断出现。
特殊结构
荚膜 芽孢 鞭毛
3 革兰氏染色
（1）细菌细胞壁 细胞壁：位于细胞最外层的一层厚实、坚韧的外被，主
要成分是肽聚糖，具有固定细胞外形和保护细胞不受 损伤等生理功能。 细胞壁的生理功能 ① 提高机械强度、固定细胞外形、保护细胞不受损伤 ② 为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需 ③ 一定的屏障作用（阻碍有害大分子的进入） ④ 与细菌抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关