华南理工大学生物化工复试初试题

一、菌种1、菌种常用保存方法：定期移植低温保藏法，液氮超低温保藏法，甘油低温保藏法，沙土管保藏法、麸皮保藏法、蒸馏水保藏法2、菌种衰退的可能缘由及防止的方法。如何复壮?菌种衰退的缘由可能有：①菌种的保藏不妥②菌种的生长要求没有的得到满足③另外菌种的连续传代和基因突变也是其退化的缘由防止菌种衰退的方法：①把握传代次数，尽量避开不必要的移种②尽可能满足其养分条件、培育条件，避开有害因素引起菌种衰退③利用不易衰退的细胞移种传代，承受幼龄菌接种④承受有效的菌种保藏方法⑤讲就菌种选育技术⑥定期进展分别纯化，对相应的指标进展检查也是有效防止菌种衰退的方法复壮的方法：①分别复壮；即把退化的菌种，重进展遗传育种，从中再选出高产而不易退化的稳定性较好的生产菌种。②假设单菌落分别不行，可转变培育条件，或两者结合进展复壮；③变因素处理，再进展单菌落分别；④淘汰法，将衰退菌种进展确定的处理〔如药物，低温、高温等的。⑤遗传育种法。即把退化的菌种，重进展遗传育种，从中再选出高产而不易退化的稳定性较好的生产菌种。3、菌种保藏的原则：制造一个有利的休眠环境，即微生物生长生殖和代谢受抑制且不易突变的环境二、培育基1、培育基的养分成分：碳源、氮源、无机盐、特别生长因子、水2、发酵过程中承受的碳源、氮源有哪些，功能是什么？碳酸气碳源： 淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等石油、正构石蜡、自然气醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品碳源的功能是：供给能量、构成菌体、代谢产物的物质根底；豆饼或蚕蛹水解液、味精废液氮源 玉米浆、酒糟水等有机氮尿素、硫酸铵、氨水、硝酸盐等无机氮、气态氮氮源的功能是：构成菌体、含氮代谢物；3、淀粉水解常用方法：酸解法，酶解法和酸酶结合水解法，4、淀粉水解时为削减副产物的生成可承受的方法和缘由？应选用双酶水解法，其理由为双酶水解法具有以下的优点：①淀粉水解是在酶的作用下进展的，酶解的反响条件比较温存。②酶作用的专一性强，淀粉的水解副反响少，因而水解糖液纯度高，淀粉的转化率高。③可在较高淀粉乳浓度下水解。④用酶法制得的糖液颜色浅、较纯洁、无苦味、质量高，有利于糖液的精制。5、提高淀粉的水解速度可承受的方法和缘由。提高水解的速度可以承受酸水解法，酸水解法具有一下的优点：①生产的方法简洁易行，对设备的要求简洁②水解的时间短三、灭菌1、常用灭菌法：干热、湿热、射线和化学药品等2、表示微生物热死规律的定律是：对数残留定律，公式是？-微生物的热死规律:0θ=1/kInN/N 〔残留菌数N→0θ→∞〕0θ θk——反响速度常数，表示微生物耐热性一样温度下，k值越小的微生物越耐热一般取N≈0.001个杂菌,1000次允许有一个菌存在.θ四、发酵机制1、糖酵解2ATPEMP2ATP，那么由丙酮酸到最终产物有两个途径：好氧和厌氧。厌氧时释放出的能量包括ATP的产生格外的少，好氧时就会大量的产生能量。葡萄糖在厌氧发酵时快速的生成产物，在好氧条件下消耗很慢。2、酒精巴斯德效应:中把握氧气的量，以及茎高比小的。依据酒精发酵，其主要副产物-杂醇油是饮酒导致头痛的缘由，发酵时如何降低杂醇油的生成？菌种：酵母的杂醇油生成量主要与醇脱氢酶的活性亲热相关，该酶的活力大，杂醇油生成量大。但承受缺少支链氨基酸的含氮氨基转移酶基因的工程菌株或者选育支链氨基酸〔亮氨酸或者异亮氨酸〕养分缺陷型突变菌株可以显著的降低高级醇的产量。培育基：培育基中氮的含量高，则形成杂醇油的量少，杂醇油总的形成量因氮水平高而降低、适当加大酵母接种量，削减酵母在发酵过程中的增殖倍数，少消费一些氨基酸，也是削减杂醇油生成的途径。发酵条件：一般发酵的饿温度越高，高级醇生成的量高，通风有利于高级醇的生成。因此要降低杂醇油的生成需要时温度是确定范围内降低，且避开通风。严格把握发酵温度，尽量避开酵母醪在比较高的温度下进展酒精发酵．乙醇发酵过程中，为什么O2会影响乙醇生成？给出解释？乙醇发酵是一个厌氧的发酵过程，其发酵机制是：在酵母体内，葡萄糖经酵解途径，生成丙酮酸，在无氧条件下，在丙酮酸脱羧酶催化作用下，丙酮酸生成乙醛。乙醛在乙醇脱氢酶及辅酶〔NAD〕的作用下，成为受氢体，被复原成乙醇。葡萄糖＋2ADP+2磷酸 2乙醇+2CO2＋2ATP+104.600kJ。当在发酵的过程中有氧存在时，酵母便会进展有氧途径将生成CO2和H2O。由此降了发酵的效率乙醇发酵过程中，甘油形成的缘由是什么？甘油发酵就是在乙醇发酵时添加乙醛固定剂如亚硫酸钠等，则在发酵过程中乙醛被固定，因此不生成乙醇。而甘油醛-3-磷酸由异构化作用，变为二羟基丙酮磷酸，通过甘油-1-磷酸而成甘油。甘油发酵就是在乙醇发酵时添加乙醛固定剂如亚硫酸钠等，则在发酵过程中乙醛被固定，因此不生成乙醇。而甘油醛-3-磷酸由异构化作用，变为二羟基丙酮磷酸，通过甘油-1-磷酸而成甘油。3、乳酸同型：葡萄糖通过EMP途经，并且只单纯产生两分子乳酸的发酵；同型：葡萄糖通过EMP途经，并且只单纯产生两分子乳酸的发酵；异型：葡萄糖经HMP酵。4、柠檬酸柠檬酸发酵时，暂停通风会降低柠檬酸产量的缘由〔柠檬酸发酵对氧的需求量、消耗量很大〕乙酰CoA和草酰乙酸生成柠檬酸的过程中要应经一个氧原子，因此氧也可以堪称柠檬酸生物合成的底物①氧是发酵过程〔EMP途径和丙酮酸脱氢〕生成的NADH2重氧化时所需ATP积存，侧呼吸链ATP当缺氧时，只要很短时间中断供氧就会导致此侧呼吸链不行逆的失活，使ATP积存，柠檬酸积存急剧削减。〔副产物少，能够生成的浓度高，浓度高分别本钱降低。分析途EMPCO2，因此在这个CO2跑得多，生成率就会降低。两个丙酮酸生成一个柠檬酸。要求简洁，但是有理〕EMPCoA，另一方面丙酮酸羧化形成草酰乙酸，而草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。为了提高柠檬酸生成的机理，就要加强途径1、9、2而减弱途径10、3、8.10CO29.10，可以通过降低PEP羧激酶的含量或者活性，以及通PEP羧激酶缺失或者活力大大降低的菌种。从途径中可以看出要积存大量的柠檬酸就要阻断TCA性来实现。由于顺乌头水合酶需要二价铁离子，因此可以通过铁氰化钾等络合剂可以时铁离子生成络合物，是反响中的铁离子削减，从而使该酶的活性降低或者失活，或者通过诱变育种等方法获得顺乌头水合酶缺失或活力大大降低的菌种，从而积存柠檬酸。向发酵液中添加一些激活剂来提高上述1、9、2几个酶的活性〔如钾离子科技激活丙酮酸羧化酶、柠檬酸合成酶的活性，添加抑制剂来减弱3.的活性。ATP的侧系呼吸链→解除对磷酸果糖激酶的抑制→EMP途径顺畅。pH值有利于积存柠檬酸.还可以通过极影工程的方法来改造菌种5GAGA发酵过程中，DCADCA循环？〔DCA这个环，需要的时〕DCA循环〔DCATCAC4二羧酸的补充，特别是以醋酸和乙醇为原料的谷氨酸发酵，它是C4二羧酸的唯一补充来源，另一方面也作为能量供给来源的末端氧化系〔DCA循环还供给生物生长生殖的中间产物GADCAGAα-酮戊二酸进展，从而有利于GA的积存。A关闭：当生物素浓度低时L,可关闭循环。解除乙醛酸、草酰乙酸对异柠檬酸脱H酶抑制。DCA循环的开启：生物素浓度高时对异柠檬酸裂解酶有激活作用,可启动DCA循环。GAGA的菌种〔依据菌种的代谢机制考虑如何选用〕谷氨酸的分泌受到细胞膜的把握，依据细胞膜的成分来选育高通透的菌种。继生物素缺陷型、油酸缺陷型、甘油缺陷型、温度敏感突变株等。α-TCA循环，因此选育菌种时需要选育α-酮戊二酸到琥珀酸渗漏型的菌株。削减生物素的量还可以使其更多的朝着EMP途径方向进展，加快糖的代谢。6、其它氨基酸依据黄色短杆菌赖氨酸、苏氨酸生物合成调整机制，分析如何选育高产赖氨酸或苏氨酸的菌种？〔看书理解〕〔生产需要打算选育的菌种的类型〕用高丝氨酸养分缺陷型突变株(Hser-)条件解除〔Thr+Lys)AK的协同反响抑制Hser-不能合成高丝氨酸，进而不能合成苏氨酸和蛋氨酸，在补给适量的高丝氨酸〔或苏氨酸和蛋氨酸〕的条件下，可大量积存赖氨酸。应用渗漏突变株(leakagemutant) 解除反响抑制Hserl解除〔Thr+Lys〕AK的协同反响抑制：Hserl细胞能合成Hser，但合成的量仅能维持细胞的最低生长，胞内的浓度达不到进展反响调整的浓度。应用抗反响调整突变株解除反响调整〔构造类似物抗性突变株〕抗反响调整突变株：是指一种对反响抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型突变株，或兼而有之的突变株。构造类似物analog〔antimetabolite〕是一种与初级代谢产物构造类似但缺乏生理功能的化合物。应用养分缺陷型回复突变解除反响抑制7、抗反响调整突变株，渗漏缺陷型菌株，反响阻遏，反响抑制，温度敏感突变株，代谢把握发酵〔底物与产物的浓度都有影响〕抗反响调整突变株是指一种对反响抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株，或兼而有之的菌株。渗漏缺陷型菌株：能够很少量的获得某种代谢产物的菌株。反响阻遏：主要在合成代谢途径中，终产物或其衍生物对该途径上一个或多个酶形成的抑制作用反响抑制：是指最终产物抑制作用，即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的活性调整代谢把握发酵+它是利用遗传学或其它生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核酸〔 DNA〕的分子水平上，转变和把握微生物的代谢，使有用的代谢产物大量生成、积存的发酵技术。四、次级代谢试述次级代谢产物在发酵后期才大量生成的可能缘由？次级代谢产物是以初级代谢产物为前体而合成的，它还受到初级代谢的调整。第八章发酵动力学1、发酵动力学的目的：通过发酵动力学的争论来进展最正确发酵工艺条件的把握。2、能量生长偶联型与能量生长非偶联型：当构成菌体的材料充分时，菌体的生长受制于ATP的供给，这种生长就是能量偶联型生长；反之，在ATP供给充分，而合成细胞的材料受限制时，这时的生长就是能量生长非偶联型，即与ATP供给无关。此时，大量的ATPATP酶的作用下被降解，以热能的形式释放出大量的热量形成发酵热特别上升。Y

可表示为：ATPYATP

碳源对菌体的得率消耗1mol碳源由分解代谢产生的ATPmol数1molATP10g左右菌休量；非能量偶联型生长，大大低于10g；3、分批发酵生长动力学类型：生长偶联型：产物直接来源于产能的初级代谢〔自身生殖所必需的代谢，菌体生长与产物形成不分开。局部生长偶联型：产物也来源于能量代谢所消耗的基质，但产物的形成在与初级代谢分开的次级代谢中，出现两个峰，菌体生进步入稳定期，消灭产物形成顶峰。非生长偶联型：产物是在基质消耗和菌体生长之后，菌体利用中间代谢反响来形成的，即产物的形成和初级代谢是分开的。4、连续发酵动力学：细胞的物料平衡：流入的细胞–流出的细胞+生长的细胞–死亡的 细胞=积存的细胞Fx F dx0 xxxV V dt在发酵稳定时：µ=D基质物料平衡：流入–流出–生长消耗–维持生命需要–形成产物的消耗=积存的养分物一般条件下，基质用于维持生命和产物形成的消耗相对较少，可以无视；则上式可写为：F FS

恒定时：

xxSxSV 0 V Y dt dt 0 YxSxS第九章发酵供给1、耗氧速率是指单位体积培育液在单位时间内的吸氧量，用r表示，单位是mmol/〔L.h〕溶氧速率：在发酵的过程中应使耗氧速率等于溶氧速率。供氧与耗氧必需保持平衡，此时可用下式表示：2、发酵过程中溶解氧的变化〔P160〕在发酵前期，产生菌大量的生殖，需氧量不断的增大，此时需氧量超过供氧量，是溶解浓度明显的下降，消灭一个低峰，产生菌的摄氧量同时消灭一个顶峰，发酵液中菌浓也不断的上升，消灭一个顶峰。这说明产生菌这处于对数生长期。过了生长阶段，需氧量有所削减，溶氧经过一段时间的平衡阶段或随之上升后，就开头形成产物，溶解氧也不断的上升。发酵中后期，对于分批发酵来说，溶氧变化小。在生产的后期，由于菌体年轻，呼吸强度减弱，溶氧也会逐步的上升，一旦菌体自溶，溶氧更会明显的上升。在发酵的过程中，有时溶氧消灭明显的降低或者明显的上升的特别变化，常见的是溶氧下降。造成特别变化的缘由有两方面：耗氧或者供氧消灭了特别或者发生了障碍。可能有一下一个方面的缘由1〕可能使溶解氧在较短时间内下降到接近0.〔2〕菌体代谢发生特别现象，需氧量增加，使溶氧下降〔3〕某些设备或者工艺把握发生故障变化。引起溶氧下降，如搅拌功率变小或者搅拌速率变慢。3、影响氧传递速率的主要因素(P165)搅拌：能把大的空气气泡打成笑得气泡，增加比外表积，且小的气泡比大的气泡上身速度慢，引起增加爱接触时间。同时使液体做涡流运动也增加了接触的时间。等空气线速度：溶氧系数与空气线速度有关，当增加通风量时，空气线速度增加，从而增大溶氧空气管的分布：空气管的分布形式，喷口直径及管口与管底距离的相对位置对溶解氧有较大的影响，在发酵过程中承受的分布装置有单管、多孔环管及多孔分支管等几种。氧的分压，增加氧的分压可以增加溶氧。增加罐压或者氧的含量都可以发酵罐内液柱的高度：一般不增加功率消耗和空气流量时，增加发酵液的体积会使通风效率降低，特别是在通风量较小时更为显著。发酵罐的体积：通常发酵罐体积大的氧利用率高，体积小的氧利用率低。发酵液的物理性质：特别是粘度，外表张力、离子浓度等的影响比较的大。4、传质理论，双模理论(163)第十章 发酵过程的把握1、发酵热发酵热包括生物热、搅拌热、以及蒸发热、辐射热2、温度对发酵的影响温度对微生物的影响不仅表现为对菌体外表的作用，而且因热平衡关系，热量传递到菌体内，对菌体内部全部的物质与构造都有作用。温度直接影响酶的反响，而影响生物体的生物活动。对于植物来说，温度不但打算一种微生物的生长发育旺盛与否，而且打算其是否能够生长发育。高温之所以能够杀菌，主要是由于高温能使蛋白质变性或凝固，微生物体中蛋白质的含量很高，由于高温促使微生物蛋白质变性，同时也破坏了酶活性，从而杀死微生物。微生物对低温的抵抗力一般比高温强。低温只能抑制微生物的生长，其致死作用较差。各种微生物在确定的条件下都有一个最适的生长温度范围，在此温度范围内，微生物的生殖最快。大多数微生25~27摄氏度，细菌的最适生长温度大多比霉菌的高。生长周期就缩短；另一方面，不同生长阶段的微生物对温度的反响不同，处于缓慢期的细菌对温度的影响格外的敏感，将其置于最适温度四周，可以缩短其生长的缓慢其期和孢子萌发的时间。从一般适温菌来看，在最适温度范围内，提高对数生长期的培育温度，既有利于菌体的生长，又可避开热作用的破坏。温度对发酵的影响是多方面的。温度能影响酶系组成及酶的特性，同一菌种的生长和积存代谢产物的最适温度〔P190〕最适合发酵产物的形成，反之。3、PH如何影响发酵PHPHPHPH值偏PH2~3PH接近中性时，则生成草酸〔转变了微生物的代谢途径。PH对微生物的生长生殖和代谢产物形成影响主要缘由有：发酵液PH值的转变，使微生物细胞原生质膜的电荷发生转变PH值直接影响酶活性发酵液的PH影响PHPH的代谢过程中，自身有造成其最适生长PH值的力气，但外界条件发生巨大变化时，PH值将会不断的波动。但凡导致酸性物质生成或者释放，碱性物质的消耗都会引起发酵液PH的降低；反之。PHPH有四种状况〔略〕发酵过程中PH值达不到要求时，可以通过一下方法调整PH值：流加碳酸钙法、氨水流加法，尿素流加法〔国内普遍承受。调整培育基的原始pH值；或参与缓冲剂；假设使盐类和碳源的配比平衡则不必加缓冲剂。在发酵过程中加弱酸或弱碱进展调整，合理地把握发酵条件尤其是通气量。进展补料调整。此方法能调整pH值，又能补充养分提高产率，是较好的方法。4、泡沫的把握泡沫的危害：装料系数减小；不加把握，会造成排气管有大量的逃液损失，泡沫升到灌顶有可能从封轴渗出，增加污染杂菌的时机；泡沫严峻时还会影响通气搅拌的正常运行，阻碍菌体的呼吸，造成代谢特别，最终导致产物量下降或菌体的提前自溶，后以过程还会促成更多的泡沫产生。微生物工业上消退泡沫常用的方法有两种：化学消泡和机械消泡。消泡效果好，作用快速牢靠，尤其是合成消泡剂效率高，用量少，安装测试装置后简洁实现自动把握等。消泡剂选择的依据：消泡剂必需是外表活性剂，具有较低的外表张力，消泡作用快速，效率高。消泡剂在气—亲水性。消泡剂在水中的溶解度小，以保持其长期消泡和抑制泡的性能对发酵无毒，对人畜无害，不被微生物同化，对菌体生长和代谢无影响，不影响产物的提取和产品的质量。不干扰溶解氧、PH值等测定仪表的使用，最好不影响氧的传递。消泡剂的分类：自然油脂类；高级醇、脂肪酸和酯类；聚醚类；硅酮类机械消泡是一种物理作用，靠机械猛烈振动、压力的变化、促使气泡裂开，或借机械力将排解气体中的液体加以分别回收。其优点是不用在发酵液中参与其他的物质，节约原料，削减由于参与消泡剂所引起的污染时机。但是机械消泡装置选择的依据：动力小；构造简洁；结实耐用；清扫杀菌简洁；修理保养费用少。十一章工业发酵染菌的防治1青霉素的发酵过程〔易污染细短产气杆菌〕肌苷或肌苷酸的发酵过程〔易污染芽孢杆菌〕柠檬酸的发酵过程〔pH低，易污染青霉菌〕谷氨酸的发酵过程(噬菌体污染〕2种子培育期染菌：当觉察种子受污染均应灭菌后弃去，并对种子罐，管道进展检查和彻底的灭菌发酵前期染菌：假设养分成分消耗不多，应快速重灭菌，补充必要的养分成分〔假设体积太大可以放出局部受污染的发酵液。重接种发酵发酵中期染菌：尽力做到早觉察，快处理。处理方法应依据各种发酵的特点和具体状况来定。如抗生素发酵，可将另一发酵罐发酵正常、单位高的发酵液的一局部输入染菌罐中，以全都杂菌的生殖发酵后期染菌：假设染菌量不大，可连续进展发酵；如污染严峻，破坏性较大，可实行措施提前放罐。3种子培育特别：菌体生长缓慢、菌丝结团、菌体粘结发酵特别：菌体生长差、pH值过高或过低、溶氧水平特别、泡沫过多、菌体浓度过高或过低4造成发酵染菌的缘由有很多，且常因工厂不同而有所不同，但设备渗漏、空气净化达不到要求、种子带菌、培养基灭菌不彻底和技术治理不善等是造成各厂污染杂菌的普遍缘由。发酵染菌的规模分析大批量发酵罐染菌：假设在发酵前期，可能是种子带菌或者连消设备引起染菌；假设在发酵中期或者后期，且这些染菌类型一样，则一般是空气净化系统诸如系统构造不合理、空气过滤器失效等问题局部发酵罐染菌：假设在发酵前期，则可能是种子染菌，连消系统灭菌不彻底；假设是发酵后期染菌，则可能是中间补料染菌，如补料液带菌，补料管渗漏等。个别发酵罐连续染菌：大都是由于设备渗漏造成的，应认真检查阀门，