發(fā)酵生理學(xué)期末考試題目和答案

1、第一章 P51有些霉菌，如產(chǎn)黃青霉在培養(yǎng)液中生長過程，其菌絲會(huì)形成菌團(tuán)（球），有哪些因素會(huì)影響菌球的松緊？書P3：菌團(tuán)生長的密實(shí)程度受培養(yǎng)條件（如攪拌，供養(yǎng)和溫度）的影響，特別與碳源的性質(zhì)有關(guān)。已知使產(chǎn)黃青霉生長過程中菌團(tuán)變得密實(shí)的條件有：過程添加易利用的碳源，如葡萄糖，攪拌加快，供養(yǎng)改善；反之，用乳糖、攪拌緩慢或供養(yǎng)跟不上，則菌團(tuán)變得疏松。PPTP5 右上：菌絲團(tuán)的調(diào)控菌絲團(tuán)密實(shí)：有利減少粘度，有利氧傳遞，有利菌的生長和生產(chǎn)調(diào)控方法：用葡萄糖等快速利用碳源，加快攪拌，加大通氧菌絲團(tuán)過于密實(shí)：過猶不及，菌絲團(tuán)內(nèi)部缺氧和養(yǎng)料，代謝廢物不易擴(kuò)散出微生物生長過程可以分幾期？停滯期的長短是由哪些因素決

2、定？微生物生長過程可以分幾期？右下停滯期、指數(shù)生長期、靜止期、衰亡期(工業(yè)發(fā)酵中較少)停滯期的長短是由哪些因素決定？(1)和種子所處生長周期有關(guān)：種子處于指數(shù)生長期，接種后停滯期短；(2)和接種前后的培養(yǎng)基差異有關(guān)：培養(yǎng)基差異越小，接種后停滯期越短(3)和接種量大小有關(guān)：接種量越大，接種后停滯期越短；但接種量太大，容易衰老8.有哪些因素會(huì)影響微生物的生長？（因素答全，具體可簡(jiǎn)略）PPTP9-P11物理環(huán)境：溫度，攪拌，滲透壓，水活度溫度對(duì)微生物生長的影響：影響酶活性，影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性，影響物質(zhì)的溶解度。攪拌的影響：發(fā)酵罐中的攪拌促進(jìn)氧傳遞，有利微生物生長。 高速攪拌帶來的剪切力不利生長，特別

3、是絲狀菌滲透壓的影響：在等滲溶液中，微生物正常生長繁殖；在高滲溶液中，細(xì)胞失水收縮，而水分為微生物生理生化反應(yīng)所必需，失水會(huì)抑制其生長繁殖；在低滲溶液中，細(xì)胞吸水膨脹，大多數(shù)微生物具有較為堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，而且個(gè)體較小，因而在低滲溶液中一般不會(huì)像無細(xì)胞壁的細(xì)胞那樣容易發(fā)生裂解，具有細(xì)胞壁的微生物受低滲透壓的影響不大?？珊?jiǎn)答水活度的影響化學(xué)環(huán)境的影響：pH 溶氧 二氧化碳 烷醇 有機(jī)酸11.細(xì)胞周期指的是什么？真核生物與原核生物的細(xì)胞周期有何不同？細(xì)胞周期(Cell cycle)：細(xì)胞的一系列可鑒別的周而復(fù)始的生長活動(dòng)。這些活動(dòng)的順序不變, 完成一個(gè)活動(dòng)后才能進(jìn)行下一個(gè)活動(dòng)。有何不同：典型的真核微生

4、物細(xì)胞周期由四個(gè)階段組成：G1（間隙期1）、S（DNA合成期 ）、G2（間隙期2）和M（有絲分裂期）原核微生物在低生長速率下的細(xì)胞周期,與真核微生物相似,由G1、C、D組成。其染色體復(fù)制期C 相當(dāng)于 S，細(xì)胞分裂期 D相當(dāng)于G2+M。另：細(xì)胞數(shù)目測(cè)量：PPTP7-8細(xì)胞數(shù)目測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較少，主要用于研究領(lǐng)域最常用的是(基于放大的原理) ： 直接顯微鏡計(jì)數(shù) 平板活菌計(jì)數(shù) 庫兒特計(jì)數(shù)器有發(fā)展前途的是： 流式細(xì)胞儀計(jì)數(shù)(多用途，可在線)： 分析型流式細(xì)胞儀：細(xì)胞不被破壞，測(cè)量快速、大量、準(zhǔn)確、靈敏、定量 計(jì)數(shù)型流式細(xì)胞儀18.什么是菌絲生長單位？它受哪些環(huán)境因素的影響？菌絲生長單位G 菌絲總

5、長度/菌絲分枝數(shù)目經(jīng)最初的波動(dòng)后，G隨菌落的生長而趨于穩(wěn)定分枝的數(shù)目總是與菌絲總長和細(xì)胞質(zhì)體積成正比溫度：菌絲生長單位不受溫度的影響 溫度影響菌絲生長單位的復(fù)制速率，而不是長度。培養(yǎng)基成分 ：營養(yǎng)成分的改變會(huì)影響G和分枝誘導(dǎo)劑：L-山梨糖誘導(dǎo)粗糙鏈孢霉茂盛分枝,對(duì)影響不大，使G下降。抑制劑：霉菌生長抑制劑對(duì)G的影響取決于抑制劑的性質(zhì)和劑量；環(huán)己酰胺會(huì)使G減小。碳氮源和無機(jī)鹽離子(如Mg2+)其他問題：1.絲狀菌生長方式(1)深層通風(fēng)液體培養(yǎng)生長方式(工業(yè)發(fā)酵)生長過程： eq oac(,1)菌絲斷裂、 eq oac(,2)菌絲片斷末梢伸長(頂端生長) eq oac(,3)分枝、交錯(cuò)成網(wǎng)，生成新

6、的菌絲體或菌絲球生長速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間的增重(干重法測(cè)量)固體培養(yǎng)生長方式(自然)生長過程： eq oac(,1)孢子膨脹發(fā)芽成菌絲 eq oac(,2)菌絲 (hyphae) 末梢伸長(頂端生長) eq oac(,3)菌絲分枝、交錯(cuò)成網(wǎng)，形成菌絲體(mycelium)生長速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間菌絲延長的長度菌絲頂端生長PPTP17概念：菌絲僅在頂端(末梢)生長, 其余部分的菌絲壁加厚，但不擴(kuò)展。頂端生長機(jī)制：大多數(shù)菌絲頂端生長機(jī)制都與泡囊(vesicles)在頂端的聚集有關(guān)。一旦生長停止，泡囊在頂端消失，并分布在次頂部生長區(qū)泡囊：是一種由單層膜包裹的細(xì)胞器，可把它看作是溶酶體復(fù)合物或內(nèi)膜復(fù)合物的一部分。

7、含有多種酶系和壁、膜前體。泡囊的三種作用：運(yùn)輸各種負(fù)責(zé)把細(xì)胞壁拆開和擴(kuò)建的酶；運(yùn)輸新的細(xì)胞壁成分(前體或預(yù)制單位)；運(yùn)輸合成質(zhì)膜的作用。第二章 10.微生物是如何利用淀粉和纖維素的？淀粉：PPTP7 中間 書P74上方淀粉和纖維素都是大分子物質(zhì)，不能直接被微生物利用，需要先降解才能被利用。淀粉水解：淀粉糊精寡糖麥芽糖G淀粉酶水解淀粉分子的-1,4糖苷鍵，可分為3組：阿爾法-淀粉酶，-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。（詳見書P74上方 圖2-26)淀粉的酶促水解：水解淀粉的淀粉酶有與淀粉酶， 二者只能水解淀粉中的-1，4糖苷鍵，水解產(chǎn)物為麥芽糖。-淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的-1，4糖鍵，淀粉

8、酶只能從非還原端開始水解。水解淀粉中的-1，6糖苷鍵的酶是-1，6糖苷鍵酶淀粉水解的產(chǎn)物為糊精和麥芽糖的混合物。葡萄糖淀粉酶將淀粉水解成葡萄糖纖維素：PPT P8；書P74書P74：纖維素的降解的第一個(gè)產(chǎn)物是纖維二糖，在胞內(nèi)纖維二糖可由纖維二糖磷酸化酶轉(zhuǎn)化為葡萄糖和葡萄糖-1-磷酸酯。11.氨的同化有幾種方式？1、谷氨酸脫氫酶催化-酮戊二酸還原、氨化，生成谷氨酸2、谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸，轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺3、天冬酰胺合成酶催化天冬氨酸，轉(zhuǎn)化為天冬酰胺13.莽草酸途徑是用來做什么的？其最終產(chǎn)物是怎樣合成的。其中間體是哪些初級(jí)和次級(jí)代謝物的重要前體？書P81-82 用來做什么的？芳香族氨基酸的合成

9、途徑又稱為莽草酸途徑，其產(chǎn)物有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。它為葉酸和對(duì)氨苯甲酸與苯醌分別提供合成前體分枝酸和對(duì)羧基苯甲酸。其最終產(chǎn)物是怎樣合成的？見PPTP7左上；書P82 鉛筆箭頭17.在脂肪酸生物合成中生物素起什么作用？試述其作用機(jī)制。生物素：乙酰-CoA羧化酶的輔酶，與脂肪酸及磷脂合成有關(guān)?？刂粕锼睾?，可改變細(xì)胞膜的成分，改變膜的透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。 生物素含量高時(shí)，細(xì)胞膜致密，阻礙Glu分泌，并引起反饋抑制，加適量青霉素可提高Glu產(chǎn)量。見書P89-90 劃線另有關(guān)谷氨酸發(fā)酵的生物素： 其他問題：乙醇發(fā)酵特點(diǎn)在葡萄糖分解為乙醇的過程中，并無氧的參與，是一個(gè)無氧呼吸過程。過程

10、中脫下的氫由輔酶攜帶，NADH+H+通過與乙醛反應(yīng)而重新被氧化。發(fā)酵過程需要輔酶和輔助因子參加。該乙醇發(fā)酵過程只在pH3.54.5以及厭氧的條件下發(fā)生。乳酸發(fā)酵PPTP5-6乳酸細(xì)菌能利用葡萄糖及其他相應(yīng)的可發(fā)酵的糖產(chǎn)生乳酸，稱為乳酸發(fā)酵。乳酸的用途在擴(kuò)展。由于菌種不同，代謝途徑不同，生成的產(chǎn)物有所不同，將乳酸發(fā)酵又分為同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵和雙歧桿菌發(fā)酵。同型乳酸發(fā)酵：（經(jīng)EMP途徑）異型乳酸發(fā)酵：（經(jīng)HMP途徑）雙歧桿菌發(fā)酵: （經(jīng)HK途徑磷酸己糖解酮酶途徑） PPTP5-6上還有反應(yīng)過程谷氨酸大量合成的方法：可見PPTP7以下摘自在谷氨酸發(fā)酵中，控制細(xì)胞膜的滲透性有哪幾種方法？控制細(xì)

11、胞膜的滲透性 (1)化學(xué)控制法 控制磷脂的合成，導(dǎo)致形成磷脂合成不足的不完整的細(xì)胞膜。 a、生物素缺陷型:使用生物素缺陷型菌株進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，控制生物素亞適量。 b、油酸缺陷型:使用油酸缺陷型菌株進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，控制油酸亞適量; c、甘油缺陷型:使用甘油缺陷型菌株進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，控制甘油亞適量; d、添加表而活性劑(如吐溫60)或飽和脂肪酸(C16C18):使用生物素過量的糖蜜原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)，通過添加表面活性劑或飽和脂肪酸及其親水聚合脂類，也能清除滲透，積累谷氨酸。 阻礙谷氨酸菌細(xì)胞壁的合成，形成不完全的細(xì)胞壁，進(jìn)而導(dǎo)致形成不完全的細(xì)胞膜。如在發(fā)酵對(duì)數(shù)生長期的早期，添加青霉素或頭孢霉素C

12、等抗生素。(2)物理控制方法 利用溫度敏感型突變株進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時(shí)，由于僅控制溫度就能實(shí)現(xiàn)谷氨酸生產(chǎn)，故稱物理控制方法。該法必須要控制好溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間(由30提高到37或40的時(shí)間);并且要在溫度轉(zhuǎn)換之后，再進(jìn)行適度的剩余生長。第三章6.什么是分解代謝物阻遏？其生長與溶氧曲線有哪些特征性變化？分解代謝物阻遏：若微生物的培養(yǎng)基中存在一種以上可利用的養(yǎng)分，通常它們總是先分解那些最易利用的基質(zhì)，只有在該基質(zhì)耗竭后才開始分解第二種基質(zhì)。生長與溶氧曲線：書P113 將大腸桿菌培養(yǎng)在含有兩種碳源(如葡萄糖與乳糖)的培養(yǎng)基上，便出現(xiàn)兩次旺盛的生長期，稱為二次生長。其特征是兩個(gè)生長期間夾有一個(gè)停滯期（圖3-1

13、6）。菌在第一個(gè)生長期利用葡萄糖，引起溶氧下降，而乳糖不被利用，待葡萄糖濃度降低到不能滿足菌的需求時(shí)溶氧開始上升，菌的生長趨于停滯，這時(shí)開始解除葡萄糖分解代謝物對(duì)乳糖利用的阻遏。隨著乳糖的利用，生物量又再一次上升，溶氧再次下跌直到乳糖濃度降低到一個(gè)水平，菌的生長趨于平穩(wěn)。書P111 圖3-16的線1，線4補(bǔ)充的，可以不抄： 細(xì)菌在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長，優(yōu)先利用葡萄糖。待葡萄糖耗盡后才開始利用乳糖，產(chǎn)生了兩個(gè)對(duì)數(shù)生長期中間隔開一個(gè)生長延滯期的“二次生長現(xiàn)象”。試舉一例說明耐分解代謝物阻遏的突變株篩選原理。書P115在葡萄糖-脯氨酸瓊脂平板上可篩選出耐分解代謝物阻遏的脯氨酸氧化酶的生產(chǎn)菌

14、株(鼠傷寒桿菌突變株)。 碳源：葡萄糖，氮源：脯氨酸因脯氨酸氧化酶的合成受葡萄糖的阻遏，野生型親株不能生長在這樣的培養(yǎng)基上，只有耐分解代謝物阻遏的突變株才能從氧化脯氨酸中取得生長所需的氮源。10、試舉兩種你認(rèn)為可行的避開末端代謝產(chǎn)物反饋調(diào)節(jié)的方法改變培養(yǎng)環(huán)境條件來限制末端代謝產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)部的積累從遺傳上改造微生物，使之對(duì)末端產(chǎn)物反饋調(diào)節(jié)作用不敏感:誘變或基因工程。11.敘述用結(jié)構(gòu)類似物篩選耐末端代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)的突變株的原理。結(jié)構(gòu)類似物同末端代謝物一樣具有抑制和阻遏參與其生物合成途徑的酶的功能，使正常的微生物死亡，而突變的微生物由于對(duì)結(jié)構(gòu)類似物不敏感，所以能繼續(xù)合成末端代謝物而繼續(xù)生長。所以在平板

15、上加了結(jié)構(gòu)類似物，能生長的就是要篩選的微生物。12.敘述分支代謝途徑的3種調(diào)節(jié)方式：同工酶、協(xié)同反饋調(diào)節(jié)和積累反饋調(diào)節(jié)。把箭頭圖也要畫出來1.同功酶調(diào)節(jié)：催化相同反應(yīng)，但酶分子結(jié)構(gòu)有差異；2.協(xié)同反饋抑制：一個(gè)不能少；3.累積反饋抑制：按比例累加，無協(xié)同效應(yīng)，無拮抗作用；為什么生物素濃度對(duì)谷氨酸發(fā)酵的成敗至關(guān)重要？生物素作為脂肪酸生物合成最初反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔酶，參與了脂肪酸的合成，進(jìn)而影響磷脂的合成。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的生物素水平高時(shí)，谷氨酸不能透過細(xì)胞膜，因而得不到谷氨酸。當(dāng)生物素水平低時(shí)，磷脂合成減少到正常量的一半左右，細(xì)胞變形，谷氨酸向膜外漏出，積累于發(fā)酵液中。生物素亞適量，提高細(xì)

16、胞膜的滲透性。在發(fā)酵的前期，滿足細(xì)胞的生長，合成完整的細(xì)胞膜；發(fā)酵中期生物素耗盡，細(xì)胞膜合成不完整，完成長菌型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，細(xì)胞膜的滲透性增加，使得谷氨酸滲透到細(xì)胞外，在細(xì)胞內(nèi)谷氨酸達(dá)不到引起反饋調(diào)節(jié)的程度，從而使谷氨酸能夠源源不斷被優(yōu)先合成不同的谷氨酸生產(chǎn)菌種的兩個(gè)共同特征是什么？（1）-酮戊二酸脫氫酶的缺乏：-酮戊二酸脫氫酶的缺乏使TCA循環(huán)中斷，提供合成谷氨酸所需的直接前體-酮戊二酸；（2） 對(duì)生物素的需要(生物素缺陷型)：生物素的生物合成受阻使細(xì)胞膜通透性改變，使細(xì)胞大量分泌谷氨酸。糖代謝中巴斯德效應(yīng)與克列勃特里效應(yīng)(Crabtree)有何不同？巴斯德效應(yīng):有氧條件下，發(fā)酵作

17、用受抑制的現(xiàn)象（或氧對(duì)發(fā)酵的抑制現(xiàn)象）。在缺氧時(shí)，糖酵解作用增強(qiáng)，酒精生成量高；有氧時(shí)，抑制糖酵解，幾乎不生成酒精。（具體機(jī)理見PPT）克列勃特里效應(yīng)：一些組織細(xì)胞給予葡萄糖時(shí)，無論供氧充足與否，均呈現(xiàn)很強(qiáng)的酵解反應(yīng)，產(chǎn)生較多酒精，而糖的有氧氧化受抑制。什么是代謝工程，代謝(物)流分析和代謝控制分析？ 代謝工程：又稱途徑工程，一般定義為，通過某些特定生化反應(yīng)的修飾來定向改善細(xì)胞的特性或運(yùn)用重組DNA技術(shù)來創(chuàng)造新的化合物。代謝(物)流分析：是一種計(jì)算流經(jīng)各種途徑的物流的技術(shù)，用于描述不同途徑的相互作用和圍繞支點(diǎn)的物流分布。代謝控制分析：是指通過一途徑的物流和以物流控制系數(shù)來表示的酶活之間的定量關(guān)

18、系。第四章次級(jí)代謝物及其生物合成有哪些特征？次級(jí)代謝物特征：種類繁多，含有不尋常的化學(xué)鍵一種菌可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相近的一簇抗生素。例如，產(chǎn)黃青霉能產(chǎn)生至少10個(gè)具有不同特性的青霉素。一種微生物的不同菌株可以產(chǎn)生多種在分子結(jié)構(gòu)上完全不同的次級(jí)代謝產(chǎn)物，例如，灰色鏈霉菌不僅可以用于生產(chǎn)鏈霉素，還可用來生產(chǎn)白霉素、吲哚霉素、灰霉素、灰綠霉素等。 不同種類的微生物也能產(chǎn)生同一種次級(jí)代謝產(chǎn)物。一簇抗生素中各組分的多少取決于遺傳與環(huán)境因素。次級(jí)代謝物生物合成的特征：次級(jí)代謝產(chǎn)物一般不在產(chǎn)生菌的生長期產(chǎn)生，而在隨后的生產(chǎn)期形成次級(jí)代謝物合成所涉及的酶的特異性較低；次級(jí)代謝方面的差錯(cuò)對(duì)細(xì)胞的生長無關(guān)緊要，改變后的代

19、謝產(chǎn)物有些還保留生物活性次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成對(duì)環(huán)境因素特別敏感。其合成信息的表達(dá)受環(huán)境因素調(diào)節(jié)。如對(duì)抗生素的合成需在較低的磷酸鹽濃度0.110mM范圍內(nèi)進(jìn)行，而生長能耐受的范圍平均要大10倍，即.3300mM。微生物由生長期向生產(chǎn)期過渡時(shí)，菌體在形態(tài)學(xué)上會(huì)發(fā)生一些變化。例如，一些產(chǎn)芽胞的細(xì)菌在此時(shí)會(huì)形成芽胞，真菌和放線菌會(huì)形成孢子微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成過程是一類由多基因控制的代謝過程。這些基因不僅位于微生物的染色體中，且位于質(zhì)粒中，并且染色體外的基因在次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成中往往起主導(dǎo)作用。如何區(qū)分基質(zhì)、中間體與前體？基質(zhì)：培養(yǎng)基中的基本營養(yǎng)物前體：分內(nèi)源前體和外源前體 內(nèi)源前體：來源于中間體

20、外源前體：培養(yǎng)基中外加中間體：基質(zhì)代謝后的中間代謝物（外源）前體：是指加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物，它能被微生物直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)無多大變化，有些還具有促進(jìn)產(chǎn)物合成的作用。中間體：是指養(yǎng)分或基質(zhì)進(jìn)入一途徑后被轉(zhuǎn)化為一種或多種不同的物質(zhì)，它們均被進(jìn)一步代謝，最終獲得該途徑的終產(chǎn)物。前體是如何從初級(jí)代謝叉向?qū)ｉT的次級(jí)代謝產(chǎn)物的專門合成途徑的？書P172由次級(jí)代謝途徑的第一個(gè)酶來決定前體進(jìn)入次級(jí)代謝物合成途徑的通量、中間體的流向和途徑的生產(chǎn)能力。途徑的其他的關(guān)鍵酶也可能是控制步驟，這類酶常受碳、氮分解代謝物的阻遏，以及磷和反饋調(diào)節(jié)。其中有些酶可能受胞內(nèi)積累的高濃度前體的誘導(dǎo)。肽類

21、抗生素的合成與多肽、蛋白質(zhì)的合成有何差異？(1)合成酶的特異性低，形成結(jié)構(gòu)相似的組分(2)一般都為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且不帶游離的-氨基和-羧基(3)對(duì)蛋白質(zhì)合成的抑制劑(如氯霉素和嘌呤霉素)不敏感(4)合成時(shí)間：在菌體生長后期蛋白質(zhì)合成終止后才產(chǎn)這類抗生素在鏈霉素的生物合成中A因子扮演什么角色？簡(jiǎn)述其作用機(jī)理。書P200什么角色：A因子扮演誘導(dǎo)劑的作用，促進(jìn)鏈霉素合成能力強(qiáng)?，F(xiàn)象：A因子類似真核生物的激素，在接種時(shí)給鏈霉素合成阻斷型突變株1g純A因子，可誘導(dǎo)1g鏈霉素的生成，其誘導(dǎo)系數(shù)為106.。作用機(jī)理：（自己歸納）當(dāng)A因子濃度的增加隨生長達(dá)到一臨界值后，其受體蛋白ArpA便從DNA上解離，adpA

22、的轉(zhuǎn)錄得以啟動(dòng)。受adpA基因產(chǎn)物的激活，專一性鏈霉素合成基因strR被表達(dá)，其基因產(chǎn)物繼續(xù)激活鏈霉素合成的所有基因的轉(zhuǎn)錄。為什么微生物的生長速率降低會(huì)誘導(dǎo)參與抗生素合成的酶的生產(chǎn)？書P204(1)生長速率降低證明微生物的生長受到了外界條件（多是營養(yǎng)條件）的限制，為細(xì)胞生長繁殖而進(jìn)行的初級(jí)代謝不能平衡地進(jìn)行，結(jié)果會(huì)造成一些中間產(chǎn)物的積累，從而誘導(dǎo)參與次級(jí)代謝的酶的合成。(2)生長速率下降時(shí)可能會(huì)使細(xì)胞已合成的生物大分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化加強(qiáng)，造成具有誘導(dǎo)作用的低分子物質(zhì)的濃度升高而產(chǎn)生誘導(dǎo)作用。敘述抗生素生物合成中磷酸鹽的調(diào)節(jié)作用。磷酸鹽能促進(jìn)初級(jí)代謝，抑制菌體的次級(jí)代謝磷酸鹽抑制HMP途徑過量磷酸鹽

23、抑制次級(jí)代謝產(chǎn)物前體的生物合成磷酸鹽阻抑次級(jí)代謝中的磷酸酯酶培養(yǎng)基優(yōu)化方法，至少6種。書P247-250統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：布列可特-博曼設(shè)計(jì)法，響應(yīng)平面設(shè)計(jì)，均勻設(shè)計(jì)方法，因素重構(gòu)分析法，中心組合設(shè)計(jì)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法第五章從工程角度看，有哪些辦法可以減輕，甚至解除產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)和有害代謝物的積累問題？（題目會(huì)改：從發(fā)酵工藝、發(fā)酵設(shè)備、菌種的角度，有哪些辦法可以減輕，甚至解除產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)和有害代謝物的積累問題？）發(fā)酵工藝：通過控制發(fā)酵手段，改變培養(yǎng)環(huán)境條件來限制末端代謝產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)部的積累?？刂婆囵B(yǎng)基的成分。應(yīng)使培養(yǎng)液中盡量少含阻遏性化合物，不含可導(dǎo)致胞內(nèi)形成大量阻遏物的養(yǎng)分，通過限制末端產(chǎn)物在

24、細(xì)胞內(nèi)的積累可提高酶的產(chǎn)量。加入生物合成途徑的抑制劑限制補(bǔ)給營養(yǎng)缺陷型突變株所需的生長因子采用末端代謝產(chǎn)物的衍生物另外，改變細(xì)胞膜通透性：改變細(xì)胞透性，利于產(chǎn)物分泌， 避免產(chǎn)物在胞內(nèi)過量積累，避免反饋抑制。發(fā)酵設(shè)備：發(fā)酵與分離過程、產(chǎn)物回收相耦合(降低終產(chǎn)物濃度) ：可排除有害代謝物，及時(shí)分離與回收目的產(chǎn)物，避免或減輕產(chǎn)物及有害代謝產(chǎn)物的反饋?zhàn)瓒艉头答佉种?。膜分離與發(fā)酵的耦合：避免菌體丟失，從而使得細(xì)胞高密度培養(yǎng)成為可能；可排除有害代謝物，避免或減輕產(chǎn)物的反饋?zhàn)瓒?。包括透析發(fā)酵、微濾發(fā)酵、反滲析發(fā)酵、膜蒸發(fā)等。溶劑萃取與發(fā)酵偶合：如赤霉素發(fā)酵：發(fā)酵213 h后使發(fā)酵液在微濾膜一側(cè)打循環(huán)，濾液不

25、斷流入萃取器，赤霉素被有機(jī)溶劑提取，余液返回發(fā)酵罐內(nèi)。3）揮發(fā)性產(chǎn)物回收與發(fā)酵偶合：如乙醇發(fā)酵：膜過濾后蒸發(fā)回收，回收后余液返回發(fā)酵罐。包括真空發(fā)酵、閃蒸發(fā)酵過程、氣提發(fā)酵、生物蒸餾過程等。4）吸咐發(fā)酵：發(fā)酵液中添加一種能選擇性吸咐目的產(chǎn)物而對(duì)產(chǎn)生菌無害的吸咐劑， 再從吸咐劑洗脫回收產(chǎn)物。比如在香蘭酸轉(zhuǎn)化為香蘭素的發(fā)酵過程中，用樹脂吸咐目的產(chǎn)物香蘭素。這些分離裝置應(yīng)該具有分離效率高、抗污染、易于重復(fù)使用等特點(diǎn)。菌種的角度：從遺傳上改造微生物，使之對(duì)末端產(chǎn)物反饋調(diào)節(jié)作用不敏感:誘變或基因工程。育種：得到根本改變代謝的基因突變株。例子1：分離耐末端代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)的突變株分離這類突變株的最簡(jiǎn)便方法是，

26、將經(jīng)誘變處理過的野生型菌株涂布在含有末端代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)類似物的瓊脂平板上，培養(yǎng)一段時(shí)間之后，大多數(shù)細(xì)胞被殺死，而那些發(fā)生了抗性突變的菌株則形成菌落，從而得到不受末端代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)作用的突變株。例子2：色氨酸的代謝調(diào)控解除自身反饋調(diào)節(jié)：可通過選育色氨酸的結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株，解除自身的反饋調(diào)節(jié)來達(dá)到積累色氨酸的目的。代謝工程：利用基因工程技術(shù)，擴(kuò)展和構(gòu)建、連接代謝途徑，形成新的代謝流（也稱途徑工程）1 強(qiáng)化表達(dá)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)構(gòu)的正向調(diào)節(jié)(1)途徑特定調(diào)控基因：轉(zhuǎn)錄活化因子(2)多效調(diào)控基因：轉(zhuǎn)錄和翻譯輔助因子2 改變表達(dá)體系 (1)引入全部結(jié)構(gòu)基因的克隆 (2) 引入通用調(diào)節(jié)基因3 擴(kuò)增抗性基因：減弱

27、反饋調(diào)節(jié)4 提高編碼關(guān)鍵酶的基因劑量：強(qiáng)化代謝流5 改造調(diào)節(jié)性啟動(dòng)子書P108-126酶活的調(diào)節(jié)：活化或鈍化。這是快速調(diào)節(jié)，在幾秒到幾十分鐘內(nèi)完成。共價(jià)修飾：有物質(zhì)成分的改變；變構(gòu)控制：沒有物質(zhì)成分的改變，有形狀的改變構(gòu)象的改變。 酶合成的調(diào)節(jié)：誘導(dǎo)或阻遏。通過控制酶數(shù)量的調(diào)節(jié)要牽涉到基因、mRNA、蛋白質(zhì)的生物合成，所以這種調(diào)節(jié)是一種慢調(diào)節(jié)，在幾分鐘甚至幾天內(nèi)才能完成。高細(xì)胞密度培養(yǎng)指的是什么？ 須具備哪些條件和存在什么問題？高細(xì)胞密度培養(yǎng)一般是指微生物沉沒培養(yǎng)時(shí)其細(xì)胞密度達(dá)到100 g/L(干重)以上的水平。具備哪些條件，書P237：菌的生產(chǎn)力能保持在最佳狀態(tài)和具備適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)條件，包括足夠

28、的產(chǎn)物合成所需的基質(zhì)、前體、誘導(dǎo)物等和沒有有害代謝物的積累。存在什么問題右上：在水溶液中的固體與氣體物質(zhì)的溶解度基質(zhì)(底物)對(duì)生長的限制或抑制作用基質(zhì)與產(chǎn)物的不穩(wěn)定性和揮發(fā)性產(chǎn)物或副產(chǎn)物的積累達(dá)到抑制生長的水平 副產(chǎn)物：如大腸桿菌的乙酸高的CO2與熱的釋放速率高的O2需求-供氧限制培養(yǎng)基的粘度不斷增加會(huì)影響供氧與吸收10.試描述發(fā)酵過程中pH的一般變化規(guī)律和控制策略。有哪些因素影響pH的變化？(要點(diǎn)一定要有）pH的一般變化規(guī)律:06、書P251.微生物生長階段和產(chǎn)物合成階段的最適pH通常是不一樣的。 這不僅與菌種特性，也與產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。1、基質(zhì)代謝 （1）糖代謝 特別是快速利用的糖，分解

29、成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一（2）氮代謝 當(dāng)氨基酸中的-NH2被利用后pH會(huì)下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用pH上升。（3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會(huì)上升或下降2、產(chǎn)物形成某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機(jī)酸類產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。3、菌體自溶，pH上升，發(fā)酵后期，pH上升?？刂撇呗?1、調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH。在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì)，如CaCO3 ，或具有緩沖能力的試劑，如磷酸緩沖液等?；A(chǔ)料中若含有玉米漿，pH呈酸性，必須調(diào)節(jié)pH。若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要調(diào)到6.56.8。2、通過補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH,當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時(shí)，加酸堿調(diào)pH。如添加HCl、NaOH來直接調(diào)節(jié)，或添加N源（堿性）C源（酸性）通過代謝之路來調(diào)節(jié)。3、選擇合適的pH調(diào)節(jié)劑。發(fā)酵的不同階段采取不同的pH值。4、物理方法：通CO2 ，通風(fēng)、攪拌等。哪些因素影響pH的變化: 基礎(chǔ)料、補(bǔ)料、pH調(diào)節(jié)劑的酸堿性微生物的