发酵工程考试重点整理

1、第一章名词解释 1. 发酵:利用生物细胞(含动物、植物和微生物细胞)，在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物菌体体的过程。2. 发酵工程 ：是以天然生物体和人工修饰的生物体为加工对象，集现代化高新技术为一体，生产产品或服务于人类社会的一种工程技术。3. 生物工程 ：广义上说是指运用生物科学知识及工程学的原理，开发利用生物材料为人类社会提供产品和服务的工程技术。狭义上是指以基因工程技术为核心的现代生物技术的总称。4. 生物催化剂：指传统发酵所利用的微生物外，还包括现在生物技术所利用的动植物细胞或细胞中的酶。 简答题1. 发酵过程的特点 答：发酵生产过程通常都是在常温常压下进行，一般操作条

2、件比较温和，各种设备不必考虑防爆问题，对设备要求相对较低，还可是一种设备具有多种用途；发酵生产所用的原料主要以农副产品及其加工产品，如玉米、淀粉、豆饼、玉米浆、酵母膏、牛肉膏等为主，基本属于可再生的生物资源范畴；发酵过程中的反应以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够像单一的反应一样在单一的生物反应器中进行；发酵工业与其它工业相比，相对投资较少，见效较快，具有经济和效能的统一性。2. 发酵工业生产流程 答：发酵工业的生产过程主要包括以下环节，原料预处理；发酵培养基的配制和灭菌；无菌空气的制备；微生物种子的制备；发酵过程的操作方式；发酵产品及分离提纯工艺。3. 发酵工业发展的历史进程、重要

3、历史阶段和典型技术 答：天然发酵阶段 从史前到19世纪，人们不了解发酵的本质，仅利用自然发酵现象制作各种饮料酒和发酵食品，主要技术为酿酒技术；纯培养技术的建立 主要为19世纪末到20世纪30年代，以德国利斯特.柯赫完成了细菌纯培养技术；通气搅拌发酵技术的建立 从1929年开始到942年青霉素发酵生产的成功；代谢控制发酵和现代发酵技术的发展 从1956年到现在 以日本木下祝郎发明了代谢控制发酵技术，使谷氨酸发酵生产实现产业化。发酵fermentation 发酵工程fermentation engineering 原料raw material 培养基medium 灭菌sterilization 无

4、菌空气sterile air 菌种strain 生物工程bioengineering 生物技术biotechnology 生物催化剂biocatalyst 生物反应过程bioprocess 生物反应器bioreactor 基因工程genetically engineering 酶工程enzyme engineering 细胞工程cell engineering 生物分离工程bioseparations engineering第二章名词解释 1. 菌种分离：根据生产要求和菌种特性采用各种不同的筛选方法从众多的杂菌中分离出所需要的性能良好的纯种。2. 菌种选育：从分离筛选获得的有价值的菌种中经过人

5、工选育选出各种突变体以大幅度提高了菌种产生有价值的代谢产物的水平，改进产品质量，去除不需要的代谢产物或产生新的代谢产物。3. 自然选育：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。4. 诱变育种：利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。5. 杂交育种：通过杂交的方法， 将不同菌株的遗传物质进行交换、重组，使不同菌株的优良性状集中在重组体中，克服长期诱变一起的生活力下降等缺陷。6. 原生质体融合：用酶分别酶解两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将它们混合，在助融剂或电场作用下使它们互相

6、凝集，发生细胞融合，实现遗传重组。 7. 基因工程育种：使用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质dna分子提取出来，在离体的条件下进行“切割”，获得代表某一性状的目的基因，把该目的基因与作为载体的dna分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的目的基因在受体细胞中进行正常的复制和表达，从而获得目的产物。8. 菌种保藏：根据菌种的生理生化特点，人为创造条件使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。9. 菌种退化：通常是指在较长时期传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。10. 菌种复壮：使衰退的菌种重新恢复原来的优良特性。11. 种子扩大培养：指将保存

7、在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后，再经过摇瓶或静置培养，以及种子罐逐级扩大培养而获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程。12. 接种龄：指种子罐中培养的菌丝体移入下一级种子罐或发酵罐式的培养时间。13. 接种量：指移入的种子液的体积和接种后培养液体积的比例。问答题 1. 诱变育种的一般过程及注意事项 答：过程为出发菌株的选择 必须了解用作诱变的出发菌株的产量、形态、生理等方面的情况；诱变剂的使用方法 诱变的方法有单一诱变剂处理和用两种以上的诱变剂处理菌种的复合诱变剂处理；诱变剂的剂量选择 对不同微生物诱变剂的使用剂

8、量不同，一般突变率虽剂量的增加而提高，但当达到一定程度以后，再提高剂量凡是突变率下降；突变菌株的筛选 筛选要经过初筛和复筛过程才能得到所需菌株； 2. 种子应满足的条件 答：菌种的纯种培养物总量适宜，以保证在发酵罐中有适当的接种量；微生物菌种的生命力旺盛，移接到发酵罐中后能够迅速生长，利于缩短延滞期，提高发酵设备的利用率；菌种能保持稳定的生产性能，生理状态稳定；无杂菌和噬菌体污染。 3. 种子质量的判断标准 答：细胞或菌体 但细胞的种子要求菌体健壮、形态意志、均匀整齐，美军和放线菌要求菌丝粗壮，对某些染料的着色能力强、生产旺盛菌丝分支情况和内含物情况良好；生化指标 种子液的糖、氮、磷含量的变化

9、和ph变化噬菌体生长繁殖、物质代谢的反映；产物生成 种子液中产物的生成量是多种发酵产品发酵中考察种子质量的重要指标；酶活力 种子液中某种酶的活力可能与产物的合成能力有一定的关系，因此可作为判断种子质量的依据。4种子扩大培养是由于现代发酵工业生产规模越来越大，发酵罐的容积从几十立方米到几百立方米。工业微生物industrial microbiology 菌种分离isolation of strain 自然选育natural breeding 诱变育种mutation breeding 诱变剂mutagen 杂交育种cross breeding 原生质体融合protoplast fusion 基因

10、工程育种genetically engineered breeding 工程菌engineered strain 菌种保藏culture preservation/maintenance of culture 菌种退化degeneration of culture/strain deterioration 菌种复壮rejuvenation of culture 种子扩大培养inoculum enlargement 种子罐seed tank 接种inoculation 接种物inoculum 接种龄seed age 接种量seed volume/inoculum size 表面培养法surfac

11、e culture 固体培养法solid culture 液体深层培养法liquid subsurface culture 载体培养法carrier culture第三章1. 发酵工业原料：通常以糖质或淀粉质等碳水化合物为主，加入少量有机氮源和无机氮源，只要不含毒物，一般无精致的必要，微生物本身能有选择地摄取所需要的物质。2. 发酵培养基：是指提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按照一定比例配制的多种营养物质的混合物。 3. 生长因子：具有刺激细胞生长活性的细胞因子。一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质。4. 前体：某些化合物被

12、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，取能提高产物的产量。5. 产物促进剂：一类能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的物质。6. 抑制剂：一类能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的物质。7. 淀粉水解糖：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖后所制得的糖液成为淀粉水解糖。主要是葡萄糖8. 淀粉的糊化：淀粉颗粒由于受热吸水膨胀，晶体结构消失，便成糊状液体的现象。9. 淀粉的液化：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大为降低，流动性增高。10. 葡萄糖的复合反应：在淀

13、粉的糖化水解过程中，生成的一部分葡萄糖受酸和热的催化作用，能通过糖苷键相聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖和其他低聚糖等的反应。11. 葡萄糖的分解反应：在淀粉水解过程中，一部分葡萄糖容易脱水分解成为5-羟甲基糠醛，后者因性质不稳定而分解成一线丙酸和甲酸等物质。12. 灭菌：是采用物理或化学方法杀死或除去物料、空气、容器、器具等环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。13. 消毒：是采用物理或化学方法杀死容器、器具内外、车间、厂区等环境中的病原微生物，但一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌的芽孢。14. 热阻：微生物对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。

14、15. 相对热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。16. 间歇灭菌：就是将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中,通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程。17. 连续灭菌：将配制好的培养基在通入发酵罐时进行加热、保温、降温的灭菌过程。 问答题1. 发酵培养基应满足的条件？答：发酵培养基既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌体浓度，又要使长好的菌体能迅速合成所需产物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等。2. 发酵培养基的组成由哪些？答：碳源 主要是提供碳素和能源，多为糖类，如

15、淀粉；氮源 可分为有机氮源和无机氮源主要提供氮素，如玉米浆等；无机盐和微量元素 提供各类离子，维持位生物活性和微环境浓度；生长因子 微生物生命活动不可缺少，能够调节细胞代谢生长，如生物素、玉米浆 ；前体 直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，用来促进产物合成；产物促进剂，一类刺激因子，可以影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高刺激代谢产物的产量；抑制剂 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。3. 为什么要进行淀粉的水解，水解方法有哪些？介绍其含义、优缺点答：大多数生产菌都不能直接利用或仅微弱利用淀粉，所以必须将淀粉质原料水解为葡萄糖等可发

16、酵性糖类。水解的方法可根据采用的水解催化剂的不同分为酸水解、酶水解法、酸酶结合水解法 。酸水解法是以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法，该法具有生产工艺简单、设备简易、生产周期短、设备生产能力大等优点，但缺点是对设备要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压，对淀粉原料要求严格必须是精致淀粉，淀粉乳浓度不宜过高，而且淀粉酸水解过程副反应较多；酶水解法是利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等在利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解为葡萄糖。其优点是淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解反应条件较温和，不需耐高温、耐高压、耐酸的设备。同时，放映过程中不产生腐蚀性物质，对设备要求较低，改

17、善了劳动卫生条件；微生物美的专一性强，效率高，淀粉水解副反应少；可在较高淀粉乳浓度下水解，水解液的还原糖含量高；可采用粗原料，省去原料精加工工程可避免原料流失；由于微生物酶制剂中菌体细胞的姿容，是糖衣的营养物质较丰富，简化了发酵培养基。缺点是生产周期性较长；要求的设备较多，设备投资大；由于酶本身是蛋白质，以造型横汤液过滤困难。酸酶结合水解法分为酸酶水解法和酶酸水解法。酸酶水解法是以酸为催化剂将淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺。优点是液化速度快，可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率，用酸量少产品颜色浅、痰液质量高。缺点是对设备要求较高，对淀粉原料要求高。酶酸水解法是将

18、淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。优点是才有粗原料淀粉，减少原料流失；生产较易控制，可采用较高淀粉浓度；生产周期短，提高生产效率；ph可控制稍高，减少淀粉水解副反应，糖液色泽较浅，质量较好。缺点是对设备要求较高，。4. 根据对数残留定律，如何确定培养基的灭菌时间？发酵工业生产中采用高温瞬时灭菌依据是什么？答：微生物热死速率可以用分子反应速率表示，即微生物受热死亡的速率-dn/dt与任意瞬间残留的活菌数n成正比。即t=1klnn0n或t=2.303klgn0n n0：开始灭菌使原有活菌数 n=0.001n：经过时间t后残留菌数。k=a*e-ert e：活化能lgk=-1

19、4845t+36.127因培养基营养成分分解的动力学方程也符合一级分解反应动力学，即k=a*e-ert，当培养基受热温度从t1上升至t2时，微生物的比死亡速率常数k和培养基成分分解破坏的速率常数k的变化情况为lnk2k1lnk2k1=ee 由于ee，因此随着温度的上升，微生物比死亡速率常数增加倍数要大于培养基成分破坏费解速率常数的增加倍数。也就是说当灭菌额外浓度升高时，微生物死亡速率大于培养基成分破坏的速率，高温瞬时灭菌的理论依据。5. 如何确定分批灭菌和连续灭菌的灭菌时间，连续灭菌中维持罐的体积如何确定？答: 分批灭菌过程包括升温、保温和降温三个阶段6. 分批灭菌和连续灭菌的优缺点。答：分批

20、灭菌的优点是在工业上，培养基的分批灭菌无需专门的灭菌设备，设备投资少，灭菌效果可靠，对灭菌用蒸汽要求低0.20.3mpa表压；缺点是因其灭菌温度低，时间长而对培养基成分破坏大，其操作难于实现自动控制。连续灭菌的优点是对培养基破坏小，可实现自动控制，提高发酵罐的设备利用率，蒸汽用量平稳等特点，特别适合培养基体积较大的情况；缺点是对蒸汽压力要求较高，一般不小于0.45mpa；需要一组附加设备，设备投资大；采用连续灭菌，也要考虑到万一蒸汽压力不够时和灭菌不透时改用分批灭菌的设备余量。7. 有一发酵罐，内装培养基50m3，原始污染微生物2.5107个/毫升，采用连续灭菌，若失败概率为0.001，流量为

21、15m3/h、135灭菌，请设计维持罐体积。解：c0=2.5107个/ml c=0.001/（50106）=210-11个/ml lgk=-14845t+36.127= -14845273.15+135+36.127=-0.244 k=0.570/s t理=1klnc0c=10.570ln(2.5*107)/(2*10-11)=73.1s t实=5 *t理=6.1min v=g t实=15*6.1/60=1.52m38. 有一发酵罐，内装培养基50m3，原始污染微生物2.5107个/毫升，采用分批灭菌，若失败概率为0.001，灭菌温度121，忽略升温对灭菌的作用，求保温时间？解: lgk=-1

22、4845t+36.127= -14845273.15+121+36.127=-1.536 k=0.029/st=1klnn0n=10.029ln2.5*1070.001=825.59/s=13.7/min天然培养基natural medium/media 合成培养基synthetic medium 半合成培养基semi-synthetic medium 固体培养基solid medium 液体培养基liquid medium 半固体培养基semi-solid medium 孢子培养基spore medium 种子培养基seed culture medium 发酵培养基fermentation

23、medium 碳源carbon source 氮源nitrogen source 无机盐inorganic salt 微量元素microelement 生长因子growth factor(gf) 生物素biotin 玉米浆corn steep liquor(csl) 前体precursor 促进剂accelerant 抑制剂inhibitor 淀粉水解糖starch hydrolytic syrup 酸水解法acid hydrolysis method 酶水解法enzyme hydrolysis method 酸酶结合水解法acid-enzyme hydrolysis method 淀粉颗粒s

24、tarch kernel 淀粉糊化starch dextrinization/gelatinization/pasting 糊精starch gum/dextrin 淀粉老化starch staling 淀粉液化starch thinning 淀粉糖化starch saccharification 淀粉酶amylase 糖化剂saccharifying agent 理论收率theoretical yield 实际收率actual yield 淀粉转化率starch conversion efficiency 复合反应compound reaction 分解反应catabolic reactio

25、n 灭菌sterilize 消毒disinfection 干热灭菌dry heat sterilization 湿热灭菌moist heat sterilization 辐射灭菌radappertization 化学药剂灭菌法chemical sterilization 过滤除菌sterilization by filtration 致死温度lethal temperature 致死时间lethal time 热阻heat resistance 相对热阻relative heat resistance 对数残留定律logarithmic residual law 反应速率常数rate cons

26、tant 活化能activation energy 分批灭菌/实罐灭菌batch sterilization 连续灭菌continuous sterilization第四章1. 空气过滤除菌: 空气过滤所用的过滤介质，其间隙一般大于细胞颗粒，空气中的微生物菌提议可靠气流通过滤层时，基于滤层的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气流速度大小和方向的绕行运动，从而导致微生物威力于滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗运动、重力及静电引力的运动，从而把微生物颗粒截留、捕集在纤维表面上，实现过滤目的。问答题1. 无菌空气的五个标准答: 连续提供一定流量的压缩空气。发酵用无菌空气的vvm一般为0.12.

27、0。空气的压强（表压）为0.20.4mpa。过低的压强难于克服下游的阻力，过高的压强则是浪费。进入过滤器之前，空气的相对湿度70%。这是为防治空气过滤介质的受潮。进入发酵罐的空气温度可比培养基温度高1030。对发酵而言，空气的温度越低越好，但太低的空气温度是以冷却能耗为代价的。压缩空气的洁净度，在设计空气过滤器时，一般取失败概率为10-3为指标。2. 分析过滤除菌的过滤除菌机理，如何提高过滤除菌的效率？答: 减少进口空气的含菌数量。具体方法有：正确选择进风口，压缩空气站应设在上风向；提高进口空气的采气位置，减少菌数和尘埃数；对压缩前的空气采用粗过滤预处理。空气的压强（表压）为0.20.4mpa

28、。过低的压强难于克服下游的阻力，过高的压强则是浪费。设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质。针对不同地区，设计合理的空气预处理工艺流程，以达到除油、水和杂质的目的。降低进入空气过滤器的空气相对湿度，保证过滤介质能在干燥状态下工作，主要方法有：使用无油润滑的空气压缩机；加强空气冷却和去油、水；适当提高进入过滤器的空气温度，降低其相对湿度。稳定压缩空气的压力，采用合适容量的储气罐。无菌空气sterile air 热灭菌法heat sterilization 辐射灭菌radappertization 静电除菌degerm by static electricity 介质过滤除菌法ste

29、rilization by media filtration 布朗扩散截留entrapment of brownian diffusion 拦截截留entrapment of interception 惯性撞击截留entrapment of inertial impaction 重力沉降gravity settling 静电吸引electrostatic attraction 对数穿透定律logarithmic penetrative law 湿度humidity第五章名词解释 1. 呼吸强度 ：指单位干菌体在单位时间内所吸取的氧量。2. 耗氧速率 ：指单位体积的培养液在单位时间内的吸氧量。3

30、. 临界氧浓度 ：指微生物的好氧速率受发酵液中氧浓度的影响，各种微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求4. 生物合成最适氧浓度 ：使微生物生长和代谢最大时所需要的氧最适条件的浓度。 5. 氧传递效率 ：在单位时间内，氧气从空气气泡传递到微生物细胞内的量。 溶解氧、摄氧率和kla的测定方法：化学法、极谱法、复膜电极法、物料衡算法、动态法、排气法、瓦氏呼吸仪法问答题 1. 控制发酵液中溶解氧的意义 答：1) 为了避免使产物合成处在限制氧的条件下，需考察每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，并使发酵过程中保持在最适氧浓度；2) 菌体生长过程从培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌体的生长生理状态；3) 溶

31、氧作为发酵异常的指标2. 影响氧传递速率的主要因素有哪些？ （c：氧浓度 a：气液比表面积 kl：氧传递系数）答：根据氧传递速率方程otr=kla（c*-c）分析的一、 影响推动力的因素 1温度：tc*c*-cl2. 溶质：无论电解质、非电解质还是混合溶液，cc*c*-cl3. 溶剂：有机溶剂，c*c*-cl，可通过合理添加有机溶剂来降低水的极性从而增加c*4. 氧分压：氧分压c*c*-cl，方法一：提高空气总压（增加罐压），方法二：保持空气总压不变，提高氧分压。二、影响a的因素1. 搅拌对a的影响：可使气泡在液体中产生复杂的运动，延长停留时间，增大气体的截流率；搅拌的剪切作用使气泡粉碎，减少

32、气泡的直径；2. 表面张力：阻止气泡的变化和粉碎，使a3. 通气量：增大通气量可增加空气的截流率，使a。但当增大到一定程度，若不改变搅拌速度，会降低搅拌功率，甚至发生空气“过载”现象，导致气泡的凝聚形成大气泡三、影响kla的因素1) 设备参数：发酵罐的形状结构、搅拌器、挡板、空气分布器等2) 操作条件：通气表观线速度ws、搅拌转速n、搅拌功率pw、发酵体积v、液柱高度hl3) 发酵液性质：发酵液的密度、粘度、界面张力、扩散系数dl呼吸强度intensity of respiratory/ oxygen quotient 耗氧速率oxygen uptake rate 临界氧浓度critical

33、value of dissolved oxygen concentration 氧饱和度oxygen saturation 体积溶氧系数volumetric mass-transfer coefficient 搅拌agitate 通气量ventilatory capacity 氧传递系数 oxygen transfer coefficient 氧传递效率 oxygen transfer efficiency第六章名词解释 1. 微生物发酵机理 ：微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律2. 代谢控制发酵 ：人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用中间代谢产物过量积累，3. 生

34、物氧化 ：生物氧化就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。4. 组成酶： 是菌体生长繁殖所必须的酶系，它的产生一般不受培养基成分的影响。5. 诱导酶 ：是仅当培养基中含有一定量的诱导物（一般为酶的底物或底物类似物）时才能形成，以适应底物的特殊需要。6. 酶的合成阻遏 ：在某些代谢途径中，末端产物因过量会 阻遏酶 的合成，由此来调节代谢速率，减少末端产物生成。这种现象称为酶合成阻遏，7. 末端代谢产物阻遏 ：由于某代谢途径中的末端产物过量累积而引起酶合成的阻遏（反馈 ），称为末端产物阻遏。8. 分解代谢产物阻遏 ： 当微生物细胞所处的环境中，同时存在可供利用的两种底物时，一种先被利用或利

35、用较快的底物会阻遏与另一种底物有关酶的合成称为分解代谢产物阻遏。9. 葡萄糖效应 ：葡萄糖的分解代谢产物阻遏了分解利用乳糖等其他糖类的有关酶的合成，如大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，它首先分解利用葡萄糖，而不利用乳糖。只有当葡萄糖几乎消耗完后才开始利用乳糖。因此这种阻遏又称为葡萄糖效应。10. 调节酶 ：是指对代谢途径的反应速度起调节作用的酶。它们的分子一般具有明显的活性部位和调节部位。位于一个或多个代谢途径内的一个关键部位的酶，它的活性可因调节剂结合而改变。有调节代谢反应的功能，调节酶一般可分为别构酶和共价调节酶。11. 能荷 ：是一个人为设定的，能表示细胞能量状态的参数，是产生

36、或利用高能磷酸根的代谢途径的主要调节因素。12. 同工酶：来源于同一种系、机体或细胞的同一种酶具有不同的形式。催化同一化学反应而化学组成不同的一组酶。13. 初级代谢产物 ：是指微生物产生的，生长和繁殖所必须的物质，如蛋白质、核酸等。14. 次级代谢产物 ：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质。15. 分叉中间体 ：糖代谢中间体，既可用来合成初级代谢产物，又可以用来合成次级代谢产物的中间体，如丙二酰coa16. 糖酵解 ：葡萄糖经过1，6-二磷酸果糖生成3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再降解生成丙酮酸并产生atp的代谢过程。17. 巴斯德效应 ：在好氧条件下，酵母发酵能力降低的现

37、象。问答题 1. 生物氧化的形式、过程和功能 答：生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或失去电子三种；生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三个阶段 生物氧化的功能则有产能（atp）、产还原力h和产小分子中间代谢物三种。2. 操纵子学说解释酶的诱导机制 答：3. 大肠杆菌色氨酸操纵子 答：trp操纵子是由一个启动子和一个操纵基因区组成。该操纵基因控制一个编码色氨酸生物合成需要的5种蛋白的多顺反子mrna的表达。4. 葡萄糖效应，解释二次生长现象 5. 乳糖操纵子 答：大肠杆菌中控制半乳糖苷酶诱导合成的操纵子。包括调控元件p(启动子)和o(操纵基因)，以及结构基因la

38、cz(编码半乳糖苷酶)、lacy(编码通透酶)和laca(编码硫代半乳糖苷转乙酰基酶)。在没有诱导物时，调节基因laci 编码阻遏蛋白，与操纵基因o 结合后抑制结构基因转录；乳糖的存在可与lac阻遏蛋白结合诱导结构基因转录，以代谢乳糖。6. 代谢的人工控制的方法 答：在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的代谢产物，必须人为地打破微生物细胞内代谢的自动调节机构，使代谢朝人们所希望的方向进行，这就是所谓的代谢的人工控制。采用遗传学和生物化学方法实现。1) 遗传学方法：通过改变微生物遗传物质从根本上大批微生物原有的代谢控制机制。2) 生物化学法 添加前体绕过反馈控制点 添加诱导剂 发酵与分离过程耦合

39、 控制细胞膜的通透性 控制发酵的培养基成分7. 初级代谢和次级代谢的调节方式有哪些？ 答：初级代谢的调节方式1) 产能代谢的调节：能荷调节2) 核蛋白体合成的调节3) 氨基酸、核苷酸合成代谢的调节次级代谢的调节方式1) 初级代谢对次级代谢的调节2) 碳代谢物的调节作用3) 氮代谢物的调节作用4) 磷酸盐的调节作用5) 次级代谢中的诱导作用及产物的反馈作用6) 次级代谢中细胞膜透性调节8. 提高初级代谢产物和次级代谢产物的方法有哪些？ 答：提高初级代谢产物产量的方法1) 使用诱导物2) 除去诱导物选育组成性产生菌3) 降低分解代谢产物浓度，减少阻遏的发生4) 解除分解代谢阻遏筛选抗分解代谢阻遏突

40、变株5) 解除反馈抑制筛选抗反馈抑制突变株6) 防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株7) 改变细胞膜的通透性8) 筛选抗生素抗性突变株9) 选育条件抗性突变株10) 调节生长速率11) 加入酶的竞争性抑制剂提高次级代谢产物产量的方法次级代谢产物：细胞生长不必需的，无明显生理功能的微生物代谢产物。1) 补加前体类似物2) 加入诱导物3) 防止碳分解代谢阻遏或抑制的发生4) 防止氮代谢阻遏的发生5) 筛选耐前体或前体类似物的突变株6) 选育抗抗生素突变株7) 筛选营养缺陷型的回复突变株8) 抗毒性突变株的选育9. 糖酵解途径的特点及其调节机制 答：特点为糖酵解途径是单糖分解的一条重要的途径

41、，它存在于各种细胞中，他是葡萄糖有氧、无氧分解的共同途径；糖酵解途径的每一步都是由酶催化的，其关键酶有己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶；当以其他糖类作为碳源和能源时，先通过少数几步反应转化为糖酵解途径的中间产物，这是从葡萄糖合成细胞组成城根的标准反应序列同样有效。调节机制为糖的调节主要是能荷的控制，就是受细胞内能量水平的控制。在生物体内atp和adp是有一定比例的。由于细胞内维持一定的能荷，对糖酵解进行由此奥的调节。当体系中atp含量高时，atp已知磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，使糖酵解减少。但需能反应加强时，atp分解为adp和amp，aip减少，adp、amp增加，aip的抑制作用被解

42、除，同时adp、amp激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，使6-磷酸葡萄糖、1，6-二磷酸果糖、3-磷酸甘油醛浓度增加，他没都是丙酮酸激酶的激活剂，使糖酵解加快。10. 甘油发酵的机制，如何使甘油大量积累 答：酵母菌在无氧条件下所生成的乙醇是由乙醛获得了氢。如果改变条件，使乙醛这个中间产物不存在，那么酵母菌就不会产生乙醇。这样就使乙醛不能作为受氢体，而迫使磷酸二羟丙酮作为受氢体，在a-磷酸甘油脱氢酶（nad+为辅酶）催化下生成a-磷酸甘油，a-磷酸甘油水解便生成a-甘油。积累方法：加入某种抑制剂，亚硫酸盐法；改变发酵条件，碱法。11. 比较同型乳酸发酵和异型乳酸发酵的异同 答：相同点是产物都是乳酸，都

43、有atp的生成，都是无氧反应；不同点是同型产物只有乳酸而异型产物除乳酸外还有乙醇和co2，两者的发酵菌种不同，发酵机制不同，发酵途径不同， emp途径中丙酮酸作为受氢体，被还原为乳酸，异型途径有两个hmp途径和双歧途径。12. 说明甲烷发酵的机理和其三个阶段 答：即历史厌氧菌将糖类、脂肪、蛋白质等股杂的有机物最终分解成甲烷和co2。三个阶段 第一阶段是有机聚合物水解生成单体化合物，进而分解成个各种脂肪酸、co2和氢气；第二阶段是各种脂肪酸进行反解生成乙酸、co2和氢气；第三阶段是由乙酸和co2氢气反应生成甲烷。13. 说明柠檬酸发酵的生物合成途径及其代谢调节积累机制 答：葡萄糖经emp途径生成

44、丙酮酸，丙酮酸在悠扬的条件下，一方面氧化脱羧生成乙酰coa，另一方面丙酮酸所画生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰coa在柠檬酸合酶的作用下所和生成柠檬酸代谢调节积累机制：由锰缺乏抑制了蛋白质的合成，而导致细胞内的nh4+浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链不产生atp，这两方面分别解除了对磷酸果糖激酶的代谢调节，促进了emp途径畅通；又组成性的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸；在控制fe2+含量的情况下，顺乌头酸酶活性低，从而使柠檬酸积累；丙酮酸氧化脱羧生成乙酰coa和co2固定两个反应平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节增强了合成柠檬酸能力；柠檬酸积累增多，ph低，在低ph时，顺乌头酸酶和异柠檬脱氢酶失

45、活，从而进一步促进了柠檬酸自身的积累。14. 介绍氨基酸的分类、细胞内氨基酸合成的特点及其大量积累的方法。 答：谷氨酸族、天门冬氨酸族、丙酮酸族、丙糖族、芳香族、核糖族。特点：发酵所产生的产物-氨基酸，都是微生物的中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制，氨基酸发酵的关键是取决于其控制机制是否能够被解除，是否能打破微生物的正常代谢调节，人为地控制微生物的代谢。 积累方法：控制发酵的环境条件控制细胞渗透性控制旁路代谢降低反馈作用物的浓度消除终产物的反馈抑制与阻遏作用促进atp的积累，以利于氨基酸的生物合成。15. 谷氨酸的生物合成途径及其调节机制 答：合成途径 图6-13；调节机制：

46、图3-34，emp途径，hmp途径，tca、dca和co2固定作用，氨的导入、细胞膜通透性控制发酵机理fermentation mechanism 代谢控制发酵metabolic control fermentation糖酵解glycolysis巴斯德效应pasteur effectemp途径/糖酵解途径embden-meyerhof pathwayhmp途径/磷酸己糖途径hexose monophosphate pathwayed途径/ entner-doudoroff pathwaypk途径/磷酸戊糖途径phosphopentose pathwaytca循环/三羧酸循环tricarboxy

47、lic acid cycledca循环/乙醛酸循环glyoxylate cycle嘌呤核苷酸purine nucleotide嘧啶核苷酸pyrimidine nucleotide新陈代谢metabolism合成代谢anabolism分解代谢catabolism能量代谢energy metabolism生物氧化biological oxidation呼吸respiration无氧呼吸anaerobic respiration发酵fermentation组成酶constitutive enzyme诱导酶inducible enzyme诱导induction阻遏repression阻遏物repres

48、sor末端代谢产物阻遏terminal repression操纵子operon操纵基因operator/operator gene调节基因regulatory gene阻遏蛋白repressor protein结构基因structural gene分解代谢产物阻遏catabolite repression葡萄糖效应glucose effect/glucose repression调节酶regulatory enzyme激活剂activator抑制剂inhibitor效应物effector能荷energy charge反馈调节feedback regulation反馈控制feedback con

49、trol协同或多价反馈控制concerted feedback control/polyvalent feedback control合作反馈控制cooperative feedback control积累反馈控制accumulative feedback control顺序反馈控制sequential feedback control同工酶控制isoenzyme feedback control反馈抑制feedback inhibition营养缺陷型突变株auxotrophic mutant初级代谢产物primary metabolite次级代谢产物secondary metabolite分

50、叉中间体forked intermediate metabolite调节机制regulatory mechanism厌氧发酵anaerobic fermentation酒精发酵alcoholic fermentation杂醇油fusel oil高级醇higher alcohol糠醛furfurol/furfural/furfuraldehyde甲醇methanol甘油发酵glycerin fermentation同型乳酸发酵homolactic fermentation异型乳酸发酵heterolactic fermentation甲烷（沼气）发酵methane fermentation/mas

51、h gas fermentation好氧发酵aerobic fermentation有机酸发酵organic acid fermentation柠檬酸发酵citric acid fermentation氨基酸发酵amino acid fermentation谷氨酸发酵glutamic acid fermentation核酸类发酵nucleic acid fermentation抗生素发酵antibiotic fermentatio第七章名词解释1. 发酵动力学:2. 本征动力学/微观动力学3. 反应器动力学/宏观动力学4. 分批发酵:采用单罐深层分批发酵,机制一次性装入罐内,在适宜条件下接种进

52、行反应,经过一定时间后,将全部反应物取出。5. 补料分批发酵：是指在分批发酵培养过程中，间歇或连续地不加新鲜培养基。6. 连续发酵：是在微生物培养到对数生长期是在发酵罐中一方面以一定速度连续不断地流加新鲜培养基，另一方面又以同样速度连续不断地将发酵液排出，是发酵罐中微生物的生长和代谢活动始终保持旺盛的稳定状态，而ph、温度、营养成分浓度、溶解氧等都保持一定，噬菌体维持在恒定生长速率下生长和发酵。7. 恒浊器：8. 恒化器问答题1. 分批发酵、补料分批发酵、连续发酵的操作形式及其优缺点答：分批培养 在发酵开始时将微生物接种如一灭菌的新鲜培养基中，在适宜条件下培养，在整个培养过程中，除氧气的供给、

53、发酵尾气的排出、消泡剂的添加和控制ph需要加入碱或酸外，整个培养系统与外界没有其它物质交换。优点是可进行少量多品种的发酵生产；发生染菌一终止操作；当条件发生变化或需要新产品时，以改变处理对策；对原料要求较粗放。缺点是培养基易积累有毒代谢物；菌体浓度不易维持；已出现阻遏效应。不了分批发酵 在分批培养的过程中，取出一定体积的培养液并间歇或连续的不加新鲜培养基。优点是发酵系统中维持很低的机制浓度，可以除去快速利用探源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不置加剧供氧矛盾；避免培养基积累有毒代谢物；不需要严格无菌条件；不会产生菌种的老化和变异。连续发酵 是在微生物培养到对数生长期是在发酵罐中一方面以一定

54、速度连续不断地流加新鲜培养基，另一方面又以同样速度连续不断地将发酵液排出，是发酵罐中微生物的生长和代谢活动始终保持旺盛的稳定状态，而ph、温度、营养成分浓度、溶解氧等都保持一定，噬菌体维持在恒定生长速率下生长和发酵。优点是提供了微生物在很定状态下高速生长的环境，便于进行微生物的代谢、生理、生长、和遗传特性的研究；在工业生产上可减少分批发酵中的清洗、装料、消毒、接种、放罐等操作时间，提高生产效率；中间即最终产物的生产稳定产物质量比较稳定；可作为分析微生物的生理、生态及反应机制的有效手段；设备投资少，便于自动化。缺点是长时间培养菌种易变异，发酵过程易染菌；型加入的培养基与原培养基不易完全混合，影响

55、培养基和营养物质的利用；必须和整个作业的其它工序一致；手率和产物浓度比分批法稍低。2. 乙醇为基质，好养培养酵母，反应方程为c2h5oh+ao2+bnh3c（ch1.75n0.15o0.5）+dco2+eh2o，呼吸商rq=0.6。求个系数a、b、c、d、e。3. 以葡萄糖为基质在如下条件进行具有反馈的连续操作。v1m3；f0.1 m3h；yx/so.158gg(以细胞葡萄糖计)；s010kgm3；r0.8；g1.5。已知微生物反应可以用monod方程来表示，其中max0.41h-1；ks0.22 kgm3，求比生长速率，反应器内基质浓度s和菌体浓度x和分离装置出口处的菌体浓度x。图1 具有反

56、馈的单级连续培养系统3. 葡萄糖为碳源进行酿酒酵母培养，呼吸商为1.04，氨为氮源。消耗100mol葡萄糖和48 mol氨，生成菌体48 mol、二氧化碳312 mol和水432 mol。求氧的消耗量和酵母菌体的化学组成。5. 求青霉素连续发酵的稳定状态下最大菌体生成速度(dx)max及此时的稀释率dopt，菌体浓度xopt和基质浓度s。已知（菌体生长可用monod方程表达）s0=30g/l，yx/s=0.45第八章名词解释 生物反应器 ：利用生物催化剂为细胞培养（或发酵）或酶反应提供良好的反应环境的设备，通常称为发酵罐或酶反应器。问答题 1. 设计反应器设计要遵循的原则有哪些？设计目标有哪些

57、？ 答：原则：生物反应器应具有适宜的径高比。满足不同生物体生长代谢的溶氧和厌氧需求；目标: 2 发酵罐的放大的方法有哪些？ 答：主要有经验放大法、因次分析法、数学模拟法等第九章1. 呼吸商问答题结合课程所学请你谈谈发酵过程工艺参数控制（如温度、ph值、溶解氧及泡沫等）对发酵的影响及其控制策略？温度对发酵的影响及其控制对发酵的影响。影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制，影响发酵液的理化性质，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。如何控制。工业生产上所用的大发酵罐在发酵过程中一般不需要加热，以发酵中释放了大量的发酵热需要冷却的情况较多，将冷冻水或冷冻盐水融入发酵罐的夹层或蛇形管中