微生物工程思考题.doc
《微生物工程思考题.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微生物工程思考题.doc(11页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流微生物工程思考题.精品文档.微生物工程指导 1、什么是微生物工程?它是由哪四大技术结合发展起来? (1)微生物工程:利用微生物的特定性状和功能,通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系。 (2)传统发酵,DNA重组,细胞融合,分子修饰与改造2、微生物反应过程的特点(与化学工程相比) (1)优点:(与化学工程相比) 生产过程通常在常温常压下进行,操作条件温和 原料以碳水化合物为主,不含有毒物质。 能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应,如氧化、还原、官能团导入等。 生产产品的生物体本身也是发酵产物,富含维生素、蛋白质、
2、酶等有用物质; 通过微生物菌种改良,能够利用原有设备使生产飞跃上升。 (2)发酵过程中尚存在的问题: 底物不能完全转化成目的产物,副产物的产生不可避免,因而造成提取和精制困难 微生物反应是活细胞的反应,产物的获得除受环境因素影响外,也受细胞内因素的影响,且菌体易发生变异。 原料是农副产品,虽然价廉,但质量波动较大。 生产前准备工作量大,花费高,相对化学反应而言,反应器效率低。 发酵废水常具有较高的BOD 和COD,需处理后排放。3、微生物工程的发展经历哪几个阶段? (1)传统的微生物发酵技术天然发酵 (2)第一代微生物发酵技术纯培养技术 (3)第二代(近代)微生物发酵技术深层培养技术 (4)第
3、三代发酵技术微生物工程4、微生物工程产品类型有哪些? (1)微生物菌体的发酵 (2)微生物酶发酵 (3)微生物代谢产物发酵 (4)微生物的生物转化 (5)微生物特殊机能的利用5、作为发酵工业用的微生物菌种应符合哪些要求? (1)能在廉价原料制成的培养基上迅速生长,并形成所需的代谢产物,产量高。 (2)可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵,且所需酶活力高。 (3)根据代谢控制的要求,选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株。 (4)选育抗噬菌体能力强的菌株,使其不易感染噬菌体 (5)菌种纯,不易变异退化,以保证发酵生产和产品质量的稳定性(6)菌种不是病原菌,不产生有害的生物活性物质
4、和毒素,以保证安全6、微生物工程工业生产水平取决于哪些因素? (1)生产菌种的性能 (2)发酵和提取工艺条件 (3)生产设备7、微生物菌种分离与筛选工作程序分哪几步? 样品采集增殖培养纯种分离生产性能测定8、微生物菌种选育的方法有哪些? (1)自然选育 (2)诱变育种 (3)杂交育种(有性、准性) (4)原生质体融合育种 (5)基因工程育种9、菌种保藏方法中,常用于产孢子和芽孢的保藏的方法是哪一个?现逐渐被哪一种方法取代? 沙土管保藏法,现被真空冷冻干燥法取代10、微生物酶活性调节的方式有哪些? (1)共价修饰 (2)变(别)构效应 (3)缔合与解离 (4)竞争性抑制11、酶合成调节的类型有哪
5、些? (1)诱导 (2)阻遏12、了解酶合成调节的分子机制(乳糖操纵子和色氨酸操纵子)13、了解分支生物合成途径的调节类型 (1)同工酶调节: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. (2)协同反馈调节: 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,不产生或只产生很小的影响 (3)累加反馈调节:每一种末端产物过量只能部分抑制或阻遏,总的效果是累加的 (4)增效反馈调节:代谢途径中任一末端产物过量时,仅部分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 (5)顺序反馈调节:分支途径中几个
6、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停止14、克服反馈调节的方法有哪些? (1)降低末端产物浓度 (2)应用抗反馈突变株15、克服分解代谢阻遏的方法有哪些? (1)避免使用有阻遏作用的碳源和氮源 (2)流加碳源或氮源 (3)利用抗分解代谢阻遏的突变体16、代谢工程的定义、目的、研究对象。 (1)代谢工程:利用生物学原理,系统分析细胞代谢网络,并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径及遗传修饰,进而完成细胞特性改造的应用性学科。 (2)代谢工程的研究目的:通过重组DNA技术构建具有能合成目标产物的代谢网络或具有高产能力
7、的工程菌并用于生产。 (3)代谢工程的研究对象:简单地说,代谢工程的研究对象就是:代谢网络(细胞分解代谢途径、合成代谢途径和膜传输系统的有序组合构成代谢网络。广义的代谢网络包括物质代谢网络和能量代谢网络。)17、代谢工程研究的设计思路 提高通向目标产物的代谢流 扩展代谢途径 构建新的代谢途径18、代谢工程的基本过程 (1)靶点设计 (2) 基因操作 (3)效果分析19、按培养基物理状态来分,大规模发酵工业中,常用哪一种? 液体:发酵工业大规模使用的培养基20、在发酵工程中,培养基按用途分为哪三种? (1)孢子培养基 (2)种子培养基 (3)发酵培养基21、什么是前体?在发酵中常采用什么方式加入
8、?为什么? (1)前体-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分子中去,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。 (2)采用少量多次的流加工艺(大多数前体,如苯乙酸对微生物的生长有毒性;菌体具有将前体氧化分解的能力)22、什么是促进剂?什么是抑制剂? 促进剂: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。23、淀粉水解糖的制备方式有哪些? (1)酸解法 (2)酶解法(双酶水解法) (3)酸酶结合法24、掌握正交实验设计的
9、分析方法(L934)25、什么是种子扩大培养? 种子扩大培养:是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。26、工业发酵中,常用的种子应符合哪些准则? (1)菌种细胞的生长活力强,移种至发酵罐后能迅速生长,延滞期短。 (2)生理性状稳定 (3)菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求 (4)无杂菌污染 (5)保持稳定的生产能力 27、发酵级数是如何定义的? 指制备种子需逐级扩大培养的次数。决定因素:根据菌种生长特性,菌体繁殖速度,所采用发酵罐的容积28、常用于种子质量判断的参数有哪些? 通常测定的参
10、数有: (1)pH (2)培养后磷、糖、氨基氮的含量 (3)菌体形态、菌体浓度和培养液外观(色素、颗粒等) (4)其它参数,如某种酶的活力;如土霉素发酵中,种子液的淀粉酶活力与发酵单位有一定关系,可通过测定种子液中淀粉酶的活力判断种子质量 29、通风发酵罐分为哪几种类型? (1)机械搅拌式 (2)自吸式 (3)气升式 (4)高位筛板式30、机械搅拌通风发酵罐应符合中哪些基本条件?通常由哪些要件组成的? (1)基本条件: 适宜的径高比。 高:直径约为2.54 能承受一定的压力。水压试验(1.5倍) 搅拌通风装置要能使气泡分散细碎、气液充分混合,保证发酵液必须的溶解氧,提高O2的利用率 。 应具有
11、足够的冷却面积。代谢产热 发酵罐内应抛光,尽量减少死角。避免积污、染菌 轴封应严密,尽量减少泄漏。 (2)发酵罐的结构:罐体 搅拌器 挡板 空气分布装置 换热装置 消泡装置 轴封、联轴器和轴承 其它配置(罐顶: 人孔、视镜(冲洗管)及镜灯、进料管、补料管、排气管、接种管、压力表接管、 温度计管)31、发酵过程中的参数检测中,物理参数主要检测哪些指标? 物理参数:温度、压力、搅拌速度、通气流量、泡沫水平、加料速率、生物热、黏度等32、什么是微生物的热阻?对数残留定律? (1)微生物对热的抵抗力称为热阻(heat resistance) (2)对数残留定律的概念:对微生物进行湿热灭菌时,培养基中的
12、微生物受热死亡的速率与残存的微生物数量成正比。33、影响培养基灭菌的主要因素有哪些? (1)微生物热阻 (2)pH (3)菌的浓度 (4)培养基成分 (5)泡沫 (6)颗粒34、简述实罐灭菌的主要步骤? (1)在进行培养基灭菌之前,通常应先把发酵罐的分空气过滤器灭菌并用无菌空气吹干。 (2)预热 向夹套或蛇管中通入蒸汽,间接将培养基加热至70左右。 (3)开启蒸汽管,向培养基中通入蒸汽,升温。 (4)罐压达1kg/cm2 ( 0.1 MPa)时,按装在发酵罐封头的接种管、补料管、消泡剂管等应排汽。 (5)保温 调节好各进汽和排汽阀门,使罐压和温度保持在一稳定水平,维持一定时间。35、连续灭菌有
13、何优缺点?大型发酵罐常采用哪种方式灭菌? 优点:可采用高温短时灭菌,培养基受热时间短,营养成分破坏少,有利于提高发酵产率; 蒸汽负荷均衡,锅炉利用率高,操作方便。 适于自动控制,降低劳动强度。 缺点:设备复杂,投资大36、空气净化的目的是什么? 除尘;除水;除菌37、目前发酵工业中最广泛使用的无菌空气获得方法是什么? 介质过滤38、以两级冷却、加热除菌流程为例,说明需要哪些设备?各设备有何作用? 1-粗过滤器(主要是捕集较大的灰尘颗粒) 2-压缩机 3-贮罐(消除空压机排出空气量的脉动,维持稳定的压力,分离部分油水) 4,6-冷却器(绝热压缩) 5-旋风分离器(分离空气中被冷凝成雾状的水雾和油
14、雾) 7-丝网分离器 8-加热器 9-总过滤器39、介质除菌的原理是什么?影响介质过滤效率的因素有哪些? 原理:介质间空隙大于微生物,如棉花纤维直径16-20mm,充填系数为8%时,所形成的网格空隙为20-50 mm。介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒,这显然不是面积过滤(即不是绝对过滤),而是一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的,主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力沉降和静电吸引等。 影响介质过滤效率的因素:纤维直径:介质过滤效率与介质纤维直径关系很大,在其他条件相同时,介质纤维直径越小,过滤效率越高 介质填充厚度 介质填充密度:增加填充密度,可提高过滤效率 空气流速:在
15、空气流速很低时,过滤效率随气流速度增加而降低;当气流速度增加到临界值后,过滤效率随气流速度增加而提高。40、什么是发酵热?影响发酵温度的因素有哪些? 发酵热:发酵过程中释放出的净热量。 J / m3 h (或单位体积的发酵液在单位时间内释放出来的净热量。) 影响发酵温度的因素:(1)菌种特性 (2)培养基(成分及配比) (3)发酵阶段 (4)搅拌类型及搅拌速度 (5)通气速度(影响Q蒸发和Q显) (6)罐内外的温差 41、温度对发酵的影响体现在哪几个方面? (1)温度影响产物合成的速率及产量 (2)温度可能会影响终产物的质量 (3)温度还可能影响生物合成的方向42、发酵罐温度的控制方法有哪些?
16、 (1)罐壁调温- (2)夹层调温- (3)罐内调温43、发酵过程中pH的控制方法? (1)在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要:例如加入CaCO3,使用缓冲液等; (2)通过补加酸、碱来调节控制 (3)通过中间补料来控制:例如可以根据生产菌的代谢需要用改变加糖速率来控制pH, 也可通过中间补加尿素或硫酸铵等调节44、基质浓度对发酵有何影响? (1)对生长的影响(可用Monod 方程来描述基质浓度与生长速率的关系) SKs,m趋向于mmax 然而,由于代谢产物或基质浓度过浓可能会导致抑制作用,出现比生长速率下降 当浓度超过某值,还可能导致细胞脱水 (2)对产物形成的影响 基质浓度对产物形成的
17、影响类似于生长 在一定范围内,基质浓度大,通常产物产量高过浓,使菌体生长过于旺盛,发酵液非常粘稠,传质状况差,对产物的合成不利45、 什么是临界氧浓度和氧的满足度? 临界氧浓度:是不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 氧的满足度: 实际溶解氧浓度与临界氧浓度之比。46、合适溶解氧选择的原则? 如果要使菌体快速生长繁殖(如发酵前期),则应达到临界氧浓度;如果要促进产物的合成,则应根据生产的目的不同,使溶解氧控制在最适浓度(不同的满足度)47、发酵液中的溶解氧如何控制? (1)供氧方面:增加空气中氧的含量,使氧分压增加,进行富氧通气 提高罐压 改变通气速增加搅拌速度 (2)需氧方面:调整养料的浓度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微生物 工程 思考题
限制150内