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发酵试卷

二、名词解释（每题3分，共15分）

1、杂交育种：指两个不同基因型的菌株通过接合或原生质体融合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌株。 2、培养基：是人们提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 3、灭菌：指用化学的或物理学的方法杀灭或除掉物料或设备中所有的有生命的有机体的技术或工艺过程。

4、呼吸临界氧浓度：当溶氧浓度达某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，此时的溶氧浓度称为呼吸临界氧浓度。 5、摄氧率和呼吸强度：摄氧率即单位体积培养液每小时消耗的氧量；呼吸强度即单位重量的干菌体每小时消耗的氧量。 三、填空题（每空1分，共15分）

1、紫外线波长在2400-3000A范围内对微生物有高度致死效应。

2、随温度的升高，会使溶液中的氧饱和浓度下降；一般说，溶质含量越高，氧的溶解度越小；气体中氧浓度增加，溶液中溶氧浓度亦随之增加。 3、次级代谢的代谢变化一般分为菌体生产阶段、产物合成阶段和菌体自溶阶段。 4、工业生产中常用的灭菌方法有化学物质灭菌、热灭菌、辐射和过滤介质灭菌。 四、简答题（每题5分，共40分）

什么叫维持因数？什么叫生长得率？什么叫产物得率？

答：（1）维持因数：单位质量干菌体在单位时间内因维持代谢消耗的基质量。（2）生长得率：菌体的生长量相对于基质消耗量的收得率。（3）产物得率：相对于基质消耗量的代谢产物收得率。

2、控制工业发酵培养基的一般要求是什么？

答：（1）营养物质的组成比较丰富，浓度恰当，能满足菌种发芽和生长繁殖成大量的有生理功能的菌丝体之需要，更重要的是能显示出产物合成的潜力。（2）在一定条件下，所采用的各种原材料彼此之间不能产生化学反应，理化性质相对稳定。（3）粘度适中，具有适当的渗透压。（4）要考虑所选用的原材料的品种和浓度的最高生产速率，不需要的产物的合成速率降至最低。（5）生产过程中，既不影响通气与搅拌的效果，又不影响或稍影响产物的分离精制和废物处理。（6）大生产中选用的原材料尽量做到因地制宜，质优价廉，成本低。 什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？

答：通过诱变剂处理就可以大大提高菌种的突变频率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特性的变异菌株，这种方法就称为诱变育种。常用的诱变剂有：紫外线、亚硝酸、碱基类似物、亚硝基胍。 简述影响培养基质量的因素？

答：（1）原材料质量的影响。（2）水质的影响。（3）灭菌的影响。（4）其他影响因素，如培养基的pH和粘度。 什么叫自然选育？自然选育在工业生产中的意义是什么？

答：在生产过程中，不经过人工诱变处理，根据菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育。经常进行自然选育，淘汰衰退的菌株，保存优良的菌株，可以达到纯化菌种、纯化菌种衰退、稳定生产和提高发酵产量的目的。【 什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？举例说明

答：（1）初级代谢产物：微生物代谢产生的，并是微生物自身生产繁殖所必需的代谢产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、多糖、核酸等。（2）次级代谢产物：微生物代谢产生的，而与菌体的生长繁殖无明确关系的代谢产物，如抗生素、生物碱、色素等。 简述菌种保藏的原理？列举几种菌种保藏的方法

答：（1）菌种保藏主要是根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。（2）常用的菌种保藏方法有：斜面低温保藏法、液体石蜡封存保藏法、固体曲保藏法、砂土管保藏法、冷冻干燥法、液氮超低温保藏法。 影响微生物需氧量的因素有哪些？

答：（1）微生物种类和生长阶段。（2）培养基的组成。（3）培养液中溶解氧浓度的影响。（4）培养条件。（5）二氧化碳的影响。 五、问答题（每题10分，共20分）

1、在啤酒生产过程中，发酵是重要环节，生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁经过充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。 根据上述过程，回答以下问题：

(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。 (2)初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是出芽生殖。

(3)经测定，酵母菌所消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它发酵产物，其余1.5%则用于酵母菌的自身生长和繁殖。 (4)已知 的反应方程式：

C12H22O11(麦芽糖)+H2O酶???2C6H12O6，

C6H12O6酶???2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量

如果酵母菌消耗的糖(设为麦芽糖，分子量为342.0)有98.5%生成了酒精(分子量为46.0)和其它的发酵产物，设有500吨麦芽糖汁，其中麦芽糖的质量分数为8.00%，计算发酵后最多能生产酒精浓度为3.20%(质量分数)的啤酒多少吨？ 答：将题设的数据组成方程式可算出酒精的质量

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但啤酒中酒精的质量分数仅为3.20％，因此可产啤酒

2、什么是Monod方程？其使用条件如何？写出各参数的意义与求解方法？

答：（1）Monod方程的形式为：μ=μmS/(Ks+S) 。μ为比生长率，μm为最大比生长率，S为生长限制基质浓度，Ks为饱和常数。（2）使用条件：只适用于单一基质限制及不存在抑制性物质的情况，也就是说，除了一种生长限制基质外，其他必需营养都是过量的。将Monod方程两边取倒数可改写成下列形式：1/ μ=1/ μm + Ks/ μm(1/S)

以1/ μ为纵坐标，1/S为横坐标，作图可得一直线。斜率为Ks/ μm，截距1 / μm【3分】

25、利用灭菌技术，将某种细菌接种到培养皿内，以不同的方式处理培养皿并加盖（表内阴影部分表示有细菌，白色清晰区表示无细菌）。 ⑴描述表中1和2结果的不同P、Q两者都能抑制细菌生长，但抗生素Q比P杀菌能力强。

⑵根据3、4的结果判断，抗生素P和Q同时用于治疗由这种细菌引起的疾病，疗效如何？同时使用P和Q，疗效会降低

⑶说明滥用抗生素治疗细菌感染的疾病的危险性：由于药物的选择作用，滥用抗生素，导致细菌感染性增强，使原来的抗生素失去抗菌效果。 26、人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。真菌蛋白的制造过程如图所示。请根据图回答下列问题： ⑴往发酵罐内注入少量氨水的目的是满足真菌所需的氨源。

⑵制造真菌蛋白时，要向发酵罐内注入空气，由此可以推知发酵罐中真菌 的异化作用类型是需氧型。

⑶往发酵罐内添加的一切物品都要经过消毒，从生态学的角度分析，其原因是防止杂菌与真菌间的竞争。 ⑷添加的糖被真菌利用，转化形成真菌蛋白，必须经过的生理过程是氨基转换作用。

⑸从自然界分离出的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，真菌蛋白的产量较低。要获得较多的真菌蛋白，培育优质的真菌菌种可采用诱变育种等方法。 27、下图为细菌生长曲线，请据图回答下列问题。

⑴图中AB段为调整期，BC段为对数期，CD段为稳定期，DE段为衰亡期。 ⑵大量合成细胞分裂所需的酶和ATP的时期在调整期，若扩大再生产选取 菌种最好在对数期，该期细菌的增长呈J型增长。

⑶从BC段进入CD段的原因有营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、PH的改变等。发酵工业为了获得较多的代谢产品，需延长稳定期，此时除了要适当补充营养物质外，还应严格控制的条件有Ph、溶氧、传速、______等。

⑷若在培养中灭菌不严格混入了青霉菌，那么初期出现的生态学现象是竞争，一段时间后发现细菌死亡，原因是青霉菌产生青霉素抑制细菌生长。 ⑸从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈的是稳定期。

28、乙型肝炎主要通过血液传播。乙肝病毒的结构像汤勺，较厚的蛋白质外壳，中心是双链DNA。乙肝病毒感染肝细胞以后，在肝细胞内可复制出许多病毒颗粒，从而损害肝细胞的机能，严重影响人体健康。结合课本所学的知识及日常保健知识，回答有关问题： ⑴乙型肝炎的主要传播途径是（A）

A、输血、性接触、刮胡须 B、握手 C、呼吸 D、共同用餐 ⑵侵入人体肝细胞的是乙肝病毒的DNA。

⑶由乙肝病毒外壳蛋白颗粒制成的乙肝疫苗注射入人体后，不会使人致病，但能诱发人体产生抗体，原因是乙肝疫苗含有病毒外壳白质，具有抗原性，无DNA故而具有致病性。

⑷直接参与效应B细胞的合成、加工、运输抗体的细胞器有4种，抗体与乙肝病毒特异性结合后，可以使乙肝病毒失去侵染和破坏肝细胞的能力。 ⑸由于基因工程技术的出现，人们很快利用这一技术来生产乙肝疫苗。基因工程生产乙肝疫苗的研究成果要通过发酵工程来实现产业化。

29、艾滋病（AIDS）是目前威胁人类生命的重要疾病之一。能导致艾滋病的HIV病毒是RNA病毒。它感染人的T淋巴细胞，导致人的免疫力下降，使患者死于广泛感染。请回答：

⑴该病毒进入细胞后，能以RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成DNA，并整合到人的基因组中。

⑵整合后它按照碱基外配对原则进行复制，又能以DNA一条链为模板合成RNA，并进而通过翻译过程合成病毒蛋白。 ⑶如果将病毒置于细胞外，该病毒不能繁殖，原因是病毒本身缺乏繁殖所需的原料、能量、酶。 30、右图为谷氨酸棒状杆菌利用葡萄糖形成谷氨酸的途径意图，据图回答下列问题：

⑴当终产物谷氨酸合成过量时，往往会导致合成途径中断，原因是谷氨酸抑制了谷氨酸脱氢酶的活性，这属于酶活性的调节。 ⑵假设B酶只有细胞内出现某种中间产物后才能合成，则B酶是一种诱导酶。 ⑶由⑴和⑵可以说明，微生物代谢的调节包括酶合成的调节和活性的调节两种方式

⑷假设人们想利用葡萄糖、谷氨酸棒状杆菌生产α-酮戊二酸，请你利用现有知识，设计一个大量积累α-酮戊二酸的方案：对谷氨酸捧状杆菌进行诱变处理，选育不能合成谷氨酸脱氨酶的菌种。

31、为了研究细菌对青霉素抗药性形成的机理，有人设计了如下实验方案：

步骤1：取培养皿A若干（A1、A2、A3??），加入普通细菌培养基；取培养皿B若干（B1、B2、B3??），加入含青霉素的细菌培养基。 步骤2：将适量细菌培养液涂抹在培养皿A1的培养基表面，放在适宜的条件下培养一段时间，培养基的表面会出现一些菌落。

步骤3：用灭菌后的丝绒包上棉花制成的一枚“印章”，在A1上轻轻盖一下，再在B1上轻轻盖一下，这样A1中的细菌就按一定的方位准确“复制”到了B1之中。将B1培养一段时间后，B1中一定部位出现了少量菌落。

步骤4：根据B1中菌落出现的方位，将A1中对应位置的菌落取出（见图示），均匀涂抹在A2的表面，培养一段时间后，培养基表面又会出现许多菌落。 反复重复步骤3、4，在B2、B3??中保留下来的菌落越来越多。直到最后，所有“复制”到B中的菌落全部保留下来，都具有了对青霉素的抗药性。 过实验可以知道，细菌抗药性的产生首先是细菌出现基因突变的原因。青霉素在细菌抗药性形成的过程中起选择作用。 ⑵实验中所用细菌的代谢类型属于异养需氧型。

⑶如果B1中没有菌落保留下来，实验就无法进行下去。若要使实验进行下去，可以采用的方法是：对A中的细菌进行人工诱变。 32、右图是人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。请回答下列问题：

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⑴黄色短杆菌中含有遗传物质的结构分别是核区和质粒。

⑵用黄色短杆菌生产赖氨酸，培养基按物理性质分属于液体培养基。

⑶含C、H、O、N的某相对大分子化合物可以为黄色短杆菌提供哪些营养要素物质？碳源、氮源、能源、生长因素。 ⑷由图可知，要增加赖氨酸产量，就必须消除高丝氨酸脱氢酶。 ⑸为了培育新品种，科学家通常采用的方法是诱变育种。

⑹赖氨酸是黄色短杆菌的初级代谢产物，在生产实际中，人们通过黄色短杆菌的培养，大量生产赖氨酸的过程叫发酵。 ⑺在黄色短杆菌培养过程中要进行灭菌。灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的细胞、芽孢、孢子。

⑻在黄色短杆菌培养过程中，如果培养基的pH发生变化，将影响黄色短杆菌细胞中的酶的活性、细胞膜的稳定性等，从而影响黄色短杆菌对营养物质的吸收。 33、在做细菌培养的实验时试管加棉塞的目的是防止杂菌污染，保证透气良好，在该实验过程中有两次对接种环烧灼，它们分别是挑取菌种前后接种后，该实验结束后剩余的带菌培养基处理的方法是致病菌用高压蒸气灭菌，非致病菌加热后倒掉，接种完毕后应在标签上填写所接菌种，接种日期，接种者姓名等项目。

发酵工程样卷三

一．填空题（共15分，每空1分）

1.微生物液体发酵方式有分批式发酵、补料分批式发酵、连续式发酵。 2.微生物对正烷烃的利用方式有首末端氧化、次末端氧化、两末端氧化。

3.微生物菌种选育的方法有自然选育、诱变育种、基因重组育种、代谢控制育种、基因工程育种。 4.在操纵子学说中一个完整的操纵子是由调节基因、结构基因、启动基因、操纵基因组成。 二、概念题（共18分，每小题3分）

1．代谢控制发酵：就是利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为的在脱氧核糖核酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用的目的产物大量生成、积累的发酵。

2. 菌种退化：主要指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行接种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象。 3. 生长因子：微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称为生长因子。

4. 种子培养：是指经冷冻干燥管、砂土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后，在经过摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量纯种的过程。 5. 发酵工程：给微生物提供最适宜的生长条件，利用微生物的某种特定功能，通过现代化技术手段生产出人类需要的产品的工程称发酵工程，又称为微生物工程。它主要包括菌种生产，发酵条件的优化与控制，反应器的设计及产物的分离、提取与精制等。 6. 发酵热：是指发酵过程中释放出来的净热量，主要包括生物热和搅拌热。 三、判断改错题（共10分，每小题2分）

1．发酵工业中，通过紫外诱变选育菌种时，常采用处于稳定生长期的细胞进行处理。（2分） 错，发酵工业中，通过紫外诱变选育菌种时，常采用处于对数期的细胞进行处理。 2. 生理酸性物质是指经微生物的代谢后形成酸性物质的无机氮源。（2分） 对。

3. 通常情况下，发酵培养基中碳氮比高有利于菌体的生长；反之，则有利于代谢产物的积累。（2分） 错，通常情况下，发酵培养基中碳氮比低有利于菌体的生长；反之，则有利于代谢产物的积累。 4. 发酵中期染菌通常是由于种子染菌造成的。（2分）

错，发酵中期染菌，通常是由于补料带菌、或管道渗漏等原因造成的。 5. 在菌种分离筛选时，样品的来源越广泛，获得新菌种的可能性越大。（2分） 对。

四、简答题：

1.在发酵过程中引起温度波动的主要原因是什么？对发酵有何影响？

原因：发酵热、生物热。影响：(1)不同的微生物，其生长的最使温度不同；(2)温度的改变影响酶的活性，从而影响微生物的代谢速率。(3)温度的改变，影响代谢产物的合成方向。

2.分解代谢产物阻遏调节的机理？

乳糖操纵子中RNA聚合酶要结合到启动基因处，以转录信使RNA时必须有一种激活蛋白存在（CRP）CRP必须与cAMP结合后才能激活RNA聚合酶使之与启动基因结合。在葡萄糖和乳糖同时存在时葡萄糖的分解代谢产物抑制cAMP的进一步合成同时又促进细胞内已经存在的cAMP的分解，从而使RNA聚合酶不能结合到启动基因上，因而不能启动后续的结构基因的转录，因而不能够利用乳糖。当葡萄糖的分解代谢产物因为参与微生物机体代谢而在细胞内浓度降低后，其对cAMP的抑制和分解作用被解除后，cAMP在细胞中开始积累，使得RNA聚合酶能够顺利的结合到启动基因上，从而使得分解乳糖的酶基因可以进行转录并翻译出分解乳糖的相关酶。因此当葡萄糖被微生物消耗后，随着乳糖酶的合成，微生物可以乳糖为碳源进行再次的生长。 3. 发酵工业培养基的基本要求？

（1）必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分；（2）原料价格低廉，质量稳定，取材容易；（3）有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期；（4）尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化；（5）所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，提高氧的利用率。

4.在基因工程菌构建时，若选择的载体上含有Ampr?和Kanr遗传标记，并且Kanr上具有多种限制性内切酶的单一切点，问如何将含有重组DNA分子的细胞筛选出来？

通过插入失活法进行筛选。即将转化后的转化液分别涂布在含有Amp和?Kan的琼脂平板上，因为外援基因的插入使得含有重组DNA分子的细胞失去了卡那霉素抗性，因而在含有卡那霉素的琼脂培养基上不能生长，而在含有氨苄青霉素的琼脂培养基上，重组DNA分子的细胞和含有空载体的细胞均能生长，从而可将含有重组DNA分子的细胞筛选出来。 5.请写出淀粉产生菌的筛选过程？

查阅文献资料了解淀粉酶产生菌的生长特性（1分）；

采集富含淀粉酶产生菌的样品（主要根据淀粉酶产生菌的生长特性，确定采样的地点）；（1分）

富集培养（以淀粉为培养基中的唯一碳源，使淀粉酶产生菌能够大量的生长，同时抑制其他非目的微生物的生长）；（1分）

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