发酵工程考试重点整理

发酵工程考试重点整理内容摘要：

具有不同的形式。 催化同一化学反应而化学组成不同的一组酶。 13. 初级代谢产物 ：是指微生物产生的，生长和繁殖所必须的物质，如蛋白质、核酸等。 14. 次级代谢产物 ：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质。 15. 分叉中间体 ： 糖代谢中间体，既可用来合成初级代谢产物，又可以用来合成次级代谢产物的中间体，如丙二酰 CoA 16. 糖酵解 ：葡萄糖经过 1， 6二磷酸果糖生成 3磷酸甘油醛 ， 3磷酸甘油醛再降解生成丙酮酸并产生 ATP的代谢过程。 17. 巴斯德效应 ：在好氧条件下，酵母发酵能力降低的现象。 问答题 1. 生物氧化的形式、过程和功能 答： 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或失去电子三种； �生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三个阶段 � 生物氧化的功能则有产 能（ ATP）、产还原力 [H]和产小分子中间代谢物三种。 2. 操纵子学说解释酶的诱导机制 答： 3. 大肠杆菌色氨酸操纵子 答： trp操纵子是由一个启动子和一个操纵基因区组成。 该操纵基因控制一个编码色氨酸生物合成需要的 5种蛋白的多顺反子 mRNA的表达。 4. 葡萄糖效应，解释二次生长现象 5. 乳糖操纵子 答： 大肠杆菌中控制β半乳糖苷酶诱导合成的操纵子。 包括调控元件 P(启动子 )和 O(操纵基因 )，以及结构基因 lacZ(编码半乳糖苷酶 )、 lacY(编码通透酶 )和 lacA(编码硫代半乳糖苷转乙酰基酶 )。 在没有诱导物时，调节基因 lacI 编码阻遏蛋白，与操纵基因 O 结合后抑制结构基因转录；乳糖的存在可与 lac阻遏蛋白结合诱导结构基因转录，以代谢乳糖。 6. 代谢的人工控制的方法 答： 在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的代谢产物，必须人为地打破微生物细胞内代谢的自动调节机构，使代谢朝人们所希望的方向进行，这就是所谓的代谢的人工控制。 采用遗传学和生物化学方法实现。 1) 遗传学方法：通过改变微生物遗传物质从根本上大批微生物原有的代谢控制机制。 2) 生物化学法 � 添加前体绕过反馈控制点 � 添加诱导剂 � 发酵与分离过程耦合 � 控制细胞膜的通透性 � 控制发酵的培养基成分 7. 初级代谢和次级代谢的调节方式有哪些。 答： 初级代谢的调节方式 1) 产能代谢的调节：能荷调节 2) 核蛋白体合成的调节 3) 氨基酸、核苷酸合成代谢的调节 次级代谢的调节方式 1) 初级代谢对次级代谢的调节 2) 碳代谢物的调节作用 3) 氮代谢物的调节作用 4) 磷酸盐的调节作用 5) 次级代谢中的诱导作用及产物的反馈作用 6) 次级代谢中细胞膜透性调节 8. 提高初级代谢产物和次级代谢产物的方法有哪些。 答： 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 —— 选育组成性产生菌 3) 降低分解代谢产物浓度，减少阻遏的发生 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 11) 加入酶的竞争性抑制剂 提高次级代谢产物产量的方法 次级代谢产物：细胞生长不必需的，无明显生理功能的微生物代谢产物。 1) 补加前体 类似物 2) 加入诱导物 3) 防止碳分解代谢阻遏或抑制的发生 4) 防止氮代谢阻遏的发生 5) 筛选耐前体或前体类似物的突变株 6) 选育抗抗生素突变株 7) 筛选营养缺陷型的回复突变株 8) 抗毒性突变株的选育 9. 糖酵解途径的特点及其调节机制 答： 特点为①糖酵解途径是单糖分解的一条重要的途径，它存在于各种细胞中，他是葡萄糖有氧、无氧分解的共同途径；②糖酵解途径的每一步都是由酶催化的，其关键酶有己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶；③当以其他糖类作为碳源和能源时，先通过少数几步反应转化为糖酵解途径的中 间产物，这是从葡萄糖合成细胞组成城根的标准反应序列同样有效。 调节机制为糖的调节主要是能荷的控制，就是受细胞内能量水平的控制。 在生物体内 ATP和 ADP是有一定比例的。 由于细胞内维持一定的能荷，对糖酵解进行由此奥的调节。 当体系中 ATP含量高时， ATP已知磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，使糖酵解减少。 但需能反应加强时， ATP分解为 ADP和 AMP， AIP减少， ADP、 AMP增加， AIP的抑制作用被解除，同时 ADP、 AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，使 6磷酸葡萄糖、 1， 6二磷酸果糖、 3磷酸甘油醛浓度增加，他没都 是丙酮酸激酶的激活剂，使糖酵解加快。 10. 甘油发酵的机制，如何使甘油大量积累 答：酵母菌在无氧 条件下所生成的乙醇是由乙醛获得了氢。 如果改变条件，使乙醛这个中间产物不存在，那么酵母菌就不会产生乙醇。 这样就使乙醛不能作为受氢体，而迫使磷酸二羟丙酮作为受氢体，在 a磷酸甘油脱氢酶（ NAD+为辅酶）催化下生成 a磷酸甘油， a磷酸甘油水解便生成 a甘油。 积累方法：加入某种抑制剂，亚硫酸盐法；改变发酵条件，碱法。 11. 比较同型乳酸发酵和异型乳酸发酵的异同 答：相同点是产物都是乳酸，都有 ATP的生成，都是 无氧反应；不同点是 同型产物只有乳酸而异型产物除乳酸外还有乙醇和 CO2，两者的发酵菌种不同，发酵机制不同，发酵途径 不同， EMP途径中丙酮酸作为受氢体，被还原为乳酸 ，异型 途径有两个 HMP途径 和 双歧途径。 12. 说明甲烷发酵的机理和其三个阶段 答：即历史厌氧菌将糖类、脂肪、蛋白质等股杂的有机物最终分解成甲烷和 CO2。 三个阶段 第一阶段是有机聚合物水解生成单体化合物，进而分解成个各种脂肪酸、 CO2和氢 气；第二阶段是各种脂肪酸进行反解生成乙酸、 CO2和氢气；第三阶段是由乙酸和 CO2氢气反 应生成甲烷。 13. 说明柠檬酸发酵的生物合成途径及其代谢调节积累机制 答：葡萄糖经 EMP途径生成丙酮酸，丙酮酸在悠扬的条件下，一方面氧化脱羧生成乙酰 COA，另一方面丙酮酸所画生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰 COA在柠檬酸合酶的作用下所和生成柠檬酸 代谢调节积累机制 ：①由锰缺乏抑制了蛋白质的合成，而导致细胞内的 NH4+浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链不产生 ATP，这两方面分别解除了对磷酸果糖激酶的代谢调节，促进了 EMP途径畅通；②又组成性的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸；③在控制 Fe2+含量的情况下，顺乌头酸酶活性低，从而使柠檬酸积累；④丙酮酸氧化脱羧生成乙酰COA和 CO2固定 两个反应平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节增强了合成柠檬酸能力； ⑤ 柠檬酸积累增多， PH低，在低 PH时，顺乌头酸酶和异柠檬脱氢酶失活，从而进一步促进了柠檬酸自身的积累。 14. 介绍氨基酸的分类、细胞内氨基酸合成的特点及其大量积累的方法。 答： 谷氨酸族 、 天门冬氨酸族 、 丙酮酸族 、 丙糖族 、 芳香族 、 核糖族。 特点： 发酵所产生的产物 氨基酸，都是微生物的中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制，氨基酸发酵的关键是取决于 其控制机制是否能够被解除，是否能打破微生物的正常代谢调节，人为地控制微生物的代谢。 积累方法： ①控制发酵的环境条件②控制细胞渗透性③控制旁路代谢④降低反馈作用物的浓度⑤ 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用 ⑥ 促进 ATP的积累，以利于氨基酸的生物合成。 15. 谷氨酸的生物合成途径及其调节机制 答： 合成途径 图 613； 调节机制：图 334， EMP途径， HMP途径， TCA、 DCA和 CO2固定作用，氨的导入、细胞膜通透性控制 发酵机理 fermentation mechanism 代谢控制发酵 metabolic control fermentation 糖酵解 glycolysis巴斯德效应 Pasteur effectEMP途径 /糖酵解途径 EmbdenMeyerhof pathway HMP途径 /磷酸己糖途径 hexose monophosphate pathwayED途径 / EntnerDoudoroff pathway PK途径 /磷酸戊糖途径 phosphopentose pathwayTCA循环 /三羧酸循环 tricarboxylic acid cycle DCA循环 /乙醛酸循环 glyoxylate cycle嘌呤核苷 酸 purine nucleotide 嘧啶核苷酸 pyrimidine nucleotide新陈代谢 metabolism合成代谢 anabolism分解代谢 catabolism 能量代谢 energy metabolism生物氧化 biological oxidation呼吸 respiration 无氧呼吸 anaerobic respiration发酵 fermentation组成酶 constitutive enzyme 诱导酶 inducible enzyme诱导 induction阻遏 repression阻遏物 repressor 末端代谢产物阻遏 terminal repression操纵子 operon操纵基因 operator/operator gene 调节基因 regulatory gene阻遏蛋白 repressor protein结构基因 structural gene 分解代谢产物阻遏 catabolite repression葡萄糖效应 glucose effect/glucose repression 调节酶 regulatory enzyme激活剂 activator抑制剂 inhibitor效应物 effector能荷 energy charge 反馈调节 feedback regulation反馈控制 feedback control 协同或多价反馈控制 concerted feedback control/polyvalent feedback control 合作反馈控制 cooperative feedback control积累反馈控制 accumulative feedback control 顺序反馈控制 sequential feedback control同工酶控制 isoenzyme feedback control 反馈抑制 feedback inhibition营养缺陷型突变株 auxotrophic mutant 初级代谢产物 primary metabolite次级代谢产物 secondary metabolite 分叉中间体 forked intermediate metabolite调节机制 regulatory mechanism 厌氧发酵 anaerobic fermentation酒精发酵 alcoholic fermentation杂醇油 fusel oil 高级醇 higher alcohol糠醛 furfurol/furfural/furfuraldehyde甲醇 methanol 甘油发酵 glycerin fermentation 同型乳酸发酵 homolactic fermentation异型乳酸发酵 heterolactic fermentation 甲烷（沼气）发酵 methane fermentation/mash gas fermentation 好氧发酵 aerobic fermentation有机酸发酵 anic acid fermentation 柠檬酸发酵 citric acid fermentation氨基 酸发酵 amino acid fermentation 谷氨酸发酵 glutamic acid fermentation核酸类发酵 nucleic acid fermentation 抗生素发酵 antibiotic fermentatio 第七章 名词解释 1. 发酵动力学 : 2. 本征动力学 /微观动力学 3. 反应器动力学 /宏观动力学 4. 分批发酵 :采用单罐深层分批发酵 ,机制一次性装入罐内 ,在适宜条件下接种进行反应 ,经过一定时间后 ,将全部反应物取出。 5. 补料分批发酵 ：是指在分批发酵培养过程中，间歇或连续地 不加新鲜培养基。 6. 连续发酵 ：是在微生物培养到对数生长期是在发酵罐中一方面以一定速度连续不断地流加 新鲜培养基 ，另一方面又以同样速度连续不断地 将发酵液排出，是发酵罐中微生物的生长和代谢活动始终保持旺盛的稳定状态，而 PH、温度、营养成分浓度、溶解氧等都保持一定，噬菌体维持在恒定生长速率下生长和发酵。 7. 恒浊器 ： 8. 恒化器 问答题 1. 分批发酵、补料分批发酵、连续发酵的操作形式及其优缺点 答：分批培养 在发酵开始时将微生物接种如一灭菌的新鲜培养基中，在。