微生物工程题库参考答案.pdf

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】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:..:利用DNA损伤时,可活化yecA蛋白,进而分解噬菌体的阻遏蛋白,再引起sifA(sulA)基因启动子启动LacZ基因的表达,从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的。:采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法。(1)在食品工业的应用微生物技术最早开辟应用的领域,至今产量和产值仍占微生物工程的首位。食品加工、含醇饮料、发酵乳制品、调味品等(2)在医药卫生中的应用抗生素、氨基酸、维生素、生物制品、酶抑制剂(3)在轻工业中的应用糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、甘露聚糖酶等(4)在化工能源中的应用醇及溶剂、有机酸、多糖、清洁能源等(5)在农业中的应用生物农药、生物除草剂、生物增产剂等(6)在环境保护中的作用污水处理(厌气法、好气法)(7)在高技术领域中的应用基因工程的各种工具酶等临床上有效的抗肿瘤药物大多是直接作用于核酸或者抑制核酸生物合成的物质,大部份具有抗菌或者抗真菌的活性,现发展出利用微生物筛选作用于DNA的抗肿瘤药物的方法,如生化诱导分析法、SOS生色检测法:采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法。,当DNA损伤时,诱发入阻遏蛋白CI分解,PL启动子启动lacZ基因转录,表达出b-半乳糖苷酶。测定b-半乳糖苷酶活性,可检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的存在X-Gal。作显色底物;反应后呈蓝色:利用DNA损伤时,可活化yecA蛋白,进而分解噬菌体的阻遏蛋白,再引起sifA(sulA)基因启动子启动LacZ基因的表达,从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的生物--两个以上的DNA修复基因,一个DNA修复基因损伤或者变异,仍能存活,但对能引起DNA损伤的化合物十分敏感,易发生死亡:..(1)作用于核酸的方法--药物毒性高;(2)小平板测定由病毒引起的细胞变性效果(CPE);(3)病毒复制中特有的DNA复制酶和核酸合成酶的酶抑制剂由于重组质粒DNA发生缺失、插入或者重排引起的质粒结构变化。由于细胞分裂过程中质粒缺失分配到子细胞中而导致整个质粒丢失指真菌不通过有性繁殖的基因重组过程。准性繁殖过程包括异核体的形成、***基或者氨基的瞬间变构,会引起碱基错配。指在自然环境中存在低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等的作用引起的突变。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两阶段培养法:一增加菌体、二诱导外源基因表达适当培养条件:温度、pH、培养基组分和溶解氧等质粒不稳定---分裂不稳定的两因素:①含质粒菌产生不含质粒子代菌的频率;②这两种菌的比生长速率差异的大小低拷贝---产生不含质粒子代菌频率高;高拷贝---比生长速率低拷贝数与工程菌本身特性、培养条件有关因素:外源基因的拷贝数、表达效率、外源蛋白糖基化、宿主菌株的影响(1)外源基因的拷贝数:应协调---稳定性、拷贝数、细胞生长量、表达效率(2)外源基因的表达效率:与启动子、分泌信号和终止序列有关①启动子:上游激活序列+近端启动子(TATA序列、起始密码子),分为组成型、诱导型②启动子(可改变表达效率)③分泌信号:信号肽、前导肽部份编码序列,分泌过程--加工切割--正确产物④终止序列:(A)尾巴---mRNA比较稳定(3)外源蛋白的糖基化糖基化---N-糖苷键、O-糖苷键氨基末端修饰---二硫键形成---蛋白质折叠---糖基化---分泌(4)宿主菌株的影响菌特点:生长能力强、内源蛋白酶弱、菌株性能稳定、分泌能力强等:..酵母载体多为穿梭载体---同时有细菌和酵母的复制原点和选择标记---能在细菌和酵母中--复制和表型选择(1)克隆载体的复制序列---四类①酵母附加体质粒(YEp类)复制序列---酵母内源2um质粒成份,拷贝数约为5-50②酵母复制型质粒(YRp类)复制序列---非2um来源的自主复制序列(ARS),来自酵母染色体或者其他生物;稳定性差,拷贝数少③酵母着丝粒质粒(YCp类)复制序列---ARS,有酵母染色体中心粒成份,以一种类似染色体的单位参预细胞的有丝分裂和减数分裂,稳定性好,拷贝数一个④酵母整合型质粒(YIp类)载体有与酵母染色体重组的序列---整合到染色体中,具有很好的稳定性,拷贝数—个(2)表达载体在克隆载体中插入酵母的表达盒和终止子等调控序列,即可构建成酵母的表达载体。表达盒包括酵母菌强启动子多克隆位点的3’端非编码区。三种表达方式:即融合蛋白、非融合蛋白、分泌型表达蛋白(1):指蛋白质的N端是一段原核DNA序列,C端接上真核基因序列。优点:基因操作简便、表达蛋白较稳定、可高效表达;缺点:因有原核序列---免疫原性---只能作为抗原用;切除---原核多肽---具有生物活性的真核蛋白在大肠杆菌中以真核蛋白mRNA的ATG密码子为起始表达的蛋白质,保持蛋白质原有的生物活性,但易被蛋白酶降解。N末端有甲硫氨酸,能引起人体免疫反应。通过将外源基因连接到编码原核蛋白信号肽的下游来实现。常用信号肽:碱性磷酸酶(phoA)、膜外周质蛋白(OmPA)、霍乱弧菌***B亚单位(CTXB)等及大白鼠胰岛素原信号肽。①酵母:是研究基因表达调控最有效的单细胞真核微生物;基因组小,仅为大肠杆菌的4倍;世代周期短;有单倍体、双倍体两种形式;生长繁殖迅速,容易哺育,不产生有毒物质,基因工程操作方便,与原核生物相似;表达产物能够糖基化;②丝状真菌:特点是有很强的蛋白质分泌能力,能正确进行翻译后加工---剪切和糖基化等转录和翻译--进入周质---信号肽酶识别---切掉信号肽--生物活性:..(1)外源基因的拷贝数:基因拷贝数增加---基因表达产物产量----增加(2)外源基因的表达效率①影响表达效率因素:启动子的强度、核糖体结合位点的有效性、SD序列和起始密码子ATG之间的距离、密码子的组成②启动子---转录水平上影响基因表达;有强弱之分;下游应有转录终止子;③SD序列和起始密码子ATG之间的距离及序列----mRNA翻译成蛋白质的效率有明显影响④消除核糖体结合位点及其附近的潜在二级结构⑤密码子组成影响翻译效率----偏爱性(3)表达产物的稳定性提高稳定性----避免蛋白酶降解:产生融合蛋白;表达在胞浆周质的空隙;改变真核蛋白二硫键的位置;选用蛋白酶缺陷型菌(4)细胞的代谢负荷减轻负荷:将细胞生长和外源基因的表达分成两个阶段(1)原生质体制备:酶解出发菌的细胞壁---高渗溶液中---释放原生质体革兰阳性细菌---用溶菌酶;革兰阴性细菌---EDTA+溶菌酶;链霉菌---在含甘氨酸的培养基中培养后用溶菌酶;酵母---巯基乙醇+EDTA的溶液中培养,用蜗牛酶或者纤维素酶;霉菌---几丁质酶、纤维素酶(2):化学因子(聚乙二醇)、电场诱导、生物因子(仙台病毒);:涂布在高渗培养基上培养(3)融合子的检出在选择性培养基上检出,通过两个遗体标记互补确定①受接合型或者致育型的限制小,两亲株没有供体和受体之分,有利于不同种属微生物的杂交②重组频率高于其他杂交方法:原生质体剥离了细胞壁,去除了细胞间物质交换的主要障碍,也避免了修复系统的制约;再加之促融剂的诱导作用,重组频率显著提高③遗传物质的传递更加充分、完善,既有核配又有质配。④可以采用温度、药物、紫外线等处理纯化亲株的一方或者双方,然后使其融合,筛选再生重组子菌落,提高筛选效率⑤用微生物的原生质体进行诱变,可明显提高诱变频率孢子与孢子、单倍体细胞与孢子、细胞间:..①大肠杆菌:最常采用的原核表达系统;有细胞内不溶性表达(包含体)、胞内可溶性表达、细胞周质表达;无信号肽;不存在翻译后修饰作用;存在内***。②枯草芽孢杆菌:分泌能力强;不形成包含体;有很强的胞外蛋白酶,会对产物进行不同程度的降解③链霉菌:不致病、使用安全;分泌能力强,可将表达产物分泌到胞外;有糖基化能力等①异核体形成:在基本培养基上接种两个营养缺陷型亲本,强迫其进行营养互补②双倍体的检出:--挑出孢子--分离纯化--双倍体。--基本培养基和彻底培养基--分离异核体菌落--原养型扇面分离纯化。--涂布基本培养基--原养性菌落中分离纯化--杂合双倍体。③分离子的检出:杂合双倍体单孢子--彻底培养基平板—菌落成熟--从斑点处挑取孢子--彻底培养基斜面--纯化和鉴别--分离子调节基因或者控制基因发生突变,都有可能获得组成型突变株筛选原则:设计某种有利于组成型菌株生长,并限制诱导型菌株生长的培养条件,造成组成型菌株生长优势或者适当的分辨两类菌落的方法,选出组成型突变株营养变异、抗性变异、代谢变异、形态变异、生长繁殖变异和发酵温度变异等①菌种的生长繁殖能力强,具较强的生长速率,产生孢子的菌种应具有较强的产孢子能力。②菌种的培养基和发酵醪原料来源广泛、价格便宜、特别对发酵原料成份的波动敏感性较小。③对需要添加的前体物质有耐受能力,且不能将这些前体物质作为普通碳源利用④菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。⑤能高效地将原料转化为产品。这样可以降低生产成本,提高产品的市场竟争力。⑥在发酵过程中不产生或者少产生与目标产品性质相近的副产物及其它产物。⑦在发酵过程中产生的泡沫要少,这对提高装料系数,提高单罐产量,降低成本具有重要意义。⑧具有抗噬菌体感染的能力。⑨菌株遗传特性稳定,以保证发酵能长期、稳定进行,有利于实施最佳工艺控制。⑩菌种纯粹,不易变异退化,不产生任何有害生物活性物质和***,以保证安全。:..①异核现象:菌丝间的接触和融合形成异核体,在同一条菌丝或者细胞中含有不同基因型的细胞核。②接合现象:菌丝间经接触和融合以后,相同细胞质中不同细胞核在两者增殖过程中,发生部份染色体的转移或者遗传信息的交换。结果是部份合子形成。③异核系的形成:当部份合子形成后,就会产生杂合的无性繁殖系,即异核系的细胞核。细胞核是经过一次单交换而产生的异核系染色体组,有一个二体区。过度阶段菌落很小,不稳定。其分生孢子影映在同样的培养基上不能生长④重组体的形成:染色体重叠的二体区的不同位置上发生交换(部份合子也可经过双交换形成重组子)---重组体孢子。(2):混合培养法、玻璃纸法、平板杂交法①混合培养法:将带有互补的营养缺陷型的两个亲株混合后,接种到丰富培养基上,待孢子形成后制备单孢子悬液并在选择性平板上分离,长出的单菌落即为各种不同类型的重组体②玻璃纸法:使用本法必具备两个条件:第一,在直接亲本必须具有两个遗传标记,如一个亲本带有一种营养缺陷标记和抗药性标记;另向来接亲本则带有另一营养缺陷型和对同一药物的敏感性;第二,选择性培养基带有抗性药物的补充培养基。,先将两亲本的孢子混合接种在铺有玻璃纸的彻底培养基上,培养24h,在显微镜观察下小菌落刚刚接能而未生长气生菌丝,玻璃纸上长出后基内菌丝时,将玻璃纸转移到含有抗生素的基本培养基平板上,这时基内菌丝住手生长(抗性亲本有时缓慢继续生长)、培养2d后,在玻璃纸表面长出的弱小的气生菌丝的小菌丛即为异核系,异核系的分离是在解剖显微镜下用无菌细针采集异核系小菌丝,再将异核系小菌丝置于彻底培养基平板表面上—滴无菌水中,涂布均匀后培养3d,获得分离子。③平板杂交法:先将菌株培养在非选择性培养基上,在菌落形成孢子后,用影印法把菌落印至已铺有试验菌孢子的彻底培养平板上,再培养至孢子形成,然后将此孢子影印到一系列选择性培养基上,筛选各种重组体子代。(1)诱变育种的理论基础是基因突变,突变主要包括染色体畸变和基因突变两大类。染色体畸变:是染色体或者DN***段发生缺失、易位、逆位、重复等。基因突变:DNA中的碱基发生变化---点突变。(2)诱变育种就是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株的育种方法。(1)内容包括:接合、F因子转导、R因子转移、转化和转导。(2)要求出发菌株有选择性遗传标记,如营养缺陷、抗生素抗性、温度敏感、发酵性能等:..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,克服长期诱变引起的生活力下降等缺陷。扩大变异范围,改变产品的产量和质量,甚至创造出新物种(1)诱变育种普通包括诱变和筛选两个部份,诱变育种是诱变和筛选过程的不断重复,直到获得高产菌株(2)诱变部份成功的关键:出发菌株的选择、诱变剂种类和剂量的选择、合理的使用方法。筛选部份包括初筛和复筛来测定菌种的生产能力合用于短期保藏细菌、放线菌、酵母、丝状真菌方法:将微生物在适宜的斜面培养基和温度条件下培养并生长良好后,放入4-5℃冰箱中保存。普通保存期为3-6个月。油封较好常用作保藏产生孢子丝状真菌、放线菌,形成芽孢的细菌。原理:干燥、寡营养方法:将沙和土洗净、烘干、过筛(沙-80目,土-100目),沙与土1-2:1混均、分装、121℃高压间歇灭菌2-3次,菌种以浓菌或者孢子悬液加入,置干燥器真空抽干封口,5℃冰箱,保藏期普通为两年特点:保藏期长、变异小、合用范围广、大多数专业的菌种保藏机构均采用原理:低温下快速冻结(保持菌种的细胞完整)、减压下水分升华(细胞的生长代谢等生命活动处于住手状态)操作程序:①安培管的处理--洗涤、灭菌;②保护剂--减少冻结损伤、支持作用,常用脱脂牛奶和血清;③菌悬液制备;④冷冻干燥:-15℃至-30℃⑤安培管的保藏:4-5℃温度下可保藏5一l0年。受菌种、菌龄、样品含水量等因素影响。保藏:效果好、方法简单、对象最广泛方法:菌悬液+保护剂--封口---每分钟降低1℃冷至-25℃---液氮罐。-150℃或者-196℃的液氮中,保藏期普通为2-3年。:..:利用基因工程技术改变代谢流、扩展和构建新的代谢途径、通过关联酶将两个代谢途径连接形成新的代谢流等技术:在某个酶促反应系统中,某种低份子质量的物质加入后,导致原来无活性或者活性很低的酶转变为有活性成活性提高,使酶促反应速率提高的过程:在某个酶促反应系统中,某种低份子质量的物质加入后导致酶活力降低的过程某一分支途径中的第一步反应可由多种酶催化,但这些酶受不同的终产物的反馈调节.(酶的份子结构不同)需有一种以上终产物的过量存在方有明显的效果单个终产物过量,不产生或者只产生很小的影响EDABCFG:每一种末端产物过量只能部份抑制或者阻遏,总的效果是累加的30%EDBCA40%FG58%:代谢途径中任一末端产物过量时,仅部份抑制共同反应中第一个酶的活性,但两个末端产物同时过量时,其抑制作用可超过各末端产物产生的抑制作用的总和。15%EDBCA20%FG90%:分支途径中几个末端产物抑制分支点后面第一个酶,使分支点产物积累,结果分支点产物又反馈抑制共同途径中的第一个酶,最后使整个代谢途径住手。(图见右上方):..由一种生物合成的中间产物参预两个彻底独立的、不交叉的合成途径的控制。这种中间体物质浓度的变化会影响这两个独立代谢途径的代谢速率。:改变发酵工艺条件(PH、温度、通气量、培养基组成)、微生物遗传特性等:普遍存在于生物中的代谢类型,是与生物生存有关涉及能量产生和能量消耗的代谢类型。代谢产物如单糖、核苷酸、脂肪酸等及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。:微生物为了避免代谢过程中,某种代谢产物的积累造成的不利作用,而产生的一类有利于生存的代谢类型,通常是在生长后期合成。非生长所必需。:指细胞通过改变ATP、ADP、AMP三者比例来调节其代谢活动。不依赖于酶底物或者类似物的存在合成(葡萄糖转化为***酸过程中各酶):依赖于某种底物或者底物的结构类似物的存而合成(大肠杆菌乳糖利用酶)::(1)变构调节机制:①变构酶具有一个以上的结合位点,除了结合底物的活性中心外,在同一份子内还有一些分立的效应物结合位点(副位点);②主位点和副位点可同时被占领;③副位点可结合不同的效应物,产生不同的效应;④效应物在副位点上的结合可随后引起蛋白质份子构象的变化,从而影响酶活性中心的催化活性;⑤变构效应是反馈控制的理论基础,是调节代谢的有效方法。(2)共价修饰指蛋白质份子中的一个或者多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或者解开,使其活性改变的作用,分可逆和不可逆两种。①可逆共价修饰:有些酶存在活性和非活性两种状态,它们可以通过另一种酶的催化作共价修饰而互相转换②不可逆共价修饰:典型的例子是酶原激活——无活性的酶原被相应的蛋白酶作用,切去一小段肽链而被激活诱导调节、碳分解产物调节、氮分解产物调节、磷酸盐调节、反馈调节、生长速度调节等:..(1)同工酶(isoenzyme)调节某一分支途径中的第一步反应可由多种酶催化,但这些酶受不同的终产物的反馈调节.(酶的份子结构不同)(2)协同反馈调节(concertedfeedbackregulation)需有一种以上终产物的过量存在方有明显的效果单个终产物过量,不产生或者只产生很小的影响EDABCFG(3)累加反馈调节每一种末端产物过量只能部份抑制或者阻遏,总的效果是累加的30%EDBCA40%FG58%(4)增效反馈调节(cooperativefeedbackregulation)代谢途径中任一末端产物过量时,仅部份抑制共同反应中第一个酶的活性,但两个末端产物同时过量时,其抑制作用可超过各末端产物产生的抑制作用的总和。15%EDBCA20%FG90%(5)顺序反馈调节(sequentialfeedbackregulation)分支途径中几个末端产物抑制分支点后面第一个酶,使分支点产物积累,结果分支点产物又反馈抑制共同途径中的第一个酶,最后使整个代谢途径住手。(6)联合激活或者抑制调节由一种生物合成的中间产物参预两个彻底独立的、不交叉的合成途径的控制。这种中间体物质浓度的变化会影响这两个独立代谢途径的代谢速率。:..(1)各种发酵条件对微生物代谢的影响啤酒酵母:中、酸性--乙醇+二氧化碳;碱性--甘油(2)使用诱导物诱导酶:蛋白质、糖类或者其他物质降解有关的酶类(3)培养基成份和浓度的控制甘油代替果糖---嗜热脂肪酵母---淀粉酶产量(4)添加生物合成前体回避--反馈抑制作用;邻氨基苯甲酸--前体改变代谢途径:改变分支代谢途径的流向或者流量,阻断其他代谢产物的合成,达到提高目标产物的目的。方法:加速限速反应、改变分支代谢途径流向、构建代谢旁路、改变能量代谢途径(1)加速限速反应(2)改变分支代谢途径流向提高代谢分支点的某一代谢途径酶系的活性,在与此外的分支代谢途径的竞争中占领优势,从而提高目的末端产物的产量。例如:芳香族氨基酸合成途径中,色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸三条支路上,任一支路的酶活性被加强,其与另两条支路的竞争将占领优势。(3)构建代谢旁路例如:将枯草杆菌的乙酰乳酸合成酶基因克隆到大肠杆菌,明显地改变了代谢流,使乙酸浓度保持在不引起细胞中毒的浓度以下。(4)改变能量代谢途径改变能量代谢途径或者电子传递系统,影响或者改变细胞的代谢流如:将血红蛋白基因克隆到酿酒酵母中,由于表达的血红蛋白存在,活跃了氧化还原过程的电子传递链,间接影响了线粒体的乙醛歧化途径;由于这条途径产生的乙醇占总量的1/3,因此可显著提高乙醇产量。①次级代谢产物的自身反馈抑制和反馈阻遏末端产物的反馈调节:青霉素、链霉素、***霉素、嘌吟霉素、霉酚酸、杀真菌素等②分解代谢产物调节:葡萄糖、氮分解代谢产物的抑制作用③初级代谢产物的调节:两者--共同的合成途径,反馈抑制④磷酸盐调节高浓度磷酸盐对抗生素等次级代谢产物的合成有较强的抑制作用。调节机制:抑制酶的作用、能荷变化、竞争金属离子:..代谢反应的协调是通过细胞自身的代谢调控系统对细胞机能实行精细控制来达到的。但在工业生产中却往往需要单一地积累某种产品,要达到过量积累某种产品的目的,提高生产效率,就必须使原有的调节系统失去控制,在保证微生物适当生存的条件下,建立起新的代谢方式,使微生物的代谢产物按照人们的意志积累。代谢调节:改变发酵工艺条件(PH、温度、通气量、培养基组成)、微生物遗传特性等发酵条件的控制(1)发酵条件的控制;如PH、温度、通气量、培养基组成(2)改变细胞透性改变细胞的通透--代谢产物分泌--避免末端产物反馈方法:限制生物素浓度、+青霉素、+表面活性剂、控制Mn2+、Zn2+(3)菌种遗传特性的改变诱变育种--突变株--解除反馈调节---产量提高营养缺陷型突变、抗反馈调节突变、组成型突变、抗性突变等代谢工程的目的在于构建具有新的代谢途径,能生产特定目的产物或者具有过量生产能力的工程菌应用于工业生产。根据微生物的不同代谢特性,代谢工程的应用主要表现在以下三个方面:改变代谢途径、扩展代谢途径、构建新的代谢途径(1)改变代谢途径即改变分支代谢途径的流向或者流量,阻断其他代谢产物的合成,达到提高目标产物的目的。(2)扩展代谢途径引入外源基因后,使原来的代谢途径向后延伸,产生新的末端产物,或者使原来的代谢途径向前延伸,可以利用新的原料合成代谢产物。(3)转移或者构建新的代谢途径将催化一系列生物反应的多个酶基因,克隆到不能产生某种新的化学结构的代谢产物的微生物中,使之获得产生新的化合物的能力;或者利用基因工程手段,克隆少数基因,使细胞中原来无关的两条途径联结起来,形成新的代谢途径,产生新的代谢产物;或者将催化某一代谢途径的基因组克隆到另一微生物中,使之发生代谢转移,产生目的产物。酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制,这是一种在基因水平上(在原核生物中主要在转录水平上)的代谢调节。:..:指那些非细胞生长所必需的营养物,又非前体,但加入后却能提高产量的添加剂。: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。:供菌种繁殖孢子的培养基,常用固体培养基。能使菌体迅速生长,产生较多优质孢子,且不易引起菌种发生变异。:供孢子发芽、生长和菌体繁殖的培养基。:供菌体生长、繁殖和合成大量代谢产物用的培养基。:指某些化合物加入到发酵培养基中,能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物份子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高。(1)不同碳源的利用速度速效碳源:微生物快速利用的碳源。反之为迟效碳源。利用速度:葡萄糖>乳酸>乳糖;单糖>双糖和多糖(2)氮源利用及与碳源利用的关系利用速度:铵氮>硝基氮;氨的浓度过高时会造成减产糖代谢的许多中间产物是氦基酸合成的前体:糖利用与氮源利用-正比(3)碳氮比例的调节碳源、氮源比例影响微生物的生长和发酵产物的积累控制碳氮比例:菌体的大量繁殖、大量形成产物(4)前体的控制影响前体利用:菌株、前体种类、使用方式、浓度、不断加入(5)补料中间补料丰富了培养基,起重要作用;补料包括:碳、氮、水及其他物质。:单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量:当不存在其他限制性基质时,若溶氧浓度高于某定值,细胞的比耗;若溶氧浓度低于该值,细胞的比耗氧速率就会大大下降;则该值即为临界溶氧浓度。:相对于单位质量的干菌体在单位时间内消耗的氧量,也称呼吸强度:在稳定情况下,氧份子从气体主体扩散到液体主体的传递速率即氧的传质方程式为OTR=KLa(C*-CL):主要特征是当剪应力小于屈服应力时,液体不发生流动,惟独当剪应力超过屈服应力时才发生流动。它的流态曲线也呈直线,但不通过原点。:流体黏度随着剪应速率的增高而降低。流体的剪应力与剪切速率间不呈直线关系,而呈凸形曲线关系,表明剪切速率的增加,剪应力的增加随之减小,即增加流速会降低流体的粘性阻力:..:流体黏度随着剪应速率的增加而增高。流体的剪应力与剪切速率间不呈直线关系,而呈凹形曲线关系,表明剪切速率的增加,剪应力也随之增加,流体的流动阻力随之加大。:发酵过程中释放出的净热量Q发酵=Q生物+Q搅拌–Q蒸发–Q显–Q辐射(1)通过测定一定时间内冷却水的流量和冷却水的进出口温度,由下式求得这段时间内的发酵热:(2)通过罐温的自动控制,先使罐温达到恒定,再关闭自动控制装置测得温度随时间上升的速率(1)温度微生物细胞生长的影响随着温度的上升,细胞的生长繁殖加快。(2)温度对产物形成的影响温度通过影响参预产物形成的酶的活性影响产物的形成。(3)温度影响发酵液的物理性质温度会影响发酵液的氧溶解度、基质的分解速率等(4)温度影响生物合成的方向如:四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。在低于30℃下,该菌合成金霉素能力较强;温度提高,合成四环素的比例提高;在温度达到35℃时,则只产生四环素,金霉素的合成住手最适温度是指在该温度下最适于菌的生长或者产物的形成。选择最适发酵温度应考虑微生物生长的最适温度和产物合成的最适温度。(1)发酵过程中,在生长初期目的产物还未开始合成,菌体浓度较低,这时的温度应适于微生物的生长;到产物合成期,菌体已长到一定浓度,积累产物是重点考虑,此时应满足生物合成的最适温度。(2)温度的选择还要参考其它发酵条件灵便掌握①通气条件:在通气条件差的情况下,最适的发酵温度应比在正常良好通气条件下低一些;这是由于在较低的温度下,氧溶解度相应大些,菌的生长速率相应小些,从而弥补可能因通气不足而造成的代谢异常。②培养基成份和浓度:在使用较稀薄或者较易利用的培养基时,提高培养温度则养料往往过早耗竭,导致菌丝过早自溶,使抗生素产量降低。:..工业上使用大体积发酵罐的发酵过程,普通不须要加热,发酵热往往超过微生物的最适培养温度,需要冷却的情况较多,通常利用发酵罐的热交换装置进行降温。气温较高时,多采用冷盐水降温。常用方法:罐壁调温、夹层调温、罐内调温(1)把从空气管中引入发酵罐的空气打成碎泡,增加气-液接触面积a,即增加氧传递面积。(2)使液体形成涡流,从而延长气泡在液体中的停留时间。(3)增加液体湍流程度,降低气泡周围液膜阻力和液体主流中流体阻力,从而增大KLa值(4)减少菌丝结团现象,降低细胞壁表面的液膜阻力,使培养液成份和细胞均匀分布,有利于营养物质的吸收和代谢物的即使分散,同时降低细胞周围“废物”和“废气”的浓度,有利于微生物的代谢。过高的搅拌速度非但浪费动力,还会损伤菌体,引起菌体自溶及减产等。(1)搅拌搅拌可从多方面改善通气效率;搅拌速率对KLa的影响很大,对微生物的摄氧率也有影响,但对C*无影响。(2)空气流量KLa随空气速度的增加而增大,当空气速度超过“过载”速度后,KLa并不随之而增加。(3)培养液性质发酵液物理性质的不断变化会影响气体的溶解度、发酵液中气泡的直径和稳定性及其合并为大气泡的速度等,发酵液的性质还影响液体的湍动以及界面或者液膜的阻力,于是显著地影响氧的传递效率。(4)微生物生长的影响微生物通过影响培养液的性质进而影响氧气的吸收。随着微生物浓度的升高,培养液的黏度增大,使对氧气的吸收能力降低.(5)消泡剂的影响消泡试剂是表面活性物质,其分布在液气表面会增大传递阻力,使KLa下降。使用表面活性剂尽管会引起溶解氧能力的暂时下降,但最终会有效改善发酵液的通气效率。(6)离子强度的影响电解质溶液气泡小,有较大的比表面积。KLa值也比水中的大(7)其它因素:如空气分布器和发酵液高度:..(1)微生物种类种类不同,其生理特性不同,代谢活动中的需氧量也不同(2)培养基的组成与浓度培养基的组成对菌种的需氧量有显著的影响,碳源的种类和浓度影响尤其显著。普通而说,碳源浓度在一定范围内,需氧量随碳源浓度的增加而增加。(3)菌龄不同菌种需氧量情况各异;同一菌种不同菌龄,其需氧程度也不同;普通菌龄低者,呼吸强度高。例如;菌龄为24小时的产黄青霉呼吸强度最高(4)培养条件pH、温度等普通温度愈高,营养越丰富,临界值也相应越高(5)有毒产物的形成及积累CO2是菌体代谢产生的气态终产物,它的生成与菌体的呼吸作用密切相关,发酵过程中不及时将培养液中的CO2排出,势必影响