代谢控制发酵试题1

代谢控制发酵试题库
1. 脱敏作用：变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的
敏感性。

注：处理方法：①使变构酶解聚，②基因突变
2．分解代谢物阻遏：当细胞具有一优先利用的底物（通常是，但并不总
是葡萄糖）时，很多其他分解反应途径受到阻遏
3. 营养缺陷型：就是指原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步
骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。

P32 最典型例子：高丝氨酸营养缺陷型（Hom﹣）或苏氨酸营养缺陷型（Thr﹣）菌株达到赖氨酸的积累
4. 平衡合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远大于酶b ,结果优先合成E。

E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。

G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制作用，结果代谢流又合成E，如此循环。

5. 优先合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远大于酶b ,结果优先合成E。

E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。

G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。

6. 限量补充培养法：将经适当稀释的浓缩处理液涂布于含有微量蛋白胨或0.1%完全培养基成分的基本培养基平板上。

经培养后，野生型细胞迅速生长成较大菌落，而缺陷型细胞生长缓慢只能形成小菌落。

这些小菌落大多数为营养缺陷型，将其转接到完全培养基斜面保存待测。

7. 代谢互锁指从生物合成途径来看，酶受一种与此代谢途径完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的，不完全的。

8. 反馈抑制的调节类型可以分为以下几种：（1）单功能途径中酶活性的调节类型：①前体激活，②补偿性激活。

（2）多功能途径中酶活性的调节类型：①协作反馈抑制或称多价反馈抑制②合作反馈抑制③积累反馈抑制④顺序反馈抑制⑤假反馈抑制：指结构类似物的反馈抑制⑥同功酶
9. 转导指利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。

其中必须具有3个组成部分，即供体，转导噬菌体和受体
10. 代谢控制发酵：是指利用遗传学方法或其它生物化学方法，人为地在脱氧核苷酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累的发酵。

11. 代谢控制发酵的基本思想：⑴切断支路代谢：①选育营养缺陷型突变株，②选育渗漏缺陷突变株。

⑵解除菌体自身的反馈调节：①选育抗类似物突变株②酶活性的利用③营养缺陷型回复突变株的应用。

⑶增加前体物的合成⑷去除终产物⑸特殊调节机制的利用：①多种产物控制机制的利用②平衡合成的利用③代谢互锁的利用④优先合成的变换。

⑹条件突变株的应用⑺选育不生成副产物的菌株
⑻选育生产代谢拮抗物质的菌株
12. 转化：转化就是指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受
体细胞内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。

包括3个步骤，即供体DNA的制备，受体细胞对DNA的吸收及转化子的选择
13. 基本培养基：能满足野生型或原养型菌株的最低营养成分的培养基。

15. 诱变育种中的几个问题①出发菌株的选择：⑴出发菌株对诱变剂的效应，
⑵染色体组倍数对诱变剂的效应。

②细胞悬浮液的制备：⑴同步培养，⑵菌龄，
⑶细胞悬浮液浓度，⑷细胞悬浮液的制备。

③诱变剂的选择及处理方法的选择：⑴诱变剂的选择，⑵诱变剂量的选择，⑶诱变剂处理方法的选择。

④中间培养16．代谢产物大量积累措施：①应用营养缺陷性菌株②选育抗反馈调节突变株③选育细胞膜通透性突变株④利用营养缺陷性回复突变株或条件突变株的方法⑤构建目的工程菌株⑥环境控制机表面活性剂的使用。

17. D-核糖发酵的代谢控制育种：①出发菌株的选择，②转酮酶缺陷突变株的分离：⑴选育不利用D-葡萄糖酸或L-阿拉伯糖的突变株，⑵选育莽草酸缺陷突变株，⑶选育L-色氨酸缺陷、L-酪氨酸缺陷、L-苯丙氨酸缺陷、CoQ缺陷、维生素K缺陷或叶酸缺陷突变株。

③其他标记，④利用基因工程技术构建核糖工程菌株，⑤发酵控制。

18 赖氨酸发酵：①切断或减弱支路代谢，②解除反馈调节，③解除代谢互锁，
④改善膜的通透性，⑤增加前体物的合成，⑥选育温度敏感突变株，⑦选育脲酶回复突变株，⑧利用基因工程技术构建赖氨酸工程菌株
19、谷氨酸发酵：①切断或减弱支路代谢，②解除自身反馈调节，③增加前体物，④提高细胞膜的渗透性⑤选育强化能量代谢的突变株⑥其他遗传标记
⑦利用基因工程技术构建谷氨酸工程菌株。

20、色氨酸发酵：①切断支路代谢，②解除自身反馈调节，③增加前体物，
④切断进一步代谢，⑤利用基因工程技术构建色氨酸工程菌株，⑥其他标记。

⑦利用细胞融合或转导的方法进行遗传重组可使产量提高。

1.转化和转导都是将外源基因导入受体细胞的方法，只是受体存在差异。

×，转导需要载体，而转化不需要载体。

2.紫外线照射后的菌悬液，不能移至可见光下进行筛选和检出。

√，由于光复活作用，不能移至可见光下
3.酶的诱导和酶的阻遏都是指终产物对酶合成过程的促进或阻碍。

×，酶诱导是底物对酶合成的促进，酶阻遏是产物对酶合成的抑制
4.一个操纵子中的结构基因通过转录、转译控制蛋白质的合成，而操纵基因和启动基因通过转录、转译控制结构基因的表达。

×，操纵基因和启动基因只起调节作用，本身不表达。

5.诱变处理的菌液进行中间培养主要是为了克服表型延迟。

√，解释表型延迟。

6.转化和转导都是将外源基因导入受体细胞的方法，只是供体存在差异。

×，转化是外源基因直接导入，转导是以噬菌体为载体导入。

7.为了克服表型延迟，必须将诱变处理的菌液进行中间培养，即将一定量的菌液接入基本培养基中培养过夜。

×，诱变处理的菌液必须接入完全培养基培养过夜。

8.限制性内切酶有三类，在基因工程操作中常用Ⅰ型限制性核酸内切酶。

×，基因工程操作中常用Ⅱ型限制性内切酶。

9.反馈抑制作用的酶一定是变构酶，而反馈阻遏作用的酶不一定是变构酶。

√，分析反馈抑制和反馈阻遏的概念
三、单项选择题
1.酶合成调节速度比酶活力调节速度（B ）
A 快
B 慢
C 相等
D 无法比较
2.受反馈调节的酶一般是（C ）
A 同功酶
B 组成酶
C 变构酶
D 激酶
3.变构酶的动力学曲线为（B ）
A 双S形
B S形
C 直线形
D 抛物线
4.在支链代谢途径中，任何一个终产物都不能单独抑制途径第一个共同酶地反应，但当两者同时过剩时，它们协同抑制第一个酶反应，这种调节类型称为（A ）
A 多价反馈抑制
B 合作反馈抑制
C 积累反馈抑制
D 顺序反馈抑制
5.在支链代谢途径中，当任何一个终产物单独过剩时，只部分地反馈抑制第一个酶活性，只有终产物同时过剩时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和，这种调节类型称为（B ）
A 多价反馈抑制
B 合作反馈抑制
C 积累反馈抑制
D 顺序反馈抑制
6.下列氨基酸中，其合成途径属于非支路代谢途径的为（B ）
A 赖氨酸
B 精氨酸
C 苏氨酸
D 亮氨酸
7.利用酶特性进行代谢控制时，利用酶的（D ）特性
A 专一性强
B 变性
C 变构
D 专一性差
8.在诱变处理后，能使DNA链中胸腺嘧啶形成二聚体的诱变剂为（A ）
A 紫外线
B 亚硝酸
C 烷化剂
D 激光
9.在诱变处理后，能使碱基氧化脱氨的诱变剂为（B ）
A 紫外线
B 亚硝酸
C 烷化剂
D 激光
10.诱变处理时所用的出发菌细胞应处于（B ）
A 延迟期
B 对数生长期
C 稳定期
D 衰亡期
四、填空题
1.在代谢工程中，改变代谢流的措施有构建代谢旁路改变分叉代谢途径的流向改变能量代谢途径加速速度限制反应。

2.切断支路代谢的措施为营养缺陷型突变，渗漏缺陷型突变。

3.去除终产物主要是通过改变细胞的细胞膜透性来实现。

4.诱变剂可分为杀菌，诱变。

5.营养缺陷型检出的方法有逐个检出法，夹层培养法，限量补充培养法，影印接种法。

6.原生质融合育种的步骤为标记菌株的筛选，原生质体的制备，原生质体的再生，原生质体的融合，融合子的选择，实用性菌株的筛选。

7.转化过程包括供体DNA的制备，受体细胞对DNA的吸收，转化子的选择。

8.基因工程技术诞生技术上的三大发明DNA的体外切割与连接技术；基因工程载体的使用；DNA的核酸序列分析技术、琼脂糖凝胶电泳和Southern转移杂交等技术。

9.脱敏作用是指变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的敏感性。

10.设计育种及发酵工艺控制的“五字策略”为进、通、节、堵、出。

11.酶合成的调节包括酶的诱导，酶的阻遏。

12.影响原生质体制备的因素主要有菌体的前处理，菌体的培养时间，酶浓度，酶解温度，酶解时间，渗透压稳定剂。

13.基因工程五大单元操作为切，接，转，增，检。

14.转导必须有供体、转导噬菌体和受体3个组成部分。

15.表型延迟包括生理性延迟，分离性延迟两种。

16.酶合成的阻遏包括末端代谢产物阻遏，分解代谢产物阻遏。

17.解除菌体自身反馈抑制的措施有抗类似物突变，酶特性的利用，营养缺陷型回复突变。

18.诱变剂都具有杀菌，诱变双重效应。

19.营养缺陷型浓缩常用的方法有青霉素法，D-环丝氨酸，五氯酚法，亚硫酸法，制霉菌素法，脱氧葡萄糖法，过滤法，差别杀菌法。

20.基因工程技术诞生理论上的三大发现确定DNA是遗传物质，DNA双螺旋结构模型和半保留复制机理，提出了“中心法则”和操纵子学说，并成功破译了遗传密码。

五、简答题
1.简述营养缺陷型菌株的浓缩方法。

营养缺陷型菌株的浓缩方法有青霉素法，D-环丝氨酸，五氯酚法，亚硫酸法，制霉菌素法，脱氧葡萄糖法，过滤法，差别杀菌法。

2.简述夹层培养法进行营养缺陷型菌株检出的原理和步骤。

融化分装在试管中的l0ml基本培养基，冷却至45～50℃，加入适当稀释的经浓缩处理的菌液(每皿50～100个菌落)，混匀，立即倾于预先准备好的基本培养基甲板上，待凝固后培养1～2天。

长出菌落后，从培养皿的背面用记号笔将长出菌落的地方作好标记。

然后在其上加入融化并冷却至45～50℃的10mi完全培养基，凝固后，培养2—3天，将会在前次没有菌落的地方，生出菌落。

这些新生出的菌落(第2次生长菌落)可能是营养缺陷型。

将其转入完全培养基斜面中保存待测。

3.简述转化的概念及步骤。

设计育种及发酵工艺控制的“五字策略”为进、通、节、堵、出。

4.简述基因工程诞生理论上的三大发现。

.基因工程理论上的三大发现：确定DNA是遗传物质，DNA双螺旋结构模型和半保留复制机理，提出了“中心法则”和操纵子学说，并成功破译了遗传密码。

5.简述营养缺陷型菌株的浓缩方法及其机理。

.营养缺陷型浓缩的方法有：青霉素法，D-环丝氨酸，五氯酚法，亚硫酸法，制霉菌素法，脱氧葡萄糖法，过滤法，差别杀菌法。

前6种化学药物能选择性地除去经中间培养后群体细胞中的野生型(原养型)细胞，从而提高缺陷型细胞的分离和检出效率，因为野生生长速度远远快于缺陷型。

过滤法的原理为在基本培养基中，野生型孢子能萌发形成菌丝，而营养缺陷型孢子不能萌发。

将经诱变处理后的孢子，在液体培养基中培养一定时间后，滤去菌丝，即可淘汰野生型，达到浓缩缺陷型的目的。

差别杀菌法的原理细菌的芽孢较营养细胞耐热。

将经诱变处理的细菌芽孢接种在液体培养基中培养一定时间，野生型芽孢发育成营养体，此时加热至80℃，保温15min，即可被杀死；缺陷型孢子因为仍然保持为芽孢状态而保留下来得以浓缩。

6.简述反馈抑制和反馈阻遏的区别。

.反馈抑制和反馈阻遏的比较
项目反馈阻遏反馈抑制
控制对象酶的生物合成酶的活性
控制量终产物浓度终产物浓度
控制水平DNA→mRNA→蛋白质酶蛋白的构象变化
控制装置终产物与阻遏蛋白亲和力终产物与变构部位亲和力
控制装置动作阻遏蛋白与操纵基因结合，不能合成mRNA 通过变构效应，酶
的结构变化
形成的控制开、关控制控制酶活性大小
反应迟缓、粗的控制迅速、精确的控制
代谢途径无定向代谢途径和合成代谢途径分支点等无定向代谢途径和合成代谢途径分支点等
细胞经济高分子化合物（酶蛋白）低分子化合物（酶反应生成物）
7.简述基因工程诞生理论上的三大发现和技术上的三大发明。

基因工程理论上的三大发现：确定DNA是遗传物质，DNA双螺旋结构模型和半保留复制机理，提出了“中心法则”和操纵子学说，并成功破译了遗传密码；基因工程技术上的三大发明：DNA的体外切割与连接技术；基因工程载体的使用；DNA的核酸序列分析技术、琼脂糖凝胶电泳和Southern转移杂交等技术。

8.简述微生物诱变育种的一般程序。

出发菌→纯化→细胞或孢子悬浮液的制备→诱变剂处理→中间培养→目的突变菌株分离→初筛→复筛→生产性实验。

9.简述转导的概念及步骤。

转导就是利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。

步骤：供体目的DNA的提取、分离和纯化；噬菌体的分离及与目的基因的连接；转导。

10.简述基因工程诞生技术上的三大发明。

基因工程技术上的三大发明：DNA的体外切割与连接技术；基因工程载体的使用；DNA的核酸序列分析技术、琼脂糖凝胶电泳和Southern转移杂交等技术。

六、论述题
1.谷氨酸合成的代谢调节机制和育种思路。

1．谷氨酸合成的代谢调节机制
（1）优先合成，谷氨酸比天冬氨酸优先合成；（2）谷氨酸脱氢酶的调节；（3）柠檬酸合成酶的调节；（4）异柠檬酸脱氢酶的调节；（5）α-酮戊二酸脱氢酶的先天性丧失；（6）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶调节；（7）能荷调节；（8）生物素调节；（9）氮代谢调节。

2．谷氨酸合成育种思路
（1）切断或减弱支路代谢；（2）解除反馈调节；（3）增加前体物合成；（4）提高细胞膜透性；（5）选育强化能荷代谢的突变株；（6）基因工程菌株的构建；（7）其他。

（需要详细论述）
2.以紫外线诱变为例，论述工业微生物诱变育种的一般程序及操作要点。

.从三方面进行论述：
1、微生物诱变育种的一般程序（5分）
出发菌→纯化→细胞或孢子悬浮液的制备→诱变剂处理→中间培养
→目的突变菌株分离→初筛→复筛→生产性实验。

2、操作要点（3分）
(1) 出发菌株的选择；（2）细胞悬浮液的制备；(3)诱变剂的选择及处理方法的选择；(4)中间培养；（5）突变型菌株的分离
3、紫外线诱变育种应注意事项（2分）
(1)为了避免光复活作用，紫外线照射及照射后菌悬液的处理操作，必须在暗处或红光下进行。

(2)紫外线诱变不受温度影响，可在室温下进行。

(3)为使紫外线
灯工作稳定，最好安装电源稳压器。

(4)紫外线对皮肤和角膜有损伤作用，操作时应注意防护。

3.利用基因工程技术构建氨基酸工程菌株的步骤及关键技术。

.氨基酸基因工程菌株构建的基本内容是有目的地对遗传物质功能单位进行综合分析，创造有价值的微生物品系，以改变氨基酸的品质或提高产量。

基因工程的基本步骤主要有包括：①目的基因的制取；②基因载体的选择与构建；③目的基因与载体DNA的拼接；④重组体分子导入受体细胞，筛选和无性繁殖（克隆）；
⑤外源基因的表达和产物的分离纯化。

主要技术有：DNA，mRNA 和质粒的提取；DNA的体外切割与连接技术；克隆及表达载体的构建技术；转化技术；DNA的核酸序列分析技术、琼脂糖凝胶电泳和Southern转移杂交等技术。

4．什么是分解代谢物阻遏？其实质是什么？
指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的有底物的关酶合成的现象。

分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。

因此，分解代谢物的阻遏作用，就是指代谢反应链中，某些中间代谢物或末端代谢物的过量累积而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象。

分解代谢物阻遏的实质是由于细胞内缺少了环腺苷酸（cAMP）
代谢控制发酵酶合成阻遏与弱化作用有什么区别
在培养基中有多种营养物质时，微生物先选择利用易分解利用的营养物质，而这种营养物质的分解，对分解利用其它营养物物质所需酶的合成起阻遏作用
弱化作用其实就是衰减作用。

弱化子为衰减子。

6.酵母菌从乙醛到乙醇的途径被阻断,不能在无氧葡萄糖下培养
酵母酒精发酵的化学反应中，从葡萄糖到丙酮酸这一段反应与葡萄糖的酵解完全相同，生成的丙酮酸在酵母的催化下，脱酸产生乙醛，乙醛在醇脱氢酶催化下被NADH还原为乙醇，在糖分解及代谢产物生产过程中产生大量的NADH，为了维持细胞正常生长和代谢顺利进行，NADH氧化还原必须保持平衡，酵母菌从乙醛到乙醇的路径被阻断后，无氧条件下，乙醛就不能在醇脱氢酶催化下被NADH还原为乙醇，NADH就不能被氧化，NAD+再生受阻，也就不能在无氧条件下的葡萄糖平板上生长，在好氧生长条件下，酵母中NADH的氧化生长可以通过线粒体膜上的电子传递链实现，NADH氧化还原可以保持平衡，故可以在有氧条件下的葡萄糖平板上生长。