发酵工程原理期末复习.doc

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1、发酵工程原理期末复习一1、微生物的无氧呼吸称发酵2、现代发酵工程：是将现代DNA重组及细胞融合技术、酶工程技术、组学及代谢网络调控技术、过程工程优化技术等新技术与传统发酵工程融合，大大提高传统发酵技术水平，拓展传统发酵应用领域和产品范围的一种现代工业生物技术体系。强调现代生物技术、控制技术和装备技术在发酵工业领域的集成应用。3、发酵工程在生物技术中的地位:发酵工程是生物技术的基础，是生物技术产业的核心。4、广义发酵工程对生物学和工程学的要求:上游技术:优良种株的选育和保藏（包括菌种筛选、改造，菌种代谢路径改造等），中游技术:发酵过程控制，主要包括发酵条件的调控，无菌环境的控制，过程分析

2、和控制等下游技术:分离和纯化产品。包括固液分离技术、细胞破壁技术、产物纯化技术，以及产品检验和包装技术等5、日常发酵产品：酒、酒精、醋、啤酒、干酪、酸乳等6、以高产量、高转化率和高效率及低成本为目标的发酵过程优化技术 ：高产量：微生物生理、遗传、营养及环境因素高转化率：微生物代谢途径和过程条件高效率：微生物反应动力学和系统优化低成本：技术综合及产业化技术集成7.发酵工程技术：分子层次，生物催化→催化剂发现/改造细胞层次，细胞工厂→代谢工程过程层次，过程优化→单元放大/耦合/集成/优化8.发酵工业的范围：微生物菌体酶制剂代谢产物④生物转化⑤微生物特殊机能的利用利用微生物消除环境污染利用微

3、生物发酵保持生态平衡微生物湿法冶金利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域9、新的菌体发酵产品:茯苓菌→茯苓担子真菌→灵芝、香菇类虫草头孢菌密环菌二、1.发酵工业对菌种的要求：1)能在价廉原料制备的培养基上迅速生长并生成所需代谢产物,且产量高2).培养条件易于控制,3)生长迅速,发酵周期短,4)满足代谢控制的要求5)抗噬菌体和杂菌的能力强6)遗传性状稳定,菌种不易变异退化7）在发酵过程中产生的泡沫少,这对装料系数,提高单罐产量,降低成本有重要意义8）.对需要添加的前体物质有耐受力,并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用9）不是病原菌,同时在系统发育上与病原菌无关,不产生任何有害的生活物质,以

4、保证安全2、工业上常见菌种：细菌：大肠杆菌、醋酸杆菌、假单孢菌。黄单孢菌、棒状杆菌酵母菌霉菌放线菌3.微生物的代谢调节：在生物进化过程中，微生物细胞形成了愈来愈完善的代谢调节机制，在代谢繁殖过程中，能量的利用以及对细胞生长繁殖过程中所需的各种物质的形成是非常合理和经济的，细胞经常处于平衡生长状态，不会有代谢产物的积累。4.现代发酵工业要研究的主要内容就是通过改变培养条件和遗传特性，使微生物的代谢途径改变或代谢调节失控而获得某一发酵产物的过量产生。其方法大体可分为两类：改变产生菌的基因型而改变代谢途径；改变控制代谢速率，即影响基因型的表达。5.代谢调节(regulationofmetab

5、lism）是指微生物的代谢速度和方向按照微生物的需要而改变的一种作用。包括酶量的调节、酶活性的调节6.代谢调节方式：细胞透性的调节代谢途径区域化代谢流向的调控代谢速度的调控7.在真核微生物细胞里，各种酶系被细胞器隔离分布。8.酶合成的调节：酶合成的诱导酶合成的阻遏9.酶活性调节是指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。10.反馈抑制（feedbackinhibition)：反馈抑制是指代谢的末端产物对酶(往往是代谢途径中的第一个酶)活性的抑制。无分支代谢途径的调节有分支代谢途径的调节11.初级代谢产物调节:微生物合成主要供给细胞生长的一类物质。如氨基酸、核

6、苷酸等等，这些物质称为初级代谢产物。次级代谢产物调节:对细胞的代谢功能没有明显的影响，一般是在稳定期形成，如抗生素等，这一类化合物称为次级代谢产物。12、碳源代谢产物的调节：碳分解代谢产物调节指能迅速被利用的碳源(葡萄糖)或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶(包括分解酶和合成酶)的调节。分为分解产物阻遏和抑制两种。葡萄糖是菌体生长良好的碳源和能源，但对青霉素、头孢菌素、卡那霉素、新霉素、丝裂霉素等都有明显降低产量的作用氮代谢物的调节作用：在次级代谢中，氮分解代谢产物调节，即被迅速利用的氮源(氨)抑制作用于含底物的酶(蛋白酶、硝酸盐还原酶、酰胺酶、脲酶、组氨酸酶)的合成。在次级代谢中，其阻

7、遏作用也确实存在。在抗生素生产中使用黄豆饼粉就是由于它缓慢分解成有阻遏作用的氨基酸和氨，防止或减弱氮分解代谢产物阻遏作用的结果。13.提高初级代谢产物产量的方法:1)使用诱导物2）除去诱导物——选育组成型产生菌3）降低分解4）解除分解代谢阻遏——筛选抗分解代谢阻遏突变株5）解除反馈抑制——筛选抗反馈抑制突变株6）防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株7）改变细胞膜的通透性8）筛选抗生素抗性突变株9）选育条件抗性突变株10）调节生长速率14