南昌大学生物工艺原理期末试卷及答案

1、生物技术：凡是涉及生物的应用、工艺与工程及其基础的领域均包含在生物技术范畴。生物技术涵盖生物工程、生化工程、生物系统工程、工业微生物等。现代生物技术的范畴已扩展到基因工程、代谢工程、组织工程、细胞工程、生理工程、体外进化、直接进化、分子育种等。

2、原生质体：脱去细胞壁的细胞叫原生质体，是一生物工程学的概念。如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。动物细胞就相当于原生质体。

3、遗传育种：操纵和改良微生物菌种以提高他们的代谢能力的科学技术。

4、分批培养：是一种准封闭式系统，种子接种到培养基后除了气体流通以外，发酵液始终留在生物反应器内。

5、临界氧：不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度，对产物而言就是不影响产物合成所允许的最低浓度。

6、半衰期：固定化酶活力下降为最初活力一半所经历的连续工作时间。

7、合成培养基：通过顺序加入准确称量的高纯度化学试剂与蒸馏水配制而成的，其所含的成分（包括微量元素在内）以及他们的量都是确切可知的。

8、补料-分批培养：在分批培养过程中补入新鲜料液，以克服由于养分的不足，导致发酵过早结束。

9、比生长速率：它是表征微生物生长速率的一个参数，也是发酵动力学中的一个重要参数。其大小为0.693除以倍增时间td（菌体量倍增）。

10、载体：能够运载外源DNA片段进入宿主细胞，并稳定遗传的DNA分子。

11、诱变剂：凡是能引起生物体遗传物质发生突然或根本的改变，使其基因突变或染色体畸变达到自然水平以上的物质，统称为诱变剂。

12、恒浊器：一种以光电池监控培养物的浊度，并通过调节补料速率使培养物的浓度维持恒定的培养系统。

13、耗氧速率：指生物和微生物进行有氧呼吸作用所消耗氧气的速率。

14、基因组文库：含有某种生物体（或组织、细胞）全部基因的随机片段的重组DNA克隆群体。

15、工业微生物：通过微生物的代谢，把便宜的原料转化成有价值的商品的微生物。属于生物技术的范畴，但不包括动物、植物细胞。

16、限制性核酸内切酶：识别DNA的特定序列，切断识别点或其周围的DNA链的一类内切酶。

17、恒化器：以恒定的速度流出培养液，使容器中的微生物生长繁殖始终低于最高生长速度的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。

18、天然培养基：天然培养基也称复合培养基，是指一类利用动、植物或微生物体包括用其提取物制成的培养基，这是一类营养成分既复杂又丰富、难以说出其确切化学组成的培养基。

19、固定化细胞：指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢等）的细胞。（固定化微生物细胞：将微生物自然固定或定位于一定的有限空间，保持固有的催化活性，并能重复使用，固定化微生物细胞能继续增殖、休眠和死亡，但它的酶活性保持不变。）

20、呼吸熵RQ：指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值。

1、菌种保藏的方法有：斜面保藏法、石蜡油保藏法、载体保藏法、液体保藏法、冷冻保藏法、冷冻干燥保藏法。

2、培养基的组分包括：碳源、氮源、无机盐及微量元素和前体、生长因子、促进剂和抑制剂。

3、工业生产中常用的微生物主要有：细菌、酵母菌、霉菌和放线菌。

4、微生物的培养模式可分为：分批培养、补料-分批培养、半连续培养、连续培养。

5、根据培养基组成可分为：合成培养基和天然培养基。

6、基因重组操作中常用的工具酶有：限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、磷酸酶、

末端脱氧核苷酸转移酶。

一、简述现代生物技术的主要应用领域。

1、生物医药：治疗用重组蛋白与生物分子包括细胞因子、生长因子、酶、抗体和甾体。

免疫治疗药物：α-干扰素用于治疗卡波西肉瘤、生殖器瘤、多毛细胞白血病、若干类型肿瘤与病毒感染的治疗试剂；

抗传染病药物：第一个上市的亚基疫苗是由酵母生产的乙肝病毒表面抗原疫苗；

哺乳动物生长因子：G-CSF用于因化疗诱发的白细胞缺少症，还有表皮生长因子、成纤维细胞生长因子等；

生物医疗药物、血制品：红细胞生成素、溶解血栓的药物、凝血剂、单克隆抗体。

2、初级代谢产物的生产：乙醇（纤维素生产乙醇，用生物乙醇代替汽油），氨基酸（用重组DNA技术改良氨基酸工业生产菌），维生素、核酸等初级产物的生产。

3、次级代谢产物的生产：将lat克隆到带小棒链霉菌中提高头霉素C的生产，置换某些基因的原有的启动子提高青霉素产量。

4、酶的改良：用遗传、推理重新设计、定向进化等方法形成各种改良性质的酶，如提高或修饰其对映体选择性，改变其对基质的特异性，在溶剂中的稳定性。

5、生物转化：重组DNA技术被用于开发新的生物转化技术。用重组大肠杆菌通过两条代谢途径从葡萄糖生产1,3-丙二醇；通过基因破坏与扩增使饱和与未饱和的碳基质进行氧化性生物转化形成末端二羧酸。

6、农业：重组DNA技术的应用形成具有耐除草剂、病毒、昆虫和致病微生物的的植物；富含铁质、类胡萝卜素的转基因谷物。

7、聚合物：用过氧化物催化酚的聚合形成聚酚类树脂用于取代有毒的酚醛树脂作为粘合剂和相片显色剂。

8 、海洋生物技术：生物技术具有开发海洋生物巨大生化潜力的作用，这种潜力是指新生物药物、工业与诊断用的酶、食品与保健食品添加剂、各种辅助材料和能源。

9 、植物保护：改造植物基因让植物免疫，检测植物致病菌，拮抗植物病害的微生物的培养，生物杀虫剂。

10、太空生物技术：生物技术中微重力会诱导活的生物体与原生质培养物的生物变化。

二、简述基因重组中载体应具备的基本性质和特点。

1、具有若干可供外源DNA插入的限制性核酸内切酶的位点，插入外源DNA片段后不影响其进入宿主细胞和在宿主细胞中复制；

2、能高效进入宿主细胞，并能在一定程度上相对稳定存在；

3、有较高的自主复制能力

4、带有显性的转化子选择标记和方便检测的重组子识别筛选的标志；

5、带有实现载体功能所必须的基因序列。

三、简述微生物发酵工艺的主要四种模式及其特点。

1、分批培养：一种封闭式系统，发酵过程中发酵液的成分不断的变化，发酵液始终留在反应器内，所有液体的流量等于零，分为六个时期：

停滞期：μ=0，细胞数量不变；长短取决于种子的活性、接种量、培养基的可利用性和浓度。

加速期：μ从最小值升为最大值。

对数期：μ最大，长短取决于培养基的可利用性和有害代谢产物的积累。

减速期：μ不断下降，养分减少、有害代谢物积累、细胞形态退化，长短取决于菌对限制性基质的亲和力。

静止期：μ=α即净生长速率=0，生长与死亡动态平衡，次级代谢产物大量合成，菌的形态也发生较大变化，如菌分化，颜色变浅，形成空胞等。

死亡期：μ<α，生长呈负增长；养分耗尽，有害代谢产物大量积累，开始时间取决于菌的种类和培养条件。

生长关联型：初级代谢产物的形成与生长关联，次级代谢产物的形成与成长非直接关联。

非生长关联性：产物的形成只与细胞的积累量有关

优点：操作简单，周期短，染菌的机会减少，生产过程、产品质量易掌握。

缺点：存在基质抑制问题，出现二次生长现象，产率较低。

2、补料-分批培养：在分批培养过程中补入新鲜料液，以克服由于养分的不足，导致发酵过早结束。