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1、1、 什么是微生物工程？它是由哪四大技术结合发展起来？微生物工程：利用微生物的特定性状和功能，通过现代化微生物工程：利用微生物的特定性状和功能，通过现代化 工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系。传统发酵工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系。传统发酵 DNA 重组重组，细胞融合，分子修饰与改造细胞融合，分子修饰与改造 2、微生物反应过程的特点（与化学工程相比） （一）优点：（与化学工程相比）（一）优点：（与化学工程相比） 生产过程通常在常温常压下进行，操作条件温和生产过程通常在常温常压下进行，操作条件温和 原料以碳水化合物为主，不含有毒物质。原料以碳水化合物为主，
2、不含有毒物质。 能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应，如氧化、还原、官能团导入等。能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应，如氧化、还原、官能团导入等。 生产产品的生物体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质；生产产品的生物体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质； 通过微生物菌种改良，能够利用原有设备使生产飞跃上升。通过微生物菌种改良，能够利用原有设备使生产飞跃上升。 （二）发酵过程中尚存在的问题：（二）发酵过程中尚存在的问题： 底物不能完全转化成目的产物，副产物的产生不可避免，因而造成提取和精制困难底物不能完全转化成目的产物，副产物的产生不可避免，因而造成提
3、取和精制困难 微生物反应是活细胞的反应，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞内因素的影响，且菌体易发生变异。微生物反应是活细胞的反应，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞内因素的影响，且菌体易发生变异。原料是农副产品，虽然价廉，但质量波动较大。原料是农副产品，虽然价廉，但质量波动较大。 生产前准备工作量大，花费高，相对化学反应而言，反应器效率低。生产前准备工作量大，花费高，相对化学反应而言，反应器效率低。 发酵废水常具有较高的发酵废水常具有较高的 BOD 和和 COD，需处理后排放。，需处理后排放。 2、 微生物工程的发展经历哪几个阶段？ 1、传统的微生物发酵技术、传统的微生物发酵技术天然
4、发酵天然发酵 2、第一代微生物发酵技术、第一代微生物发酵技术纯培养技术纯培养技术 3、第二代（近代）微生物发酵技术、第二代（近代）微生物发酵技术深层培养技术深层培养技术 4、第三代发酵技术、第三代发酵技术微生物工程微生物工程 4、微生物工程产品类型有哪些？ 微生物菌体的发酵微生物菌体的发酵 SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等）、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等） ，生物防治制剂（如苏云金杆菌）生物防治制剂（如苏云金杆菌） ，活性乳制剂活性乳制剂 微生物酶发酵微生物酶发酵 各种酶制剂：糖化酶、氨基酰化酶、蛋白酶、脂肪酶等各种酶制剂：糖化酶、氨基酰化酶、蛋白酶、脂肪酶等 5、作为发酵工业用的微生物菌种应
5、符合哪些要求？ 能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成目的产物产量高、易于回收；能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成目的产物产量高、易于回收； 生长较快，发酵周期短；生长较快，发酵周期短； 培养条件易于控制；培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强；抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定；菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定； 对放大设备的适应性强；对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。 6、微生物工程工业生产水平取决于哪些因素？ 生产菌种的性能
6、生产菌种的性能 发酵和提取工艺条件发酵和提取工艺条件 生产设备生产设备 7、微生物菌种分离与筛选工作程序分哪几步？ 样品采集，增殖培养，纯种分离，生产性能测定，样品采集，增殖培养，纯种分离，生产性能测定， 8、微生物菌种选育的方法有哪些？ 自然选育，诱变育种，杂交育种自然选育，诱变育种，杂交育种 (有性、准性有性、准性)，原生质体融合育种，基因工程育种，原生质体融合育种，基因工程育种 9、菌种保藏方法中，常用于产孢子和芽孢的保藏的方法是哪一个？现逐渐被哪一种方法？ 沙土管保藏法沙土管保藏法 ，先被真空冷冻干燥保藏法取代，先被真空冷冻干燥保藏法取代 10、微生物酶活性调节的方式有哪些？ 共价修饰
7、共价修饰，变变(别别)构效应，缔合与解离，竞争性抑制构效应，缔合与解离，竞争性抑制 11、酶合成调节的类型有哪些？ 一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水平上（在原核生物中主要在转录水平上）一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水平上（在原核生物中主要在转录水平上） 的代谢调节。凡是能促进酶合成的调节称为诱导；而能阻碍酶合成的调节称为阻遏的代谢调节。凡是能促进酶合成的调节称为诱导；而能阻碍酶合成的调节称为阻遏。 12、了解酶合成调节的分子机制（乳糖操纵子和色氨酸） 操纵子含启动基因，操纵基因，结构基因。诱导型操纵子操纵子含启动基因，操纵基因
8、，结构基因。诱导型操纵子:只有当存在诱导物时其转录水平才最高，并随之转译出诱只有当存在诱导物时其转录水平才最高，并随之转译出诱导酶：负责基质分解导酶：负责基质分解，乳糖操纵子乳糖操纵子 阻遏型操纵子阻遏型操纵子:只有当缺乏辅阻遏物时其转录频率才最高，即只有通过去阻遏作用才能启动所编码酶的合成：负责某只有当缺乏辅阻遏物时其转录频率才最高，即只有通过去阻遏作用才能启动所编码酶的合成：负责某 些物质合成些物质合成，色氨酸操纵子。色氨酸操纵子。 13、了解分支生物合成途径的调节类型 1、同工酶（、同工酶（isoenzyme）调节，）调节，2、协同反馈调节、协同反馈调节(concerted feedba
9、ck regulation)，3、累加反馈调节、累加反馈调节 (cumulative feedback regulation)，4、增效反馈调节、增效反馈调节 (cooperative feedback regulation)5、顺序反馈调节、顺序反馈调节 (sequential feedback regulation) 14、克服反馈调节的方法有哪些？降低末端产物浓度降低末端产物浓度，应用抗反馈突变株应用抗反馈突变株 15、克服分解代谢阻遏的方法有哪些？1、避免使用有阻遏作用的碳源和氮源，、避免使用有阻遏作用的碳源和氮源，2、流加碳源或氮源，、流加碳源或氮源，3、利用抗分解、利用抗分解 代谢
10、阻遏的突变体。代谢阻遏的突变体。 16、代谢工程的定义、目的、研究对象。 代谢工程代谢工程(Metabolic Engineering) ：利用生物学原理，系统分析细胞代谢网络，并通过：利用生物学原理，系统分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞重组技术合理设计细胞 代谢途径及遗传修饰，进而完成细胞特性改造的应用性学科。代谢途径及遗传修饰，进而完成细胞特性改造的应用性学科。 代谢工程的研究目的：通过重组代谢工程的研究目的：通过重组 DNA 技术构建具有能合成目标产物的代谢网络或具有高产能力的工程菌并用于生产。技术构建具有能合成目标产物的代谢网络或具有高产能力的工程菌并用于生产。代谢工
11、程的要素：将分析方法运用于物流的定量化，用分子生物技术来控制物流以实现所需的遗传改造。代谢工程的要素：将分析方法运用于物流的定量化，用分子生物技术来控制物流以实现所需的遗传改造。 代谢工程的本质：应用重组代谢工程的本质：应用重组 DNA 技术对细胞的酶反应、物质运输及调控功能进行遗传操作，从而改良细胞功能的技技术对细胞的酶反应、物质运输及调控功能进行遗传操作，从而改良细胞功能的技 术。术。 17、代谢工程研究的设计思路 提高通向目标产物的代谢流：增强催化某反应的酶的表达量或活性，从而提高代谢流；在有竞争途径（如分支代谢提高通向目标产物的代谢流：增强催化某反应的酶的表达量或活性，从而提高代谢流；
12、在有竞争途径（如分支代谢 途径）存在时，阻断有害的或无关的竞争代谢途径代谢产物的合成，从而达到改变代谢流，提高目标产物产量的目的。途径）存在时，阻断有害的或无关的竞争代谢途径代谢产物的合成，从而达到改变代谢流，提高目标产物产量的目的。扩展代谢途径：扩展代谢途径： 通过基因工程手段引入外源基因（簇）等，使原有代谢途径进一步向前或向后延伸，从而可利用通过基因工程手段引入外源基因（簇）等，使原有代谢途径进一步向前或向后延伸，从而可利用 新的原料用于合成目标产物或产生新的末端代谢产物。新的原料用于合成目标产物或产生新的末端代谢产物。 构建新的代谢途径：构建新的代谢途径一般指引入外源基因（簇）来改造和修
13、饰代谢网络，使细胞从不能合成某种构建新的代谢途径：构建新的代谢途径一般指引入外源基因（簇）来改造和修饰代谢网络，使细胞从不能合成某种 代谢产物转变为能合成此代谢产物。代谢产物转变为能合成此代谢产物。 18、代谢工程的基本过程 1）靶点设计：通常包括拟修饰基因的靶点、拟导入途径的靶点或拟阻断途径的靶点等。）靶点设计：通常包括拟修饰基因的靶点、拟导入途径的靶点或拟阻断途径的靶点等。 靶点设计对代谢工程的成败靶点设计对代谢工程的成败 起着关键作用，任何精细的靶点选择都必须经得起细胞生理特性以及代谢网络热力学平衡的检验。起着关键作用，任何精细的靶点选择都必须经得起细胞生理特性以及代谢网络热力学平衡的检
14、验。 2) 基因操作：利用代谢工程战略修饰改造细胞代谢网络的核心是在分子水平上对靶基因或基因簇进行遗传操作。基因操作：利用代谢工程战略修饰改造细胞代谢网络的核心是在分子水平上对靶基因或基因簇进行遗传操作。 其其 中最典型的形式包括基因或基因簇的克隆、表达、修饰、敲除、调控以及重组基因在目标细胞染色体中最典型的形式包括基因或基因簇的克隆、表达、修饰、敲除、调控以及重组基因在目标细胞染色体 DNA 上的稳定上的稳定 整合。整合。 3）效果分析：次性的代谢工程设计和操作往往不能达到实际生产所要求的产量、速率和浓度，因为大部分实验涉及）效果分析：次性的代谢工程设计和操作往往不能达到实际生产所要求的产量
15、、速率和浓度，因为大部分实验涉及 的只是单一代谢途径有关的基因、操纵子或基因簇的改变。的只是单一代谢途径有关的基因、操纵子或基因簇的改变。 通过对新代谢进行全面的效果分析，这种由初步途径操通过对新代谢进行全面的效果分析，这种由初步途径操 作构建出来的细胞所表现出的限制与缺陷，可以作为新一轮实验的改造目标。作构建出来的细胞所表现出的限制与缺陷，可以作为新一轮实验的改造目标。 19、按培养基物理状态来分，大规模发酵工业中，常用哪一种？液体培养基液体培养基 20、在发酵工程中，培养基按用途分为哪三种？孢子培养基孢子培养基，种子培养基，发酵培养基种子培养基，发酵培养基 21、什么是前体？在发酵中常采用
16、什么方式加入？为什么？ 前体前体 (precursor)：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其 自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高。自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高。 大多数前体，如苯乙酸对微生物的生长有毒性；大多数前体，如苯乙酸对微生物的生长有毒性； 菌体具有将前体氧化分解的能力菌体具有将前体氧化分解的能力 采用少量多次的流加工艺。采用少量多次的流加工艺。 22、什么是促进剂？什么是抑制剂？ 促进剂：指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。促进剂：指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。 抑制剂：抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径。抑制剂：抑制某些代谢途径的进行
