生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)提綱詳細(xì)版

1、生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)提綱第一章 緒論 什么叫生物工藝學(xué)？p1生物工藝學(xué)，也稱生物技術(shù)，是指以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的過程技術(shù)手段，按照設(shè)計(jì)改造生物體或生物原料，為人類生產(chǎn)出所需要產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的技術(shù)。 第二章 工業(yè)微生物菌種選育、制備、保藏純種培養(yǎng)；純種分離的方法？劃線、稀釋常選用單菌落分離法。把菌種制備成單孢子或單細(xì)胞懸浮液，經(jīng)過適當(dāng)?shù)南♂尯?，在瓊脂平板上進(jìn)行劃線分離。(即是將含菌樣品在固體培養(yǎng)基表面做有規(guī)則的劃線,有扇形劃線法、方格劃線法及平板劃線法等)也可以采用稀釋法，該法是通過不斷地稀釋，使被分離的樣品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板，使每一微生物

2、都遠(yuǎn)離其他微生物而單獨(dú)生長(zhǎng)成為菌落，從而得到純種。2、什么叫誘變育種及方法分類？p15,誘變育種是通過人工處理微生物，使之發(fā)生突變，并運(yùn)用合理的篩選程序和方法，把適合人類需要的伏良菌株選育出來的過程。方法分類：物理誘變，化學(xué)誘變，生物誘變3、什么叫原生質(zhì)體融合？見ppt原生質(zhì)體融合就是將雙親株的微生物細(xì)胞分別通過酶解去壁，使之形成原生質(zhì)體，然后在高滲條件下混合，并加入物理的、化學(xué)的或生物的助融條件，使雙親株的原生質(zhì)體間發(fā)生相互凝集和融合的過程。4、菌種的退化（原因）、復(fù)壯措施？p29及ppt造成菌種退化的原因主要有：(1)自然突變:微生物高速繁殖過程中，dna要進(jìn)行大量快速?gòu)?fù)制，會(huì)出現(xiàn)某些基因

3、的差錯(cuò)從而導(dǎo)致突變發(fā)生，故繁殖代數(shù)越多，突變體的出現(xiàn)也越多。(一是菌種保藏不妥,自然突變)(2)環(huán)境條件:環(huán)境條件對(duì)菌種退化有影響，如營(yíng)養(yǎng)條件，環(huán)境溫度也是重要的作用因素。例如，溫度高，基因突變率也高，溫度低則突變率也低，因此菌種保藏的重要措施就是低溫。其他環(huán)境因子，如紫外線等誘變劑也可加速菌種退化。(二是菌種生長(zhǎng)的條件要求沒有得到滿足，或是遇到不利的條件，或是失去某些需要的條件。) 復(fù)壯措施：常用方法是單細(xì)胞分離、純化、擴(kuò)大培養(yǎng)。也可用高劑量紫外線和低劑量化學(xué)誘變劑如ntg等聯(lián)合處理，或用低溫處理等，通過淘汰衰退個(gè)體而達(dá)到復(fù)壯的目的。(1)純種分離法 (2)淘汰已衰退的個(gè)體（3）通過寄主體進(jìn)

4、行復(fù)壯6、菌種保藏的常用方法？p30及ppt常用方法：(1)冷凍干燥保藏法(2)液氮保藏法(3)斜面保藏法(4)液體石蠟覆蓋保藏法(5)載體保藏法(6)懸液保藏法7、工業(yè)生產(chǎn)常用微生物菌種有哪些？寫出至少5種細(xì)菌（醋酸菌、假單胞菌、乳酸菌、大腸桿菌、芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、谷氨酸棒桿菌、產(chǎn)氨短桿菌、甲烷產(chǎn)生菌）、放線菌、酵母菌（啤酒酵母、葡萄汁酵母、畢赤酵母）、霉菌（毛霉、根霉、曲霉、）擔(dān)子菌和藻類。8、菌種進(jìn)入種子罐有兩種方法：孢子進(jìn)罐法，搖瓶菌絲進(jìn)罐法。種子罐的級(jí)數(shù)及發(fā)酵的級(jí)數(shù)之間的關(guān)系。種子罐種子制備一般可分為一級(jí)種子、二級(jí)種子和三級(jí)種子的制備。種子罐的級(jí)數(shù)主要決定于菌種的性質(zhì)和菌體生長(zhǎng)

5、速度及發(fā)酵設(shè)備的合理應(yīng)用。種子罐級(jí)數(shù)減少，有利于生產(chǎn)過程的簡(jiǎn)化及發(fā)酵過程的控制，可以減少因種子生長(zhǎng)異常而造成發(fā)酵的波動(dòng)。9、了解菌種選育的概況第三章 工業(yè)培養(yǎng)基及其設(shè)計(jì)1、制備培養(yǎng)基的基本原則？p36目標(biāo)明確營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)條件適宜（ph，滲透壓及其他條件）經(jīng)濟(jì)合理2、培養(yǎng)基的分類？p38-39（根據(jù)微生物類群、對(duì)培養(yǎng)基成分的了解程度、物理狀態(tài)、功能分類，了解伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌與致病的沙門氏菌、志賀氏菌）按培養(yǎng)微生物與營(yíng)養(yǎng)類型區(qū)分：細(xì)菌培養(yǎng)基、放線菌培養(yǎng)基、酵母菌培養(yǎng)基、霉菌培養(yǎng)基、自養(yǎng)微生物培養(yǎng)基、異養(yǎng)微生物培養(yǎng)基按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解程度區(qū)分：天然培養(yǎng)基（化學(xué)成分不確定），合成培養(yǎng)基（化學(xué)成

6、分確定），半合成培養(yǎng)基（化學(xué)成分部分確定）按制備后培養(yǎng)基的物理狀態(tài)區(qū)分：固體培養(yǎng)基，半固體培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基按培養(yǎng)基的功能區(qū)分：選擇培養(yǎng)基，鑒別培養(yǎng)基，選擇壓力培養(yǎng)基伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基中的伊紅和美藍(lán)的作用：鑒別染色，伊紅是一種紅色酸性染料，美藍(lán)是一種藍(lán)色堿性染料。大腸桿菌能強(qiáng)烈分解乳糖產(chǎn)生大量有機(jī)酸，結(jié)果與兩種染料結(jié)合形成深紫色菌落。由于伊紅還發(fā)出略呈綠色的熒光，因此在反射光下可以看到深紫色菌落表面有綠色金屬閃光。而腸道內(nèi)的沙門氏菌和志賀氏菌不發(fā)酵乳糖，所以形成無色菌落。這樣就可以將無害的大腸桿菌與致病的沙門氏菌和志賀氏菌區(qū)別開來。4、理解有機(jī)氮和無機(jī)氮源與速效氮源、遲效氮源的關(guān)系。速效氮源：無機(jī)

7、氮（有利于機(jī)體生長(zhǎng)），即可直接利用的碳水化合物。遲效氮源：有機(jī)氮（有利于代謝產(chǎn)物形成），即需經(jīng)過菌體進(jìn)一步降解方可利用。無機(jī)氮源的迅速利用會(huì)引起ph的變化。生理酸性物質(zhì)：硫酸銨，生理堿性物質(zhì)：如硝酸鈉。5、常用的孢子培養(yǎng)基有哪些？麩皮培養(yǎng)基 小米培養(yǎng)基 大米培養(yǎng)基 玉米碎屑培養(yǎng)基用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食鹽等配制的瓊脂斜面培養(yǎng)基大米和小米常用作霉菌孢子培養(yǎng)基，因?yàn)樗鼈兒可佟⑹杷?、表面積大，是良好的孢子培養(yǎng)基。6、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基對(duì)氮源、碳源和碳氮比的要求？碳源種子培養(yǎng)基:供孢子發(fā)芽、生長(zhǎng)和菌體繁殖的培養(yǎng)基。a.營(yíng)養(yǎng)要求比較豐富和完全，氮源和維生素的含量也要高些，但總濃度以略稀薄為好

8、，這樣可達(dá)較高的溶解氧，供大量菌體生長(zhǎng)和繁殖。b.一般種子培養(yǎng)基都用營(yíng)養(yǎng)豐富而完全的天然有機(jī)氮源，因?yàn)橛行┌被崮艽碳ゆ咦影l(fā)芽。但無機(jī)氮源容易利用，有利菌體的迅速生長(zhǎng)，所以在種子培養(yǎng)基中常包括有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。發(fā)酵培養(yǎng)基:供菌體生長(zhǎng)、繁殖和合成大量代謝產(chǎn)物用的培養(yǎng)基。a.用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量宜高（碳氮比低）；b.用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時(shí)，有時(shí)還應(yīng)提高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級(jí)代謝產(chǎn)物時(shí)要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物。第四章 生物工藝過程中的無菌技術(shù)1、工業(yè)常用的無菌技術(shù)有哪些？p44，pp

9、t干熱滅菌，濕熱滅菌，射線滅菌，化學(xué)藥劑滅菌，過濾除菌2、什么是致死溫度？微生物熱阻？p45致死溫度：殺死微生物的極限溫度。熱阻：微生物對(duì)熱的抵抗力，即指微生物在某一特定條件下(主要是溫度)的致死時(shí)間。3、分批滅菌包括升溫、維持、冷卻三個(gè)階段分批滅菌過程包括升溫、維持和冷卻三個(gè)階段，通常100以下的溫度對(duì)滅菌沒有太多貢獻(xiàn)，在實(shí)際過程中是忽略的，升溫是指從100升到121的情況，而冷卻是指121冷卻到100時(shí)的情況，在這兩個(gè)溫度段，加熱升溫和冷卻對(duì)滅菌是有貢獻(xiàn)的。4、發(fā)酵過程染菌的主要原因有哪些？種子帶菌，無菌空氣帶菌，設(shè)備滲漏，滅菌不徹底，操作失誤，技術(shù)管理不善第五章 生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1、 菌體

10、生長(zhǎng)速率菌體生長(zhǎng)速率是微生物群體的生長(zhǎng)速率是群體生物量的生長(zhǎng)速率，是單位時(shí)間內(nèi)，單位體積或單位表面積的培養(yǎng)基中菌體量的增加。 2、代謝產(chǎn)物的合成與細(xì)胞的生長(zhǎng)之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系？（三種類型）p62或者說，發(fā)酵動(dòng)力學(xué)根據(jù)與生長(zhǎng)是否偶聯(lián)的分類。（1）偶聯(lián)型：合成的產(chǎn)物通常是分解代謝的直接產(chǎn)物，這類初級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速率與生長(zhǎng)直接相關(guān)（2）混合型：生長(zhǎng)與產(chǎn)物形成部分相關(guān)（3）非生長(zhǎng)偶聯(lián)型：細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí)無產(chǎn)物形成，但細(xì)胞停止生長(zhǎng)后，有大量產(chǎn)物積累，產(chǎn)物的形成量只與細(xì)胞的積累量有關(guān)。3、monod方程與米氏方程的區(qū)別：4、酶雙底物動(dòng)力學(xué)機(jī)制的分類順序機(jī)制：有序順序機(jī)制，隨機(jī)順序機(jī)制乒乓機(jī)制第六章 發(fā)酵工藝控制

11、1、發(fā)酵過程影響因素？（種子質(zhì)量、培養(yǎng)基、滅菌情況、溫度、ph）種子質(zhì)量，培養(yǎng)基，滅菌情況，溫度，ph，氧的供給，二氧化碳和呼吸商，基質(zhì)濃度、補(bǔ)料對(duì)發(fā)酵的影響，泡沫的形成及其對(duì)發(fā)酵的影響2、發(fā)酵過程中氧的利用情況（包括變化）在分批發(fā)酵過程中，正常的設(shè)備操作和發(fā)酵條件下，每種菌種發(fā)酵的溶氧濃度都有一定的變化規(guī)律。通常，在發(fā)酵前期(滯后期及對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期)，生產(chǎn)菌種開始大量繁殖，需氧量不斷增加。當(dāng)需氧量超過供氧量時(shí)，溶氧濃度明顯下降，出現(xiàn)一個(gè)低峰(谷氨酸發(fā)酵的溶氧低峰在發(fā)酵后620h，抗生素的都在發(fā)酵后1070h)，發(fā)酵液中的菌濃度也不斷上升，生產(chǎn)菌種的攝氧率同時(shí)也出現(xiàn)一個(gè)高峰。過了生長(zhǎng)階段，菌種需氧

12、量有所減少，溶氧濃度經(jīng)過一段時(shí)間的平穩(wěn)階段(如谷氨酸發(fā)酵)或上升階段(如抗生素發(fā)酵)后，就開始形成產(chǎn)物，溶氧濃度也不斷上升。發(fā)酵中后期，對(duì)于分批發(fā)酵來說，因?yàn)榫w已繁殖到一定濃度，進(jìn)入靜止期，呼吸強(qiáng)度變化也不大，如不補(bǔ)加基質(zhì)，發(fā)酵液的攝氧率變化也不大，供氧能力仍保持不變，溶氧濃度變化也不大。但當(dāng)外界進(jìn)行補(bǔ)料(包括補(bǔ)加碳源、前體、消泡油)時(shí)，則溶氧濃度就會(huì)發(fā)生改變。變化的大小和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，則隨補(bǔ)料時(shí)的菌齡、補(bǔ)入物質(zhì)的種類和劑量的不同而不同。如補(bǔ)加糖后，發(fā)酵液的攝氧率就會(huì)增加，引起溶氧濃度下降，經(jīng)過一段時(shí)間后又逐步回升；繼續(xù)補(bǔ)糖，溶氧濃度會(huì)繼續(xù)下降，甚至降至臨界氧濃度以下，成為生產(chǎn)的限制性因素

13、，其補(bǔ)料與溶氧濃度的變化關(guān)系。在生產(chǎn)后期，由于菌體衰老，呼吸強(qiáng)度減弱，溶氧濃度也會(huì)逐步上升，一旦菌體自溶，溶氧濃度更會(huì)明顯上升。3、發(fā)酵參數(shù)類型。（見ppt）按性質(zhì)分可分三類：物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、溶解氧、表觀粘度、排氣氧（二氧化碳）濃度等?；瘜W(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、ph、產(chǎn)物濃度、核酸量等。生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等。從檢測(cè)手段可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)直接參數(shù)：通過儀器或其它分析手段可以測(cè)得的參數(shù)，如溫度、ph、殘?zhí)堑?。間接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過計(jì)算得到的參數(shù)，如攝氧率、kla等。4、引起發(fā)酵過程溫度變

14、化的原因是什么？（見ppt）發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。發(fā)酵過程中，隨著菌體對(duì)培養(yǎng)基成分的利用，菌體進(jìn)行氧化代謝所釋放的能量一部分被利用，其余則變成熱能放出；機(jī)械攪拌的作用產(chǎn)生的熱量和因罐壁散熱，水分蒸發(fā)等也帶走部分熱量。5、影響ph值改變的因素的原因是什么？發(fā)酵過程中ph的變化情況如何？（見ppt）影響ph值改變的因素的原因是：產(chǎn)酸，產(chǎn)堿，耗酸耗堿，加糖或加油過多，生理酸性鹽的利用（硫酸銨中氨離子被利用），基質(zhì)被分解形成堿性物質(zhì)。發(fā)酵過程中ph的變化情況：(1)生長(zhǎng)階段：根據(jù)菌體利用基質(zhì)及涉及的代謝途徑的不同，ph呈現(xiàn)上升或下降的趨勢(shì)。 (2)生產(chǎn)階段：在此階段ph趨于穩(wěn)定，維持在最

15、適產(chǎn)物合成的范圍。(3)自溶階段：隨著基質(zhì)的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，發(fā)酵液中氨基氮增加，致使ph又上升，此時(shí)菌絲趨于自溶而代謝活動(dòng)終止。6、發(fā)酵終點(diǎn)如何判斷？產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基酸含量、菌絲形態(tài)、ph值、發(fā)酵液外觀和粘度。（見ppt）要確定合理的放罐時(shí)間，必須考慮以下幾點(diǎn)：（1）經(jīng)濟(jì)因素：（2）產(chǎn)品質(zhì)量因素：（3）其它因素：如染菌、代謝異常等。確定放罐指標(biāo)有：產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基酸含量、菌絲形態(tài)、ph值、發(fā)酵液外觀和粘度。 第七章 生物反應(yīng)器及生物工藝過程放大1、常見的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器有淺盤式反應(yīng)器、填充床式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器。p1112、生物工程試驗(yàn)設(shè)計(jì)中常用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法有正交設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)、響應(yīng)面分析法、遺傳算法。3、植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)常用哪些生物反應(yīng)器？（見ppt）鼓泡式反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器及機(jī)械攪