广西科技大学生物工艺原理作业全部章节1Word格式.docx

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3.农业用生物制剂，包括生物农药、生物肥料、动物疫苗、动植物生长调节剂等。

2.简述微生物发酵技术的发展过程。

答

（1）自然发酵时期例如，嫌气性发酵用于酒类酿造，好气性发酵用于酿醋、制曲；

（2）纯培养技术时期采用杀菌操作，发明了简便的密闭式发酵罐等技术设备，使发酵失败现象（如腐败）大大减少，即人工控制环境条件使发酵效率迅速提高；

（3）通气搅拌的好气性发酵工程技术时期如各种有机酸、酶制剂、维生素、激素等的生产；

（4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术时期用于核苷酸类物质、有机酸和一部分抗生素的发酵生产；

（5）发酵动力学和连续化、自动化发酵工程技术时期以数学、动力学、化工原理等为基础，通过计算机实现发酵过程自动化控制的研究，使发酵过程的工艺控制更为合理；

（6）微生物酶反应合成与化学合成相结合工程技术时期可大规模生产多种物质，如激素、核苷酸、新抗生素（如半合成头孢霉素、卡那霉素、氯霉素等）、某些氨基酸（如L-酪氨酸、L-色氨酸、L-赖氨酸等）等。

3.简述你学习本课程的主要收获和对本课程教学的改进建议。

三、综合解答题

1、以谷氨酸发酵或柠檬酸发酵为例，简述生物反应过程的过程及特点。

2.以谷氨酸发酵或柠檬酸发酵为例，简述生物反应过程“菌种、设备、工艺、控制”的相互关系。

第二章生物工业菌种与种子的扩大培养

1.育种通过创造遗传变异、改良遗传特性，以培育优良动植物新品种的技术。

2.选种选择动物或植物的优良品种，加以繁殖。

3.基因突变细胞内遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。

4.诱变育种一般采用物理、化学诱变因素使微生物DNA的碱基排列发生变化，以使排列错误DNA模板形式异常的遗传信息，造成某些蛋白结构变异，而使细胞功能发生改变。

5.营养缺陷型野生型菌株经诱变剂处理后，由于发生了丧失某酶合成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长，因此称为营养缺陷型。

6.杂交育种一般是选用已知性状的供体菌株和受体菌株作为亲本，把不同菌株的优良性状集中于组合体中，克服长期用诱变处理造成的菌株生活能力下降等缺陷，使两个不同基因型的菌株通过接合或原生质体融合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌体。

7.表现迟延突变基因的出现并不等于突变表型的出现，表型的改变落后于基因型改变的现象。

8.原生质体融合育种把两个亲本的细胞壁分别使用生物酶制剂酶解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹着的球状体。

9.基因重组育种造成基因型变化的核酸的交换过程。

包括发生在生物体内（如减数分裂中异源双链的核酸交换）和在体外环境中用人工手段使不同来源DNA重新组合的过程。

10.基因克隆基因克隆即重组DNA技术，指在体外对DNA分子按照既定的目的和方案，采用酶学方法将不同来源的DNA分子在体外剪切和重新连接，组装成一个新的DNA分子。

在此基础上，将这个DNA分子导入到一定的宿主细胞，使它能够在宿主细胞中扩增，形成大量的子代分子的过程。

1.以谷氨酸生产菌种为例，说明发酵工业对生产菌种的基本要求。

①能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成目的产物产量高、易于回收；

②生长较快，发酵周期短；

③培养条件易于控制；

④抗噬菌体及杂菌污染的能力强；

⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定；

⑥对放大设备的适应性强；

⑦菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。

⑧因为是谷氨酸，所以若培养基是糖蜜应该加入无机磷。

2.简述微生物菌种衰退的主要原因及防止菌种衰退的主要措施。

答

（1）主要原因菌种衰退的原因是菌种的使用不当，可分为两方面①菌种保藏不当。

②菌种的生长条件要求没有得到满足。

菌种发生退化的直接原因是菌种连续传代，如培养基灭菌升降温的不同存放时间的不同采用老龄菌和多核菌丝传代等。

（2）防止措施①菌种的分离；

②菌种的复壮；

③提供良好的环境条件；

④用优良的保藏方法；

⑤定期纯化菌种。

3.简述微生物纯种分离纯化的主要方法及其原理。

答

（1）微生物纯种分离的主要方法有稀释混合倒平板法、稀释涂布平板法和平板划线分离法。

（2）原理选择适合于待微生物的生长条件，如营养、酸碱度、温度和氧等要求或加入某种抑制剂造成只利于该微生物生长，而抑制其他微生物生长的环境，从而淘汰一些不需要的微生物。

微生物在固体培养基上生长形成的单个菌落可以是由一个细胞繁殖而成的集合体。

因此可挑取单菌落而获得纯菌落。

4.简述微生物菌种保藏的主要方法及其原理。

答

（1）菌种保藏的原理主要依据菌种的生理、生化特性，人工创造低温、干燥、缺氧等条件，使微生物营养体或休眠体处于不活泼的状态，维持最低代谢水平。

（2）微生物菌种保藏的方法有

①、斜面低温保藏法将要保藏的微生物接种于斜面培养基上，待生长后封住试管口放于4°

C冰箱保藏。

适用于细菌、酵母、放线菌、霉菌。

②、液体石蜡封存保藏法霉菌、酵母菌、放线菌、需氧细胞、不易冷冻干燥的微生物等的保藏，限制氧供给而达到降低微生物的代谢作用的目的。

③、载体保藏法将微生物吸附在适当载体上进行干燥保藏的方法。

常用的方法包括土壤保藏法、纱管土保藏法、硅胶保藏法等。

④、液体保藏法将微生物混悬于适当溶液中进行保藏的方法。

常用的有蒸馏水保藏法（适用于霉菌、酵母菌、绝大部分放线菌），糖液保藏法（适用于酵母菌），磷酸盐缓冲液保藏法（对酵母菌和霉菌的效果较好），食盐溶液保藏法（适用菌种范围广，对细菌效果更好）。

⑤、冷冻保藏法适用于抗冻力强的微生物，是保藏微生物菌种的简单而有效的方法。

常用的方法包括低温冰箱保藏法（-20°

C、-50°

C和-85°

C），干冰保藏法（-70°

C左右），液氮保藏法（-196°

C）

⑥、冷冻干燥保藏法先将微生物冷冻，然后在减压下利用升华现象除去水分。

冷冻干燥过程中必须使用冷冻保护剂。

该方法适用于绝大多数微生物菌种（包括噬菌体和立克次体等）的保藏。

5.简述氨基酸缺陷性菌株筛选的主要过程及原理。

答

（1）氨基酸缺陷性菌株筛选的主要过程营养缺陷型筛选一般四个环节，即诱变剂处理、营养缺陷型浓缩、检出和鉴定。

诱变处理突变频率较低，只有通过淘汰野生型，才能浓缩营养缺陷型而选出少数突变抹。

浓缩营养缺陷型有青霉素法、菌丝过滤法、差别杀菌法和饥饿法四种。

检出营养缺陷型也有逐个测定法、影印培养法、夹层培养法和限量补给法四种。

鉴定营养缺陷型一般采用生长谱法。

（2）原理营养缺陷型是指野生型菌株由于某些物理因素或化学因素处理，使编码合成代谢途径中某些酶的基因突变，丧失了合成某些代谢产物（如氨基酸、核酸碱基、维生素）的能力，必须在基本培养基中补充该种营养成分，才能正常生长的一类突变株。

这类菌株可以通过降低或消除末端产物浓度，在代谢控制中解除反馈抑制或阻遏，而使代谢途径中间产物或分支合成途径中末端产物积累。

6.简述原生质体融合育种的主要环节及原理。

答

（1）主要环节①筛选的标记菌株和验证其稳定性。

②制备原生质体。

③等量原生质体加聚乙二醇促进融合。

④涂布在培养基中培育出菌落。

⑤选择性培养基上划线生长，分离验证，挑取融合子进一步试验、保藏。

⑥筛选生产性能好的菌种。

（2）原理利用细胞膜的流动性。

7.简述基因重组育种的主要环节及原理。

答①基因分离先用去垢剂、酶、乙醇沉淀等步骤提取DNA，再用物理方法、或互补DNA分离法、鸟枪法等方法从总体DNA中分离特异的目的基因。

②DNA的切割与连接切割是利用限制性核酸内切酶对DNA有各种不同的识别序列而产生不同的黏性末端；

连接利用DNA连接酶来实现连接的。

③合适的载体一般有质粒，噬菌体等载体。

而载体须符合以下特点要求载体本身是个独立的复制子；

对某些限制酶只有一个切口，并在酶作用后不影响其自主繁殖；

从细菌核酸中易分离和纯化；

在宿主中能以多拷贝形式存在；

利于外源基因的插入并稳定遗传。

④引入宿主细胞主要以转化、转染、转导的方式引入。

⑤选择及鉴定分两步a、根据载体的遗传标记等选择出含有重组分子的转化细胞。

b、根据外源基因的遗传特性进行鉴定方法有遗传学方法、免疫化学法、核酸杂交方法。

8.以谷氨酸生产菌种的扩大培养为例，分析影响种子质量的因素，简述确保种子质量的措施。

答

（1）影响因素孢子质量、培养基、培养条件、种龄、接种量。

（2）确保种子质量的措施①、培养基营养成分要丰富、完全、充足并尽可能和发酵培养基接近②、控制好培养条件，选择最适温度和溶氧量③、控制菌种种龄，选择生命力旺盛的对数生长期菌种④、接种量要适宜

第三章发酵培养基及其制备

1.培养基是根据微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。

2.淀粉糊化是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉液不会再沉淀的现象。

3.淀粉老化实际上是分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结晶过程。

4.液化就是通过α-淀粉酶的作用，使已糊化的淀粉醪液黏度下降。

其实就是淀粉在阿尔法淀粉酶的作用下，由高分子状态（淀粉颗粒）转变为较低分子状态（糊精），同时淀粉的黏度降低，即表现为由半固态变为溶液态。

5.糖化利用糖化酶将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。

6.DE值表示淀粉水解程度或糖化程度。

液化液或糖化液中的还原糖含量占干物质的百分率为DE值。

7.DX值糖化液中葡萄糖含量占干物质的百分率为DX值。

8.实际转化率（淀粉水解酶）指实际发酵过程中转化率的大小。

淀粉水解酶的转化率是指100份淀粉中有多少份淀粉转化为葡萄糖。

二、简答题

1.简述发酵培养基选择的共同点。

答①培养基中的营养成分的含量和组成能够满足菌体生长和产物合成的需求。

②发酵副产物尽可能少

③培养基原料价格低廉，性能稳定，资源丰富，便于运输和采购

④培养基的选择应能满足总体工艺的要求。

2.简述发酵培养基选择的依据。

答①根据微生物的特点来选择培养基。

②根据用途不同选择培养基。

③根据生产实践和科学试验的不同要求选择培养基。

④根据经济效益分析选择培养基。

3.简述发酵培养基选择的原则。

答选择和配制发酵培养基时应遵循以下几项基本原则

①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成份；

②所用的单位营养物质能产生最大量的微生物体或发酵产物；

③能形成最大浓度的微生物体或产物；

④能形成最大产物生成率，从而缩短发酵周期；

⑤尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化；