微生物工艺原理答案详细分析.doc

《微生物工程原理》思考题 一、 1.生物反应过程由几部分组成？以图示说明其典型过程。 (9-10) 1) 原料的预处理及培养基的制备 2）生物催化剂的制备 3）生物反应器及反应条件的选择 4）产品的分离与纯化 3.目前，微生物工程的应用主要包括哪几个领域？(10-11) 1）菌体细胞的发酵生产 2）酶制剂的发酵生产 3）代谢产物发酵生产（初级、次级） 4）生物转化作用 5）微生物特殊机能的利用（环境治理、生态平衡、金属回收） 二、 1.微生物工业对生产菌种有什么要求？(16) 1）原料廉价、生长迅速、目标产物产量高。 2）易于控制培养条件，酶活性高，发酵周期较短。 3）抗杂菌和噬菌体的能力强。 4）菌种遗传性能稳定，不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保证安全生产。 2.目前，发酵工业常用微生物主要为哪四大类? (15-16) 1）细菌——单细胞原核生物，二分分裂方式繁殖。常用：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌。用于生产淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸和肌酸等。 2）酵母菌——单细胞真核生物，以发芽式式繁殖。常用：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母。用于酿酒、制造面包、生产脂肪酶以及生产可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白等。 3）霉菌——生长在营养培养基上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌，以无性孢子和有性孢子进行繁殖。常用：根霉、毛霉、红曲霉、曲霉、青霉。用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及缁体激素等。 4）放线菌——原核生物，以无性孢子、菌丝片段繁殖。常用：链霉菌属、小单孢菌属和诺卡菌属等。可用来产生大量的抗生素。 其他：担子菌、藻类 3.工业抗生素产生菌都是放线菌吗？试举一、二例说明。 不是，霉菌中的青霉——青霉素、灰黄霉素 4.工业生产菌的菌种改良主要可采用哪些方法？(36) 1）杂交育种2）原生质体融合3）DNA重组 5. 什么是自然选育？(21)什么是诱变育种？自然选育和诱变育种的理论基础分别是什么？(自然突变，基因突变)自然选育的目的是什么？(21)主要包括哪两条途径？（22） 自然选育：在生产过程中，不经过人工诱变处理，根据菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程。自然选育的目的：打破菌的正常代谢，对菌进行调节控制，从而大量积累所需要的代谢产物。？两条途径：从自然界分离获得菌株和根据菌种的自发突变进行筛选而获得菌种。 从自然界分离新菌种一般包括：采样、增殖培养、纯种分离和性能测定。 诱变选育：一般采用物理、化学诱变因素使微生物DNA碱基排列发生变化，以使排列错误DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白结构变异，而使细胞功能发生改变。 诱变剂：物理（紫外线，快中子），化学（硫酸二乙酯，亚硝基胍） 6.什么是营养缺陷型？什么是原养型？营养缺陷型可以怎么表示？什么是基本培养基?什么是完全培养基？ 营养缺陷型：某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后,失去合成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力,必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖,这种突变型菌株称为营养缺陷型,相应的野生型菌株称为原养型。 营养缺陷型的表示：以所要求的营养物的头三个字母表示，如hom-，对应的野生型以hom+表示。 基本培养基：仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基。 完全培养基：凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或者半天然培养基。 7. 营养缺陷型有哪些应用？请举例说明。 此类突变体在理论研究和生产实践中都有重要意义，是作为研究代谢途径和遗传规律不可少的标记菌种，亦可直接用于生产氨基酸、核苷酸等代谢产物。高丝氨酸脱氢酶是合成苏氨酸过程中不可缺少的一种酶，不能合成高丝氨酸脱氢酶的黄色短杆菌，就不能合成苏氨酸。这就解除了苏氨酸等对天冬氨酸激酶的抑制作用，使黄色短杆菌能不断合成赖氨酸。 8. 什么是原生质体融合？(36)其理论基础是什么？(基因重组)与诱变育种相比，这种育种技术有何优点？(36) 原生质体融合：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体膜包裹着的球体（即原生质体）。 优点：能大大提高重组的频率，并扩大重组的幅度。 9. 菌种衰退的原因？(16)菌种退化的表现？(17)菌种退化的直接原因？(17) 在生产上，可采取哪些措施防止菌种衰退？（18) 原因：一是菌种保藏不当；二是菌种生长的条件要求没有得到满足，或是遇到不利的条件，或是失去某些需要的条件。另：经诱变的来的新菌株发生回复突变。 直接原因：菌种连续传代使菌种发生退化；主要原因：菌种的自发突变和回复突变。 表现：所需产物的产率下降、营养物质代谢和生长繁殖能力下降、发酵周期延长、抗不良环境条件的性能减弱等。 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