微生物工程练习与思考期末复习

微生物工程练习与思考

第一章：绪论

1.发酵及发酵工程的定义？

答：发酵（狭义）：微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。

发酵（广义）：通过对微生物（或动植物细胞）的进行大规模的生长培养，使之发生化学变化和生理变化，从而产生和积累大量人们发酵所需要的代谢产物的过程。

发酵工程：采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）或有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接把生物体应用于工业生产的过程。

2.发酵工程的特点？

答：反应条件温和；

周期短，不受气候、场地制约；

多利用生物质为原料；

自发的生物过程。

3.发酵工程的类型？

答：好氧/厌氧；固态/液态；纯化/混菌；研究/中试/生产。

4.发酵过程的组成？

答：菌种→原料、设备的灭菌→种子培养物的生产→最优化条件下的大规模生产→产物的提取和纯化→发酵废液的处理。

5.发酵工业发展的阶段及大致年代？

答：第一阶段：

1900年前

●酒精、醋

●使用温度计，比重计和热交换器

●分批培养

●使用纯酵母培养物(1896), 用优质醋接种发酵

第二阶段

1900－1940

●面包酵母，甘油，柠檬酸和丙酮丁醇

●pH离线控制，温度控制

●分批和补料培养

●应用纯培养技术

第三阶段

1940－1960

●青霉素，氨基酸，核苷酸，酶

●可灭菌的pH和溶氧电极，计算机控制

●分批和补料，连续培养开始

●菌种筛选程序重要

第四阶段

1960－1979

●用烃和别的贮存物生产单细胞蛋白

●计算机控制

●连续培养+培养基再循环

●生产菌株的遗传工程技术

第五阶段

1979－目前

●通常微生物不产生的异质化合物，如胰岛素，干扰素

●更先进的控制手段和传感器

●分批，补料-分批或连续

●用基因工程技术将外源基因引入微生物宿主

第六阶段

●解决能源、资源、环境等问题的工业应用

●基因组学、蛋白组学、代谢组学等技术紧密结合。

6.和国际先进水平相比较，我国发酵工业的不足之处主要表现在哪些方面？

答：菌种生产能力不高；工艺落后；产品科技含量低，浓度低、能耗大、污染大；装备水平落后。

第二章：微生物菌种制备原理与技术

1、工业发酵菌种的基本要求；

答：遗传稳定；易于产生繁殖体；必须是纯种或明确的少数几种菌组成的简单混菌系统；应带有杂菌及噬菌体；种子的生长必须旺盛、迅速；产生所需产物的时间短；容易分离提纯；有自身保护机制，抵抗杂菌和噬菌体污染的能力强；能保持较长的良好经济性能；菌株对诱变剂处理比较敏感，可能选育出高产的菌株；菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。

2、常见工业发酵的菌种；

答：细菌

主要生产氨基酸、核酸、酶、多糖、有机酸等

常用菌种：

Escherichia coli;

Bacillus subtilis;

Lactobacillus lactis;

Corynebacterium glutamicum

放线菌

主要生产抗生素、某些特定的酶；

常用菌种：

Streptomyces lividans变铅链霉菌; S. coelicolor天蓝色;

S. hygroscopicus吸水; Micromonospora echinospora棘孢小单孢菌;

Actinoplanes ferrugineus铁锈游动链霉菌;

酵母

主要生产酒精、有机酸、单细胞蛋白

常用菌种：

Saccaromyces cerevisiae 酿酒酵母

Pichia pastoris 巴斯德毕赤酵母

Candida glabrata 光滑假丝酵母

C. tropicals 热带假丝酵母

Phaffia rhodozyma 红法夫酵母

Yarrowia lipolitica 解脂亚洛酵母

霉菌

主要生产：抗生素、有机酸、酶、色素；

Penicillium chrysogenum 产黄青霉

Aspergillus niger 黑曲霉

A. oryzae 米曲霉

Rhizopus oryzae 米根霉

3、从自然界筛选目标菌株的方法与步骤；

答：含微生物样品的采集→含微生物样品的富集培养→微生物的分离→野生型目的菌株的筛选→鉴定

4、菌种退化的概念及主要防止措施；

答：菌种退化：菌株由于移接传代或保藏之后，群体中某些生理特征或形态特征逐渐减退或完全丧失的现象，主要表现为生长速度变慢和目标产物生产能力的下降；

防止退化的方法：

尽量减少传代；

经常进行纯化；

创造良好的培养条件；

单核细胞的移植传代；

采用有效的保藏方法；

5、菌种复壮的概念及主要措施；

答：菌种复壮：在菌种已经发生衰退的情况下，通过纯种分离和测定生产性能等方法，从衰退的群体中找到尚未衰退的个体，以达到恢复该菌种原有性状的措施；方法：纯种分离（单细胞分离）；淘汰法；寄生体内复壮法；

6、菌种保藏的主要方法；

答：（1）斜面保藏法：4℃；非长期保存；1-3个月需传代，可传3-4代；

（2）液体石蜡油保藏法：尤其适用于丝状担子菌；一般存活期为5～7年，有的可以达到10年以上，但以2～3年转管。

（3）冷冻干燥保藏法：5-10年，不适合丝状真菌；

（4）液氮超低温保藏法：-196℃；

（5）甘油低温保存：15%甘油，-80℃；

7、诱变育种的基本概念；

答：

8、微生物原生质体再生育种的基本步骤；

答：①出发菌株的选择

②菌体的活化

③原生质体的制备

④原生质体再生

⑤菌株的分离

⑥筛选

9、微生物原生质体诱变育种的基本步骤；

答：出发菌株的选择→菌体的活化→原生质体的制备→诱变育种→原生质体再生→菌株的分离→筛选

10、微生物原生质体转化技术的基本步骤；

答:出发菌株的选择→菌体的活化→原生质体的制备→转化→原生质体再生→菌株的分离→筛选。

11、微生物原生质体融合技术的基本步骤；

答：两亲株原生质体混合于高渗透压的稳定剂中，在促融剂的诱导作用下，接触融合成异核