发酵工程部分重点.doc

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1、发酵工程定义发酵工程是渗透有工程学的微生物学。是利用微生物的特定性状，通过现代化工程技术产生有用物质或直接应用于工业化生产、以把粮食、能源、化学制品、环境控制等全球性课题联系起来的一种技术体系。是将传统发酵技术与DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。1、操纵子（operon）：是基因表达和控制的一个完整单元，其中包括结构基因，调节基因，操作子和启动子。①结构基因(structuralgenes)：是决定某一多肽的DNA模板，可根据其上的碱基顺序转录出相应的mRNA，然后再可通过核糖体转译出相应的酶;（编码蛋白质的DNA序列）②启动子(promoter)：

2、能被依赖于DNA的RNA聚合酶所识别的碱基顺序，是RNA聚合酶的结合部位和转录起点；（在许多情况下还包括促进这一过程的调节蛋白结合位点。）③操纵子（operator）：位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，是阻遏蛋白的结合位点，能通过与阻遏物相结合来决定结构基因的转录是否能进行；④调节基因（regulatorgene）：用于编码组成型调节蛋白的基因，一般远离操纵子,但在原核生物中,可以位于操纵子旁边,编码调节蛋白。初级代谢产物是指微生物产生的，生长和繁殖所必需的物质，如蛋白质、核酸等。次级代谢产物是指由微生物产生的，与微生物生长、繁殖无关的一类物质。既可用来合成初级代谢产物，又可用来合

3、成次级代谢产物，这种中间体叫做分支中间体前体是指加入到发酵培养基中的某些化合物能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质，它们均被进一步代谢，最终获得该途径的终产物。前体与中间体区别：在于前者的结构往往略需改变后才进入到代谢途径中中去，有时它们是指同一物质。代谢工程的定义：把量化代谢流及其控制的工程分析方法与根据分析结果制定的遗传修饰方案付之实施的分子生物学技术结合起来，以反复分析、校验和修正的方式进行实际操作，改善微生物的产物形成的能力和微生物的细胞性能，从而满足人类对生物的特定需求的生

4、物工程的分支发酵培养基的要求:①培养基能够满足产物最经济的合成。②发酵后所形成的副产物尽可能的少，便于产物的分离纯化。并尽可能减少产生“三废”的物质。③培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。⑤必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。⑥有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。⑦有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。⑧有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。⑨所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。④所选用的培养基应能满足总体工艺的

5、要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。连消法主要操作：将培养基在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却，然后才进入发酵罐。培养基一般在135～140℃下处理5～15分钟。空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发酵罐、还是尿素（或液氨）罐、消泡罐，当培养基（或物料）尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，这叫做实罐灭菌，又称分批灭菌。种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程,这些

6、纯种培养物称为种子。种子扩培的目的：接种量的需要、菌种的驯化、缩短发酵时间,保证生产水种子罐级数取决于：①种子的性质（生长繁殖性能）；②孢子瓶中孢子的密度（密度大则级数少）；③孢子发芽及菌丝繁殖速度；④发酵罐中种子的最低接种量；⑤种子罐与发酵罐的容积比。移入种子的体积接种量＝—————————接种后培养液的体积种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。种龄短：菌体太少；种龄长：易老化谷氨酸生产的种子制备制备过程;斜面菌种→一级种子培养→二级种子培养→发酵青霉素生产的种子制备安培管→斜面孢子→大米孢子→一级种子→二级种子→发酵温度对发酵的影响温度影响反应速率温度影响

7、发酵方向温度对发酵过程的影响是多方面的，它会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制。除这些直接影响外，温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的粘度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解和吸收速率等，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。液晶状态是指某些有机物在发生固相到液相转变时的过渡状态称为液晶态。低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休克蛋白。1）发酵前期：由