√微生物工程(重点)(已打印)

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1、微生物工程（MicroorganismEngineering）绪论微生物工程定义利用微生物的特定性状和机能，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；是将传统发酵与现代基因工程、细胞工程、代谢工程、生物信息工程和计算机控制等新技术结合并迅速发展起来的现代发酵技术。初级代谢产物（primarymetabolite）是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环

2、节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发生突变或死亡，是一种基本代谢类型。次级代谢产物（secondarymetabolite）是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同，他们可能积累在细胞内，也可能排到外环境中。微生物工程发展的几个阶段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、第二代微生物发酵技术——深层培养技术4、第三代微生物发酵技术——代谢调控技术5、第四代发酵技术——微生物工程工业微生物-----

3、--微生物工业用菌种1.工业微生物的定义从来源于自然界大量的微生物中分离并筛选出有用菌种，再加以改良，贮存待用于生产的微生物称为工业微生物。主要的工业微生物：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌最具有发展前景的工业微生物：基因工程菌理想的工业微生物需要满足的条件1．发酵产品是高浓度、高转化率和高产率的，同时是分泌型菌株。（高效）2．菌株能利用常用的碳源，并可进行连续发酵。（低成本）3．菌株不是致病株，也不产内毒素。（安全）4．代谢控制容易进行。（易于控制）5．能进行适当的DNA重组，并且稳定，重组的DNA不易脱落。（稳定）4.基因工程菌相对于传统工业微生物的区别与优势.u前者含有带外源基因的重组

4、载体;而后者是单一的微生物细胞;u前者需要发酵条件满足外源基因的表达，后者则只需要满足细菌本身的生长和代谢需要u要获得高水平的产品，基因工程菌生产过程中往往使用高密度发酵u基因工程菌发酵问题中最重要的两个问题是菌体的高密度发酵和诱导条件的确定。第三章-发酵机制1.什么是发酵机制？其研究内容包括哪些方面？发酵机制是微生物通过其代谢活动、利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。研究内容包括：l生物合成各种代谢产物的途径和代谢调节机制l环境因素对代谢方向如何影响l改变微生物代谢方向的措施2.糖酵解途径有哪些特点？Ø糖酵解途径广泛存在于各种细胞内，反应不需要氧Ø糖酵解分为两个阶段Ø糖酵解过程由

5、酶催化进行Ø其它糖类要先转化为葡萄糖或糖酵解的中间产物Ø辅酶的均衡3.什么是巴斯德效应？1861年巴斯德(L.Pasteur)在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。即呼吸抑制发酵的作用。在好氧条件下，酵母发酵能力下降。4.酒精、甘油和乳酸的发酵机制如何？乳酸发酵有哪些类型？酒精的发酵机制：甘油发酵机制：乳酸发酵类型：同型乳酸发酵(Homofermentationoflacticacidpatheay)异型乳酸发酵Heterofermentationoflacticacidpath

6、eay双歧途径Bifidumpatheay第四章-柠檬酸发酵机制1.柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？（1）控制Mn2+、NH4+浓度，解除柠檬酸对PFK的抑制，使EMP畅通无阻。（2） 控制溶氧，防止侧系呼吸链失活。（3）控制培养基中的Fe2+的浓度，使顺乌头酸水合酶失活。2.氧如何对柠檬酸积累的产生重要影响的？乙酰CoA和草酰乙酸结合生成柠檬酸过程中要引进一个氧原子，因此氧也可以看作为柠檬酸生物合成底物。它对柠檬酸发酵的作用为：(1)氧是发酵过程生成的NADH2重新氧化的氢受体。(2)近来的研究发现，黑曲霉中除了具有一条标准呼吸链以外，还有一条侧系呼吸链。当缺氧时，只要很

7、短时间中断供氧，就会导致此侧系呼吸链的不可逆失活，而导致柠檬酸产酸急剧下降。3.柠檬酸的积累机制有哪几个方面，发酵过程中的控制关键点有哪些？①Mn2+缺乏→抑制蛋白合成→NH4+↑，形成一条呼吸活动强的不产生ATP的侧呼吸链，解除磷酸果糖激酶的代谢调节，促进EMP途径畅通。②丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制，草酰乙酸合成有保证。③丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2的固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。④顺