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第1章 发酵工程

组成酶:不依赖于酶底物或者底物的结构类似物的存在而合成的酶。

诱导酶:又称为适应性酶,是依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成的酶。

SOS生色检测法:是利用DNA损伤时可活化yecA蛋白,进而分解噬菌体的阻遏蛋白,再引起sifA基因启动子启动lacZ基因的表达,从而达到检测能损伤DNA的抗肿瘤药物的目的。

生化诱导分析法:是采用测定溶原性λ噬菌体阻遏物支配下的启动子控制的转录和表达的酶活性的方法,又称为λ诱导检测法。

优良的生产菌种应具备的基本特性:

①具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力

②在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产物及其他产物

③生长繁殖能力强,有较强的生长速率,产生孢子的菌种应该具有较强的产孢子能力

④能够高效的将原料转化为产品

⑤有利用广泛来源原材料的能力,并对发酵原料成分的波动敏感性较小

⑥对需要添加的前体物质有耐受能力,并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用

⑦在发酵过程中产生的泡沫要少

⑧具有抗噬菌体感染的能力

⑨遗传特性稳定

诱变育种:就是利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞,提高基因突变频率,再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法

准性生殖:是指真菌不通过有性生殖的基因重组过程,准性生殖的过程包括异核体的形成,二倍体的形成和体细胞的重组

原生质体融合:用酶分别酶解两个出发菌株的细胞壁,在高渗环境中释放原生质,将它们混合在助融剂或电场作用下,使它们互相凝集,发生细胞融合,实现遗传重组

基因表达系统:一类是原核表达系统,目前常用的有大肠杆菌,枯草芽孢杆菌,链霉菌等,另一类是真核生物表达系统有酵母,丝状真菌等。

表达载体必须具备的条件:

①能够独立复制。

②应具有灵活的多克隆位点和方便的筛选标记,便于外源基因的克隆,鉴定和筛选

③应具有很强的启动子,能被大肠杆菌的RNA聚合酶识别

④应具有使启动子受到抑制的阻遏子,只有在受到诱导时才能进行转录

⑤应具有很强的终止子,以便使RNA聚合酶其中力量转录克隆的外源基因,而不转入其他无关的基因

⑥所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号,即起始密码AUG和SD序列

生物热:微生物在生长繁殖过程中本身产生的大量热被称为生物热

蒸发热:通气时进入发酵罐的空气与发酵液可以进行热交换,使温度下降,并且空气带走了一部分水蒸气,这些水蒸气由发酵液中蒸发时带走了发酵液中的热量,也使温度下降,被排出的水蒸气和空气夹在着部分显热,散失到罐外的热量,称为蒸发热

牛顿型流体:服从牛顿粘性定律,主要特征是其黏度μ只是温度的函数,与流变状态无关

非牛顿型流体:不服从牛顿粘性定律,其黏度μ不是常数,没有固定的黏度值

物理参数:是一类直接参数,主要有温度,生物热,搅拌转速和搅拌功率,通气量,罐压,发酵液,粘度,消沫剂和发酵液剂量等

化学参数:是一类直接参数,包括pH,溶解氧浓度,二氧化碳浓度,细胞浓度,基质浓度,产物浓度等参数

发酵液计量的方法:压差法,直接重量测量法,体积计量法,流量计计量,液位探针

排气分析法:利用菌体细胞在代谢过程中所形成的某种气体成分的分析来间接估算菌体细胞量

电容测定法:把每个细胞当做低容值的电容器,测定该电容与菌量的关系

发酵过程的自动控制:

①与发酵过程的未来状态相联系的控制目标,如需要控制的温度,pH,生物量和浓度等

②一组可供选择的控制动作,如阀门的开或关,泵的开动或停止等

③能够预测控制动作对过程状态影响的模型,如用加入基质的浓度和速率控制细胞生长率时,表达两者之间关系的数学式

菌体生长类型:指的是终产物就是菌体本身,菌体增加与碳源利用平行,且两者之间有定量关系

发酵过程的动力学分型:

第Ⅰ型又称为与生长相关型,这一型的特是菌体生长,碳源利用和产物形成几乎都在相同的时间出现高峰,其表现出产物形成直接与碳源利用有关

第Ⅱ型也称与生长部分相关型,它的特点是在发酵的第一时期菌体迅速生长,而产物的形成很少或全无产物的形成间接与碳源利用有关

第Ⅲ型的特点是产物形成一般在菌体生长接近或达到最高生长期及稳定期产物形成表面上与碳源利用无关

渗透压冲击法:是将细胞先放入高渗透压的介质中,如高浓度的甘油或蔗糖在达到平衡后,介质被突然稀释或将细胞转入水或缓冲液中,水就会迅速进入细胞内,致使细胞膨胀,引起细胞壁破裂

溶液萃取法:是以分配定律为基础的,即是利用各种物质在不同的容器中具有不同的溶解度的原理来达到将不同的物质分离纯化的目的

双水相萃取技术又称水溶液两相分配技术

离子交换树脂选择方法:

①强酸性物质应该选用弱碱性阴离子交换树脂,这主要是从是否容易解析的角度来考虑的,因为强碱性阴离子交换树脂虽然也能够吸附强酸性物质,但洗脱困难。弱酸性物质应该选用强碱性阴离子交换树脂,如果用弱碱性阴离子交换树脂则不易吸附。强碱性物质需选用弱酸性阳离子交换树脂,弱碱性物质则应采用强酸性阳离子交换树脂

②交联度,大分子物质要选择交联度低一些的树脂,而小分子物质要选择高交联度的树脂

灭菌采取措施:

①使用的培养基和设备需经灭菌

②好气培养过程中使用的空气应经除菌处理

③设备应严密,生物反应器中要维持高于环境的压力

④培养过程中加入的物料应经过灭菌

⑤使用无污染的纯粹种子等

影响kla的因素:

①搅拌

②空气流量

③培养液性质的影响

④微生物生长的影响

⑤消沫剂的影响

⑥离子强度的影响

泡沫产生的原因:外力,微生物代谢及培养基的成分

外力:通气和搅拌。

微生物代谢:微生物细胞生长代谢和呼吸会排出气体,如氨气,二氧化碳等。

培养基成分:培养基物理化学性质对泡沫形成起了决定性作用,培养基中的花生饼粉,玉米浆皂,干黄豆饼粉,糖蜜中所含的蛋白质以及微生物菌体等具有稳定泡沫的作用。

消泡剂的特点:

①降低液膜的机械强度和表面黏度

②具有较小的表面张力和较小的溶解度

③对微生物细胞无毒

④能够耐高温,高压

放线菌遗传体系:

①异核现象

②接合现象

③异核系的形成

④重组体的形成

牛顿流体及非牛顿流体举例:

牛顿流体:黄原胶、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素等的水溶液

非牛顿流体:链霉素、四环素和庆大霉素的前期发酵液

筛选抗生素产生菌的方法:抑菌圈法,稀释法,扩散法,生物自显影法

霉菌的杂交技术:

①异核体形成

②双倍体的检出

③分离子的检出

原生质体融合的步骤:

①原生质体的制备

②原生质体的融合

③原生质体的再生

④融合子的筛选

原生质体融合技术的应用:

①用于选育高产优质菌株

②产生新的作物

③基因工程技术

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