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微生物工程期末复习(整理版)


1.如何进行菌种筛选? 答:一般菌种分离纯化和筛选步骤如下:a.标本采集 b.标本材料预处理 c.富集培养 分离 d.菌种初筛 e.菌种复筛 f.性能鉴定 g.菌种保藏 2.菌种的来源主要有:a.直接向有科研单位、高等院校、工厂购买;b.向菌种保藏部门索取或购买; c.从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 3.常用的生产抗生素的微生物有放线菌、霉菌等。常用的氨基酸生产菌种有棒杆菌属、短杆菌属、 节杆菌属、小杆菌属等,这些微生物共同的特点是代谢途径比较清楚、代谢途径比较简单。符合食 品安全用的α -淀粉酶可以由黑曲霉、米曲霉、米根霉等生产。 4. 优良菌种选育有哪些方法? 答: (1)通过基因突变进行菌种选育方法有:a.自然选育;b.诱变选育; (2)通过基因重组进行菌种 选育方法有:a.杂交育种;b.原生质体融合技术;c.基因工程技术 5.优良菌种选育的目的是什么?(或者说优点有哪些) 答:优良菌种选育目的如下: (1)提高生产能力;(e.g.青霉素由原来的十几个单位到几千个单位) (2)解决生产实际问题; ( e.g.提高微生物的耐受温度) (3)提高产品质量; ( e.g.产品纯度、原料利用率) (4)防止菌种退化; ( 保持高产菌株稳定) (5)开发新产品。 6.自然选育:是指不经过人工处理,利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。 7.回复突变:是指高产菌株在传代的过程中,由于自然突变导致高产性状的丢失,生产性能下降。 8.诱变育种:是指利用各种物理、化学的因素人为诱发基因突变后进行的筛选。 9.微生物原生质体融合:是指将双亲株的微生物细胞分别通过酶脱壁,使之形成原生质体,然后在 高渗溶液中混合,并加入物理的(如电融合) 、化学的(如聚乙二醇)或生物的(如仙台病毒)助融 条件,使双亲菌株的原生质体发生凝聚,这样通过细胞质的融合,细胞核的融合,尔后基因间的交 换、重组,进而可在适宜的条件下再生出细胞壁,获得重组子的过程。 10.菌种自然选择一般操作步骤:单细胞(孢子)悬液的制备→平板分离→挑选单菌落(注意形态的 观察)→发酵实验(分别测定单菌落的生产能力,从中选出高水平菌种) 。 11.菌种诱变育种一般操作步骤:出发菌株的选择→处理菌悬液的制备→诱变处理→中间培养→分离 和筛选。 12.菌种包藏的方法有:a.斜面保藏法;b.穿刺保藏法;c.沙土保藏法;d.真空冷冻干燥保藏法;e.液 氮保藏法;f.悬液保藏法;g.低温保藏法 13.活化:是指把微生物从保藏斜面转接到活化斜面上,使其活性得以恢复。 14.复壮:是指使微生物活性恢复的同时,恢复其优良的生产性能。 15.常用的菌种保藏方法有斜面冷冻法、菌丝速冻法、真空冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法等, 比较大的菌种保藏机构有美国典型菌种保藏中心(ATCC) 、日本大阪发酵研究所(IFO)等。 16.发酵培养基:是指供菌种生长、繁殖和合成产物之用所需的一组营养物质和原料。 17.培养基所涉及的成分有哪些?(培养基可分为孢子培养基、种子培养基、发酵培养基) 答:包括能源物质、氮源物质、碳源物质、无机盐和微量元素、前提、促进剂和抑制剂、水分。 18.泡沬的消除和控制分为:机械消泡和消沬剂消沬。 19.能荷调节:也称腺苷酸调节,是指细胞通过改变 ATP、ADP、AMP 三者比例来调节其代谢活动. 20.能荷:是指细胞中 ATP、ADP、AMP 系统中可为代谢反应供能的高能磷酸键的量度。 21.能荷调节是如何实现的? 答:能荷对代谢的调节可通过 ATP 、 ADP 和 AMP 作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调节 来实现。既可以调节形成 ATP 的分解代谢酶类的活性,也可以调节利用 ATP 的生物合成酶类的活性, 又可以调节腺苷酸的比例。 22. 微生物细胞的代谢调节(酶促调节)主要有两种类型: 一类是酶活性调节,调节的是已有酶分 子的活性,可以分为酶的激活作用和酶的抑制作用,酶活性调节机制包括变构调节和修饰调节;另 一类是酶合成的调节,调节的是酶分子的合成量,涉及到组成酶和诱导酶。 23. 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。 24.培养基设计思路是怎样的? 答:① 根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题,初步确定可能的培养基成分; ② 通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分;

③ 当培养基成分确定后,剩下的问题就是各成分最适的浓度,由于培养基成分很多,为减少实验次 数常采用一些合理的实验设计方法。 25.设计培养基所需要注意的问题有哪些? 答:原料及设备的预处理;原材料的质量;发酵特性的影响;灭菌。 26.生理酸性物质:是指经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质的无机氮源,如硫酸铵。 27.生理碱性物质:是指经微生物生理作用(代谢)后能形成碱性物质的无机氮源,如硝酸钠。 28.代谢调控包括哪三部分内容? 答:a.发酵条件的控制;b.改变细胞透性;c.菌种遗传特性的改变。 29.微生物自我调节三大部位分别是? 答:1)细胞膜对大多数亲水性分子起一种屏障作用;2)在原核生物中存在两种控制通量的方法, 即调节现有酶量和改变酶分子活性(酶的合成、酶的活性调节) ;3)限制基质的有形接近。 30.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。 31.原生质体融合技术一般程序包括原生质体的制备、原生质体的融合、原生质体的再生、融合子的 检出。 32.种子扩大培养中有斜面、三角瓶、种子罐培养之分。其中斜面培养(活化)是最精细的。 33.酶合成阻遏作用包括末端产物阻遏和分解代谢产物阻遏。末端产物阻遏是指起阻遏作用的物质是 某种合成途径的终产物; 而分解代谢产物阻遏是指起阻遏作用的物质是某种化合物分解的中间产物。 34.水的污染有两类: 一类是自然污染;另一类是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要 分为:化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。 35.污水的危害:a.危害人体健康 b.影响工农业生产 c.影响景观环境 d.影响渔业资源 e.破坏生态平衡。 36.有机污水的生物处理包括产酸阶段和产气阶段。 37.污水一级处理包括筛滤法;沉淀法;上浮法;预曝气法。 38.污水二级处理包括活性污泥法、生物膜法、化学和物化处理法。 39.污水深度处理(三级处理)包括除磷、除氮、难降解的有机物去除、溶剂性无机物去除、病毒去 除。 40.好氧生物处理-活性污泥法工艺流程图:

(1)曝气池:是微生物降解有机物的反应场所。 (2)二沉池:泥水分离场所。 41.生物膜法:是指以生长在固体(称为载体或填料)表面上的生物薄膜进行净化处理的生物处理法。 42.微生物除磷原理:依靠聚磷菌(兼性厌氧菌)聚磷,再从水中除去这些细菌。其一般工艺流程如 下: (1)

(2)

43.微生物除氮原理:反硝化细菌利用污水中的 BOD,经 NO3-—N 反硝化还原为 N2,溢出水面释放 到大气。主要包括三种处理工艺:单污泥系统、多污泥系统、反硝化系统。 44.除氮过程中为什么先脱碳、后脱氮? 答:硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物;有机碳源丰富时,脱碳菌世代周期短生长迅速,硝化菌氧 利用不足,生长缓慢。 45.硝化脱氮时为什么有时需要补碱(Na2CO3 或 NaOH)? 答:硝化作用消耗碱(NH4+、CO3-) ,水 pH 下降;补充碳源、升高 pH。 46.硝化菌世代周期长,容易从活性污泥系统中被洗掉,如何解决? 答:挂生物膜或投加悬浮填料;定期投菌。 47.泡沫对发酵的影响体现在哪些方面? 答:有利之处:气体分散、增加气液接触面积;有害之处:1 降低生产能力;2 引起原料浪费;3 影 响菌的呼吸;4 引起染菌。 48.简述 pH 对微生物菌体生长和产物合成的影响。 答:1)pH 影响酶的活性。当 pH 值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。 2)pH 值影响微生物细胞膜所带电荷的改变,从而改变细胞膜的透性,影响微生物对营养物质 的吸收及代谢物的排泄,因此影响新陈代谢的进行 。 3)pH 值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离,从而影响微生物对这些物质的利用。 4) pH 影响代谢方向 pH 不同,往往引起菌体代谢过程不同,使代谢产物的质量和比例 发生改变。 49.影响发酵热的因素有哪些?发酵热的定义是什么?

答:1 生物热 Q;2 搅拌热 Q;3 蒸发热 Q;4 辐射热 Q;5.显热 Q。发酵热:就是发酵过程中释放出 来的净热量。 50.温度对发酵有哪些影响? 答:1)温度影响微生物生长;2)温度影响产物形成;3)温度影响发酵液的物理性质;4)温度影 响产物合成的方向。 51.温度对微生物生长的影响有哪些? 答:随着温度上升,微生物的生长和繁殖加快,但随着温度的上升,酶失活的速度也加快,菌体衰 老提前,发酵周期缩短,这对发酵生产是极为不利的。微生物受高温的伤害比低温的伤害大,即超 过最高温度,微生物很快死亡;低于最低温度,微生物代谢受到很大抑制,并不马上死亡。这就是 菌种保藏的原理。 52.什么叫染菌?如何检查判断染菌与否?又是如何预防的? 答:发酵染菌:是指在发酵过程中,生产菌以外的其他微生物侵入了发酵液,从而使发酵过程失去 了真正意义上的纯种培养。染菌的检查、判断方法如下: 1、显微镜检查法(镜检法); 2、肉汤培养法(0.3%牛肉膏、0.5%葡萄糖、0.5%氯化钠、0.8%蛋白胨、0.4%的 1%酚红溶液(pH7. 2)的葡萄糖酚红肉汤于 37℃和 27℃进行培养检查培养基和无菌空气是否带菌); 3、平板划线培养或斜面培养检查法; 4、发酵过程的异常现象观察法 (溶解氧、pH 值、排出气中的 CO2 含量、菌体生长不良、耗糖慢、 pH 值的异常变化、发酵过程中泡沫的异常增多、发酵液的颜色异常变化、代谢产物含量的异常下跌、 发酵周期的异常拖长等方面来检查发酵是否染菌) 杂菌感染途径:1、种子带菌。其防治措施:制备种子时对沙土管、斜面、三角瓶及摇瓶均严格加以 限制,防止杂菌的进入而受污染。为了防止染菌,种子保存管的棉花塞应有一定的紧密度,且有一 定的长度,保存温度尽量保持相对稳定,不宜有太大的变化;种子的转移、接种等操作放在超净工 作台上进行;对每一级种子的培养物均应进行严格的无菌检查,确保任何一级种子均未受染菌后才 能使用;对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理,保证在利用灭菌锅进行灭菌前,先完全排除锅 内的空气,以免造成假压,使灭菌的温度达不到预定值,造成灭菌不彻底而使种子染菌。 2、 空气带菌。其防治措施采:气口:加强生产场地的卫生管理,减少生产环境中空气的含菌量, 使得采气口的空气相对洁净;空气预处理:尽可能减少空气的带油、水量,提高进入过滤器的空气 温度,降低空气的相对湿度,保持过滤介质的干燥状态;防止空气冷却器漏水,勿使冷却水压力大 于空气压力, 防止冷却水进入空气系统等; 过滤介质: 选用除菌效率高的过滤介质 (棉花、 活性炭) ; 过滤介质的灭菌和密度:在过滤器灭菌时要防止过滤介质被冲翻而造成短路,避免过滤介质烤焦或 着火;保证一定的介质充填密度下,防止过滤介质的装填不均而使空气流短路。 3、设备的渗漏或“死角”造成的染菌。其防治措施:生产上可采取仔细清洗,检查渗漏,或降低冷 却水中 Cl-的含量等措施加以防治。 4、培养基灭菌不彻底导致的染菌。 5、 噬菌体染菌。 53.如何控制泡沫的产生?泡沫的危害?产生的原因? 答:控制泡沫产生的方法有:1、调整培养基配方;2、消泡剂消泡;3、机械消泡;4、操作上的适 当调节。 泡沫的危害:1、降低生产能力(在发酵罐中,为了容纳泡沫,防止溢出而降低装量);2.引起原料 浪费(设备容积不能留有容纳泡沫的余地,气泡会引起原料流失,造成浪费);3.影响菌的呼吸(如 果气泡稳定,不破碎,那么随着微生物的呼吸,气泡中充满二氧化碳,而且又不能与空气中氧进行 交换,这样就影响了菌的呼吸。)4. 引起染菌(由于泡沫增多而引起逃液,于是在排气管中粘上培 养基,就会长菌。随着时间延长,杂菌会长入发酵罐而造成染菌。)

产生泡沫原因:(1)通气搅拌的强烈程度;(2)培养基配比与原料组成;(3)菌种、种子质量和 接种量;(4)灭菌质量。 54.什么叫抗生素?抗生素的生产工艺(以青霉素为例)。 答:抗生素是由生物(包括某些微生物、植物和动物在内)在其生命活动过程中产生的,能在低浓 度下有选择地抑制他种生物机能的低分子量的有机物质。狭义的定义是:抗生素是低分子量的微生 物代谢产物,能在很低的浓度下抑制其他微生物的生长。

55.一个青霉素的效价单位:为能在 50mL 肉汤培养基中完全抑制金黄色葡萄球菌标准菌株的发育的 最小青霉素剂量。 56.一个链霉素效价单位:能在 10mL 肉汤培养基中完全抑制大肠杆菌(ATCC9637)发育的最小剂量。 57.氨基酸发酵使用的菌种有哪些?如何从菌种选育和发酵条件控制两个方面提高谷氨酸产量? 答:1)野生株型菌株;2)营养缺陷变异株、营养缺陷型回复突变株;3)类似物抗性突变菌株;4) 基因重组的方法构建获得的菌株。 从菌种选育方面提高谷氨酸产量:①切断或减弱支路代谢;②解除自身的反馈调节;③增加前体物 的合成;④提高细胞膜的渗透性;⑤提高合成代谢酶活性。 从发酵条件方面提高谷氨酸产量:①确定最适培养基配方;②供氧充足;③调节谷氨酸合成最适温 度,大量通气,控制温度 34-37 ℃;④控制谷氨酸合成最适 PH 值,提供必须的氨及 pH 维持在 7.2 -7.4。 58.以土壤采样为例,分析其所需考虑因素有哪些?采样的方法? 答:①土壤有机质含量和通气状况;②土壤酸碱度和植被状况(细菌、放线菌生长在 PH7.0-7.5 条 件下;霉菌、酵母菌生长在 PH7.0 以下);③地理条件;④季节条件。 采样的方法是:用取样铲,将表层 5cm 左右的浮土除去,取 5~25cm 处的土样 10~25g,装入事先准 备好的塑料袋内扎好(标明采集的时间、地点、天气、周边环境、周围植被)。北方土壤干燥,可 在 10~30cm 处取样。

59.

1、在诱变育种过程中,物理诱变剂有(紫外线) 、 (X 射线) ,化学诱变剂有(烷化剂: 如亚硝基胍) 碱基类似物、 碱基修饰剂、 移码突变剂, 生物诱变剂有 (噬菌体, 转座子) 。 2、发酵过程按投料方式分为(分批发酵) 、 (补料分披发酵) 、 (连续发酵)三种。 3、原生质体融合过程中,再生培养基的渗透压要略(高)于微生物细胞内液体的渗透 压。 4、目前,由 Monod 和 Jacob 提出的操纵子假说能较好地解释酶合成的诱导和阻遏。
5、操纵子:包括启动子、操纵基因、结构基因。 6、4.菌种分离的方法:施加选择性压力分离法(平板稀释法和平板划线法) 、选择性培养基分离法 (加入抗生素或试剂来增加选择性、摇瓶培养和连续培养) 。 7.次级代谢产物包括:抗生素、毒素、色素、激素、生物碱等。 (四素一碱)

三、判断 1、色素在微生物代谢产物中属于初级代谢产物。 (×)次级 2、葡萄糖在培养基成分中是生理酸性物质。 (√) 3、紫外线作为诱变剂的机理是使遗传物质的碱基烷基化。 (×)是嘧啶二聚体 4、抗生素生物合成基因簇中,平均一个基因 10kb。 (×)1kb 5、75%的乙醇是抗生素。 (×)不是 6、原生质体融合过程中,再生培养基的渗透压要略低于微生物细胞内液体的渗透压。 (×)略高于
7.一个青霉素的效价单位: 为能在 50mL 肉汤培养基中完全抑制金黄色葡萄球菌标准菌株的发育的最 小青霉素剂量。 8.一个链霉素效价单位:能在 10mL 肉汤培养基中完全抑制大肠杆菌(ATCC9637)发育的最小剂量。


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