绪论生物工艺学
第一章绪论
生物技术(biolechnology)
生物工程(bioengineering)
生物工艺学
一、生物工艺发展史
1．古代传统生物工艺
公元前6000年，苏美尔人和巴比伦人开始制作啤酒
公元前2000年，中国人已会酿造良酒
公元前221年，中国人已懂得制酱、酿醋，制作豆腐
公元10世纪，中国就有预防天花的活疫菌
2．中世纪后的生物工艺
1680年，刘文虎克（Leenvenhoek）制成显微镜，首先观察到了微生物
1860年代，巴斯德（pasteur）证实酒楼发酵是由酵母菌引起的，由此建立了纯种培养技术。
1897年，巴克莱（Buchner）发现磨碎的酵母仍能使糖发酵而形成酒精，并称有发酵能力的物质为酶。
19世纪末—20世纪20—30年代，出现发酵工业，产品有：丙酮丁醇、乳酸、酒精、柠檬酸、淀粉酶、蛋白酶等。
19世纪40年代，抗生素的生产发展起来，青霉素从浅层，低效到深层通气，高效的发展，大大提高了单位效价，纯度和产量。
随后链霉素，新霉素相继问世。
1950年代，氨基酸工业出现
1960年代，酶制剂工业出现，有机酸工业出现
3．现代生物技术
主要是以DNA重组技术和原生质体融合技术为代表的新兴技术。
1973年，S.Cohen小组开创了体外重组DNA并成功转化大肠杆菌的先例，随后基因工程问世，按人类的意志将外源基因在体外与截体DNA嵌合，导入宿主细胞，使之形成能复制和表达外源基因的克隆。
1975年，Kohler及Milstein发明了杂交瘤技术，用淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行原生质
体融合，获得在体外培养能产生单一抗体的杂交细胞。
1982年，第一个基因工程产品——利用重组体微生物生产的人胰岛素终于问世。
二、生物反应过程
生物反应过程——利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程
见图
生物反应过程的四个组成部分：
1．原料的预处理及培养基的制备
原材料的粉碎、蒸煮、水解、高压、灭菌等
2．生物催化剂的制备
发酵过程——选择高产、稳产，培养要求不苛刻的菌种
酶反应过程——选择一定量的活力强的酶制剂
3．生物反应器及反应条件的选择
根据生物类型的不同，代谢规律的不一样，选择不同的生物反应器和反应条件。
厌氧发酵——静置发酵，如酒精、啤酒、丙酮、丁醇、乳酸等，无需通气，工艺简单好氧发酵——通气发酵，如氨基酸、抗生素、赤霉素等，需通入无菌空气，以供代谢需要，工艺较复杂。
4．产品的分离与纯化
培养出来的产品需经过分离与纯化，根据产品的类型、特点选择合适的下游技术来纯化产品，如吸附法、溶媒萃取法、离子交换法、沉淀法或蒸馏法等。
三、生物工艺过程的共性
1．如何选择培养基成份的碳、氮、微量元素及生长因子的比例。
2．如何合理确定发酵级数，各级的培养条件，过程控制的参数以及菌种的选择。
3．如何防止生产过程的杂菌污染。
4．如何选择合适的产品提取、分离，纯化工艺。
四、微生物工业产品类型
1．微生物菌体的发酵
这是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的产品的发酵工业。
面包，乳酸
香菇，冬虫夏草，灵芝等
苏云金杆菌，蜡样芽孢杆菌中的伴孢晶体
2．微生物酶发酵
目前工业应用的酶大多来自微生物发酵，微生物种类多，产酶品种多，生产容易，成本低。
微生物酶制剂有广泛的应用。
淀粉酶，糖化酶——葡萄糖
氨基酰化酶——DL氨基酸光学拆分
胆固醇氧化酶——检测血清中胆固醇含量
葡萄糖氧化酶——检测血清中葡萄糖的含量
3．微生物代谢产物发酵
这是以获得微生物代谢产物为产品的发酵工业，代谢产物可分为两类
初级代谢物——氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等
次级代谢物——抗生素、生物碱、细菌素、植物生长因子等
第一种是菌体生长所必需，一般在对数期产生，第二种与菌体生长无关，一般在稳定期产生。
4．微生物的生物转化
这是利用微生物细胞的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位（基因），使它转变成结构相似但有更大经济价值的化合物的一种生化反应。
该反应终产物不是细胞代谢产生，而是微生物细胞的酶系作用而形成，细胞的作用只是相当于生物催化剂。
如，甾体的转化
5．微生物的特殊机能的利用
1）消除环境污染
2）保持生态平衡
3）进行金属的浸沥回收
4）利用基因工程菌开拓发酵工程新领域
第二章生物工业菌种与种子的扩大培养
第一节工业生产常用的微生物及要求
一、工业生产常用的微生物
1．细菌（bacteria）
细菌是自然界分布最广，数量最多的一类微生物。属单细胞原核生物，以二分裂方式繁
殖。
见图片
工业常用的细菌有：
枯草芽孢杆菌——淀粉酶
醋酸杆菌——醋酸
棒状杆菌——氨基酸
短杆菌——肌苷酸
2．酵母菌（yeast）
自然界中普遍存在，主要分布于含糖较多的酸性环境中，单细胞真核生物
见图片
工业常用的酶母菌有：
啤酒酵母——酿酒
假丝酵母——制作面包
类酶母——脂肪酶
3．霉菌（mould）：指那些菌丝体较发达又不产生大型子实体的丝状真菌。
大量存在于土壤、空气、水生物体内外等地方，喜欢偏酸好氧的环境
见图片
工业常用霉菌有：
根霉多种酶制剂
毛霉抗生素
犁头霉有机酸
红曲霉甾体激素
曲霉
青霉
4．放线菌（actinomycetes）：原核生物
主要以无性孢子进行繁殖也可借菌丝片段进行繁殖
大量存在于含有丰富有机质的微碱性土壤中，主要用于生产抗生素，微生物中60%的抗生素是放线菌生产的，如：
链霉素
红霉素
金霉素
庆大霉素
5．担子菌或菇类（basidiomycetes, mushroom）
多用于食用菇的生产，以及近生发现的抗癌类物质1，α-β-葡萄糖苷酶等的生产。
6．藻类（alga）
是自然界分布极广的一类自养型微生物，常用于工业生产的有：
螺旋藻
珊列藻可用于制作保健食品，还可将CO2转化为石油等
单胞藻
二、微生物工业对菌种的要求
1．原料廉价，生长迅速，目的产物产量高
2．易于控制培养条件，酶活性高，发酵周期较短
3．抗杂菌和噬菌体的能力强
4．菌种遗传性能稳定，不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保证安全生产。
第二节工业微生物菌种的衰退、复壮与保藏
一、微生物菌种的衰退
1．菌种衰退的原因
原因主要有三个方面：一是菌种保藏不妥，二是菌种生长的条件要求没有得到满足，或遇到不利的条件，或是失去某些需要的条件；三是诱变得来的新菌株发生回复突变。
1）菌种连续传代是菌种发生退化的直接原因。突变概率为10-8—10-9
2）采用保藏效果较差的方法和条件，以及保藏操作不当，菌种就较易发生退化。
3）菌种的回复突变也会使已获得的优良性状退化和消失
回复突变——变异菌株因遗传组成的自身修复，使原有的遗传障碍解除，代谢途径发生变化，从而恢复原有的特性。
回复突变的原因：
a)发生不完全突变：DNA双链中仅有一条链发生点突变。
b)产生异核菌丝：对具有两个核以上细胞的菌株，如果只有一个或几个核发生变异，会形成性状不同的菌丝。
c)菌落不纯：菌落中只有一个高产突变的孢子或细胞，菌落不是由一个孢子或细胞组成。
1）菌种遗传特性的改变
a)异核现象导致微生物群体发生变异：邻近菌丝细胞间发生吻合，或个别核发生变异而产生。
b)自发突变导致菌种遗传特性改变：DNA发生改变。
c)回复突变或产生分离子：使菌种群体中形成具有不同基因型的个体。
2）菌种生理状况的改变
a)菌种是一个不纯的群体，其中变异株所占的比例决定该菌种的特性。
b)菌种培养基可通过影响菌种的生理状况而影响发酵产量。
3．防止菌种衰退的措施
1）尽量减少传代次数。
2）菌种的分离：分离出其中未衰退的菌体
3）菌种的复壮：这是指一种广义的复壮，在菌种的生产性能尚未衰退前就经常有意识地进行纯种分离测定，使之生产性能逐步提高。
4）提供良好的环境条件：进行合理传代，只用三代内的菌种，采用培养条件有利于高产菌，不利于低产菌。
5）用优良的保藏方法：尽可能采用斜面冰箱保藏，真空冷冻干燥，干孢子保藏等。
6）定期纯化菌种，对菌种进行定期的分离纯化，可减少其中共存的自发突变或突变不完全株，保持原来的优良特性。
二、菌种的复壮
这指的是一种狭义的复壮，当菌种已经发生衰退后怎样进行复壮。
1）纯种分离：通过纯种分离，把退化菌种中的一部分仍保持原有典型性状的单细胞分离出来，分为两种方法：
菌落纯——平板划线法等
细胞纯——显微镜操作法等
2）通过寄主体进行复壮：对于寄主性微生物的退化株，可通过接种到相应的昆虫或动物寄主体内以提高其毒性。
3）淘汰已衰退的个体；采用改变培养条件，如低温，高温或改变营养成份等，使得衰退个体大量死亡，保留未退化的个体。
三、菌种保藏
人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。
·利用菌种休眠体：孢子，芽孢等。
·利用休眠状态环境条件：低温，干燥，隔绝空气或氧气，缺乏营养物质等。
2．菌种保藏方法
1）斜面低温保藏法：保存期约1~3个月，4℃，避免水分蒸发、收缩、板结、“盐害”
2）液体石蜡封存保藏法
在斜面上加入灭菌后的液体石蜡，高出斜面1cm，使菌种与空气隔绝，4℃保存，保存期约1年。
3）固体曲保藏法
根据传统制曲原理改进而成，适用于产孢子的真菌，可用麦皮、大米、小米或麦粒等天然农产品为产孢子培养基，使菌种产唾大量休眠体（孢子）后加以保存。
该法的要点是控制适当水分，低温或室温保存，保存期约1~3年。
4）砂土管保藏法
用人工法模拟自然环境使菌种得以栖息，适用于产孢子放线菌，霉菌和产芽孢的细菌。
黄砂和泥土按3:2或1:1比例混合，装入试管内（1cm）灭菌烘干，用无菌水洗下孢子，制成悬液，再与砂土混合。放在低温干燥的环境下保存，保存期为1年以上。
5）冷冻干燥法
原理是在低温下迅速将细胞冻结以保持细胞结构的完整，然后在真空下使水分升华。细胞不易发生死亡和变异，适用于各种微生物，保存期为5~10年。
6）液氮超低温保藏法
微生物在-130℃以下，新陈代谢停止，可永久性保存微生物菌种。液氮的温度可达-196℃，这是一种理想的微生物保存方法。
需要有液氮罐，冰箱设备。将菌液置于10%甘油或二甲基亚砜保护剂中，密封于安瓿瓶内，放置0℃，-20℃，再放入液氮罐中保存，几乎可以永远保存。
3．菌种保藏的注意事项
1）菌种保藏前所处的状态
选用休眠体，采用新鲜斜面上的生长丰满的培养物，应注意培养温度，时间等。
2）菌种保藏所用基质
应碳源比例少，营养成分贫乏些。
3）操作过程对细胞结构的损害
冻结速度应迅速，应加适量保护剂，避免形成较大的冰晶，对细胞结构造成机械损伤。
第三节工业微生物菌种的选育
菌种选择的目的是改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。通过菌种选择，发酵产量可提高几十倍，几百倍，甚至几千倍。
自然选育
菌种选育
诱变选育
杂交育种原生质体融合技术 DNA重组技术
一、自然选育——不经过人工诱变处理，包括从自然界分离获得的菌株根据菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程。
1．从自然界分离获得菌株
自然界分离新菌种包括四个步骤：采样、增殖培养、纯种分离和性能测定。
1）采样
a.根据筛选目的，确定采样地点。
b.取离地面5~15cm处的土壤几十克，放入消毒好的袋中记录采样时间、地点、环境情况等，酶母菌和霉菌在腐殖质含量高的土壤中取。
2）增殖培养
如样品中含目标菌较少，应进行增殖（富集）培养，即给混合菌群提供有利于目标菌株生长或不利于其他菌型生长的条件，促使目标菌大量繁殖，便于分离它们。
a.控制碳源，生长因子、盐等
b.控制PH
c.添加抑制剂
d.控制温度
3）纯种分离
增殖培养后还含有杂菌，需进行纯种分离，才能获得纯种，一般是采用单菌落分离法。
a.平板划线法
b.菌液稀释法
为避免孢子之间的粘连和吻合，可进行液体培养，玻璃珠，石英砂振荡，或加入0.05%
的分散剂（Tween 80）
4）生产性能的测定
初筛
采用两步法
复筛
a.初筛：进行一些定性或半定量测定
b.复筛：初步进行工艺条件摸索
c.终试验：选出较优菌株1~3株，进行进一步生产性能试验和毒性试验等。
2．从自发突变体中获得菌株
微生物的自发突变虽然频率较低，但也时有发生，有时也会出现一些优良变异菌株，我们通过筛选可将其选出，可以自发突变的频率较低，往往满足不了生产的需求，必须要进行人工诱变。
自然育种的作用：在工业生产中可以达到纯化菌种，防止菌种衰退，稳定生产，提高产量的目的。
优点：纯化菌种，防止菌种衰退，稳定生产，提高产量
缺点：效率低，进展慢，很难使生产水平大幅增加
二、诱变育种
诱变育种的优点：
·突变频率高·变异谱宽·速度快·方法简便
诱变育种主要有两个环节：诱变剂的处理和采用合适的方法淘汰负效应变异株。选育的程序有五个步骤：①出发菌株的选择；②菌悬液的制备；③前培养；④诱变；⑤变异菌株的分离和筛选。
1．出发菌株的选择
出发菌株（parent strain）——工业上用来进行诱变处理的菌株。
出发株有三类：①从自然界分离得到的野生型菌株；②通过生产选育，即自发突变经筛选得到的高产株；③已经诱变过的菌株；④先行杂交，再作诱变的出发株。
2．菌悬液的制备
1）处理前细胞尽可能达到同步生长状态（选择法或诱导法）
2）一般采用对数期细菌的营养细胞，或霉菌，放线菌刚刚成熟的孢子
3）菌悬液浓度为：真菌孢子或酵母菌为106个/ml，细菌和放线菌孢子为108个/ml
4）细胞悬液经玻璃珠振荡打散
5）用脱脂棉或滤纸过滤，以达到单细胞状态
3．前培养
透变处理前，将细胞在添加嘌呤，嘧啶等碱基或酵母膏的培养基中培养20~60min，再进行诱变处理，则可提高诱变率。
4．诱变
凡可提高基因诱变率的物质都称诱变剂，分为物理诱变剂和化学诱变剂两种。
5．变异菌株的分离和筛选
诱变处理后，大多属于负突变体：需要有有效的筛选方案和方法才能在短时间内选出优良性能的变异株。筛选一般分为两个阶段：初筛，以量为主，复筛，以质为主。
三、诱变育种方案设计
(一)突变的诱发
1．诱变剂接触DNA分子
①诱变剂要进入细胞②基因所处的状态，转录期为佳
③与培养条件有关
2．DNA损伤的修复（以紫外照射为例）
微生物有五种修复DNA损伤的方式
1）光复活作用
可见光可激活光复合酶，与二聚体结合，从而切除二聚体
2）切补修复
在四种酶的协同作用下可进行DNA损伤修复；内切酶、外切酶、DNA多聚酶和DNA连接酶。
3）重组修复
重组修复必须在DNA复制时进行，复制时在二聚体处留下一个空隙，通过染色剂交换，可将二聚体换掉，然后再补上空缺。
4）SOS修复系统
是一种能造成误差修复的“呼救信号”修复系统。在修复过程中，DNA多聚酶在无模板的情况下进行DNA修复合成，因此容易造成错差，导致基因突变。
5）DNA多聚酶的校正作用
DAN多聚酶（I、II、III），除了多功能聚作用外，还具有3’到5’核酸外切酶作用，
可切除不正常核苷酸，达到校正目的，但DNA多聚酶发生突变，外切酶活性减弱，菌体的突变率会相应提高。该株称增变突变型，对诱变剂格外敏感。
3．从前突变到突变
诱变前后的处理可影响诱变的效果，有两方面：
1）通过影响与DNA修复作用有关的酶活性
咖啡碱——抑制切补修复
氯霉素——抑制白白和酶的合成
Ba2+ ——抑制DNA多聚酶3’外切酶活性
2）通过使诱变的基因处于活化状态，如复制或转录状态
4．从突变到突变型
突变基因的出现不等于突变表型的出现，表型改变落后于基因型改变称为表型迟延，分为分离性迟延和生理性迟延。
1）分离性迟延
诱变后基因处于不纯的状态，突变型居于隐性基因，需经几代的复制、分离，在细胞中成为纯的状态才能表达。
2）生理性迟延
突变基因成为纯合状态后，还不一定出现突变表型，必须等到原有基因的产物稀释到某一程度后才能表现出来。一般要经过几个世代。
如抗噬菌体突变的表达，需经历好几代后方能表达。
(二)诱变剂的种类及选择
1．诱变剂
1）物理诱变剂主要为各种射线：
紫外线、X射线、r射线、α射线、β射线和超声波。
紫外光应用最广泛，它的作用光谱正好是核酸的吸收光谱。
2）化学诱变剂种类较多
甲基磺酸乙酯（EMS），亚硝基胍，亚硝酸，氮芥等。
这些诱变剂能特异地与某些基因起作用，引起物质的原发损伤，从而改变细胞代谢方式。
2．诱变效果及选择
①亚硝基胍和甲基磺酸乙酯能引起碱基对转换，得到的变异株回变率高
②电离辐射，紫外线和吖啶类等能引起缺失，移码等巨大损伤，不易产生回复突变。
③偏低剂量处理容易出现正突变，偏高剂量容易出现负突变，现在一般采用死亡率70%-80%，而不是90%-99%。
④对遗传上不稳定的菌株采用温和诱变剂，对遗传上较稳定的株则采用强烈的诱变剂。
⑤不应采用同一诱变剂反复处理，但也不应频频变换诱变剂。
(三)出发菌株的选择
出发菌株的选择是诱变育种成败的关键。它的性能、系谱、形态、生理、传代、保存等特性对诱变效果影响很大。
1．选择纯种作为出发菌株：以排除异核体或异质体的影响。
2．选择出发株，不仅产量高，而且产孢子早而多，色素少，生长速度快等有利于合成发酵产物的性状。
3．选择对诱变剂敏感的菌株出发株；可提高变异频率，而且高产突变株出现率也高。
(四)筛选的方法
1．制定筛选方案
方案主要是制定筛选流程，
2．营养缺陷型的筛选方法
1）再经中间培养——减少以后出现分离子
2）淘汰野生型——抗生素法，菌丝过滤法，差别杀菌法，饥饿法
3）检出营养缺陷型——逐个测定法，夹层平板法，限量营养法，影印接种法
4）确定生长谱——确定出缺陷什么样，是氨基酸、维生素，还是嘌呤，嘧啶缺陷型3．突变株的筛选
筛选方案如下：
出发菌株
↓诱变处理
200株单孢子菌株
↓初筛（测试条件粗放，琼脂块法，单个摇瓶法）
挑50株
↓复筛（测试条件提高）
挑5株（出发菌株）
↓诱变处理
各挑40株（共200）
↓初筛
挑50株
↓复筛
挑5株
↓
可再循环几次，直到获得优良性能的菌株。
初筛后的育种及测定方法可采用以下几种：
1）形态变异筛选
形态的变异可被观察到，可作为初筛的一种指标，如菌落的大小、光滑度、色泽、透明圈等，可用的方法有：
①纸牛培养显色法
②透明圈法
③深度梯度法
2）随机筛选
这种方式的特点是随机，大量。
①摇瓶筛选法——选出的种菌接种摇瓶，培养测定产量，特点是：与生产条件相近，但量大，时间长，操作复杂。
②琼脂块法——将单菌落连同其生长培养基（琼脂块）用打孔器取出，培养后置于鉴定平板测定产量。
特点是：简便，快速，但培养条件不同（固体转液体）
③筛选自动化和微型化——瓶改管，管改孔，培养条件计算机控制等，可省工、省时，筛选量大，方便易行。
3）理化筛选
这是一种运用遗传学、生物化学原理，根据产物已知的或可能合成途径，代谢调控及产物分子结构类设计的一些筛选方法。
①初级代谢产物的筛选
利用合成途径中的反馈阻遏或反馈抑制原理，筛选生产氨基酸、核苷酸、维生素等菌株。
a. 降低终产物浓度，筛选终产物营养缺陷型
见图2-5，图2-6
这种筛选适合于以下三种情况：
·发酵产物为某一直线合成的中间产物
·发酵产物为某一分枝合成的中间产物
·发酵产物为某一分枝合成的一个终产物
b. 筛选抗反馈突变株，获得结构类似物（代谢物）的抗性突变株
·利用与代谢产物类似的化合物处理微生物细胞，杀死或抑制绝大多数细胞，选出能产生该代谢物的抗反馈突变株。
·利用回复突变筛选抗反馈株，获得非完全的回复突变株，第二次的诱变使得产物合成酶的调节位点改变，而不能与产物结合，因而不受产物的反馈抑制。
②次级代谢产物的筛选
利用次级代谢途径与初级代谢途径之间的关系筛选次级代谢产物的突变株，主要是一些抗生素高产株。
a.利用营养缺陷型筛选
当某些次级代谢和初级代谢处于同一分枝合成途径时，筛选初级代谢产物的营养缺陷型可使相应的次级代谢产物增产。
例：
芳香族氨基酸
→→→莽草酸（中间物）
氯霉素
如诱变使莽草酸→芳香氨基酸合成受阻，可产生大量氯霉素
脂肪酸
→→→丙二酰COA（中）
制霉菌素
四环素
灰黄霉素
如诱变使黄二酰COA→脂肪酸合成受阻，可产生大量以上抗生素。
亮氨酸
→→→α-酮基异戊酸（中）
头孢菌素C
一般aa营养缺陷不适合工业发酵，可将aa缺陷株与生产株或另一种营养缺陷型杂交，或者进行回复突变可得到适合的高产株。
b. 筛选负变株的回复突变株
由于两次突变都在抗生素合成有关基因上，动摇了其遗传基础，该途径受酶调节的程度往往很低，容易人工控制，并且产量从无到有，或很高，比较容易检出。
c. 筛选出磷酸盐调节的突变
磷酸盐对抗生素生物合成有抑制作用，去磷酸盐调节突变株可消除这种抑制作用以获得高产，筛选方案如下：
孢子悬液
↓诱变剂
接种于完全培养基
↓菌落影印
发酵培养基（正常磷酸盐浓度）
↓打孔机取单个菌落琼脂块
浸有高浓度磷酸盐滤纸上培养
↓
挑选菌落直径（抑菌活力）明显大于其他（突变株）
↓从影印平板挑取相应菌落
摇瓶发酵
↓
测定抗生素菜量
d. 筛选去碳源分解代谢调节突变株
菌株在快速分解利用碳源时对其他许多代谢途径中的酶，包括许多抗生素合成酶，有阻遏或抑制作用。筛选去碳源分解代谢调节突变株，有利于提高抗生素发酵产量。可采用“葡萄糖效应”来进行筛选。
——将菌株在含有葡萄糖和组氨酸为唯一氮源的培养基中连续传代，可选出去葡萄糖分
解代谢调节突变株。
——能在这种培养基中生长的只有两种菌株：一组氨酸分解酶发生了突变，不再受阻遏，二是葡萄糖分解代谢有关酶发生突变，不再产生那么多分解代谢阻遏物。后一种是我们需要的。
——也可利用葡萄糖的毒性结构物质来筛选突变株，在培养基中加入半乳糖和毒性物质，菌株不能利用毒性物质，但可抑制菌利用半乳糖。只有去葡萄糖分解代谢调节突变株能够利用半乳糖进行生长。
e. 筛选氨基酸结构类似物抗性突变株
许多抗生素和氨基酸有共同的前体，或有些氨基酸本身可以作为某些抗生素的前体，氨基酸代谢与抗生素的合成有密切联系，打破氨基酸代谢调节，可导致抗生素的高产。
在培养基中加入氨基酸结构类似物，对菌的生长有抑制作用，可以筛选到解除氨基酸反馈调节的突变株。从而提高抗生素前体的量，进一步提高抗生素产量。
例：
类似物
赖氨酸
→→→α-氨基己二酸
青霉素
f. 筛选二价金属离子抗性突变株
加入能和产物（抗生素）或其中间体结合的二价金属离子（生长抑制剂），当达到一定浓度时，抗生素低产株不生长，而高产株能幸存，因为形成大量产物或中间体能与二价离子结合，以解除其毒性。因此，可筛选出高产株。
例：杆菌肽能和二价金属离子结合，具有输送二价离子进出细胞功能，当在培养基中加入硫酸亚铁时，能选出杆菌肽高产株。该株能将二价离子送出胞外，解除毒性。
g. 筛选前体或前体结构类似物抗性突变株
前体或前体结构类似物对某些抗生素生产菌的生长有抑制作用，且可抑制抗生素的合成，筛选对前体或前体结构类似物的抗性突变株，可以消除其对菌的生长及其抗生素合成的抑制作用，提高产量。
h. 筛选自身所产的抗生素抗性突变株
生产菌株对其自身所产的抗生素耐受能力不同，高产株的耐受力大于低产菌株。因此，可用自产的抗生素来筛选高产菌株。
(五) 突变基因的表现
突变基因的遗传特性改变了，其培养条件也应作出相应的改变，高产菌株筛选出来后，要进行最佳发酵条件的研究，使高产基因能在生产规模下得以最好的表达。
第四节生产菌种的改良
诱变育种可获得高产菌株，但不能达到定向育种的目的，一些现代的生物技术可达到改良，定向育种的目的，这些技术主要有杂交育种，原生质体融合，DNA重组。
一、常规杂交育种
以青霉菌杂交育种（准性生殖）为例：
见图2-7
1．遗传标记
选择有一定遗传标记的亲本菌株进行杂交，便于杂交后的筛选。标记通常有营养缺陷型，抗药性突变型等。
2．异核体的形成
完全培养基混合培养法
亲本A(a-) 亲本B(b-)
孢子孢子
液体完全培养基
↓培养1~2天
挑出菌丝体
↓生理盐水洗涤3次
↓撕碎
基本培养基平板
↓培养7天
长出异核体菌丝
异核体具有来自亲本的两种遗传物质，能够互补营养，因此能生长在基本培养基上。
3．杂合二倍体的形成
杂合二倍体是杂交育种的关键，杂合二倍体不仅具有杂种特性，并随着染色体间的重组分离，能形成更多类型杂种。
异核体自发形成杂合二倍体的频率很低，必须人为的提高其频率，常用方法有：提高异核体培养温度，紫外线照射异核体，樟脑蒸气熏异核体
4．染色体交换和单倍化
杂合二倍体在细胞分裂过程中偶然发生染色体交换和单倍化，可形成亲本和重组型两种分离子，如用诱变剂处理则分离子的重组类型会增加，杂交的目的是为了获得重组型分离子。
二、原生质体融
定义：把两个亲本的细胞壁分别使用生物酶制剂酶解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹的球状体（即原生质体）。在融合剂聚乙二醇（PEG）的作用下，；两亲本的原生质体在高深条件下混合，使其相互聚集发生质配和核配，基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。
原生质体融合是一项新的生物技术，能使重组频率大大提高，可使来自不同菌株的多种优良性状通过遗传重组，组合到一个重组菌株中。步骤一般有：标记菌株的筛选，原生质体的制备，原生质体的融合，融合子的选择，实用性菌株的筛选等。
原生质体融合育种主要步骤如下：
选择两个有特殊价值并带有选择性遗传标记的细胞作为亲本，在高渗透压溶液中，用适当脱壁酶去除细胞壁，剩下的是由细胞膜包裹的原生质体。这时原生质体对溶液和培养基的渗透压非常敏感，必须在高渗透压或等渗透压的溶液或培养基中才能维持生存，在低渗透压溶液中将会破裂而死亡。两种不同的原生质体在高渗透压条件下混合，在聚乙二醇和Ca2+作用下，发生细胞膜融合，PEG是一种脱水机，由于脱水作用，原生质体开始聚集收缩，相邻的原生质体融合的大部分面积紧密接触。开始原生质体融合仅在接触部位的一小块区域，形成细小的原生质体，继而逐渐变大导致两个原生质体融合。Ca2+可提高融合效率。在融合时两亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组，再生的细胞菌落中就有可能获得具有理想状态的重组菌株。
1．标记菌株的筛选
供融合用的两个亲株要求性能稳定并带有遗传标记，以利于融合子的选择：标记一般为营养缺陷型和抗药性。
一般用多种抗生素（或其它药物）以梯度平板法进行粗选，再用具有抗性的抗性生物制
备不同浓度的平板，进行细选。
2．原生质体的制备
①菌体的预处理②菌体的培养时间③酶浓度④酶解温度与时间⑤渗透压稳定剂
应采用适当的胞壁溶解酶：
溶菌酶→细菌，放线菌
蜗牛酶，纤维素酶→酵母菌和霉菌
影响原生质体制备的因素主要有以下几个方面：
1）菌体的预处理
使用脱壁酶前，先用某些化合物对菌体进行预处理，比较有利于原生质体的制备，使细胞壁对酶的敏感性增加。
EDTA（乙二胺四乙酸）——金属鳌合剂，避免金属离子对酶的抑制作用
甘氨酸——代替丙氨酸参与肽聚糖合成，干扰肽聚糖的相互交联。
青霉素——干扰肽聚糖肽糖肽桥的形成
D-环丝氨酸——干扰肽聚糖park核苷酸的形成
2）菌体的培养时间
选择对数生长期后期的菌体进行酶处理，这时的细胞生长代谢旺盛，胞壁对酶解作用最敏感，原生质体的形成率高，再生率也高。
3）酶浓度
酶浓度过高导致再生率降低，过低则不利于原生质体形成
一般采用原生质体形成率和再生率之乘积达到最大时的酶浓度（最适酶浓度）
4）酶解温度
一般控制在20-40℃
5）酶解时间
需要给予充足的酶解时间是形成原生质体的必要条件，但过长会使再生率降低，因为酶对细胞膜会造成损伤。
6）渗透压稳定剂
原生质体对渗透压很敏感，必须在高渗透压或等渗透压的溶液中才能生存，需采用一些渗透压稳定剂。
蔗糖，丁二酸钠→细菌，放线菌
凶梨醇，甘露醇→酵母菌
KCl，NaCl→霉菌
浓度一般为：0.3~0.8mol/L
一定浓度的Ca2+，Mg2+等二价阳离子可增加原生质膜的稳定性。
3．原生质体的融合与再生
将两个亲本的原生质体混合，在融合剂PEG和Ca++作用下，两个原生质体就会发生融合。影响原生质体融合的因素有：菌体的前处理，菌体的培养时间，融合剂的浓度，融合剂作用时间，阳离子浓度，融合温度，融合PH等，这些都需要根据不同的菌株来进行测试。
融合后必须再生建立胞壁，才能成为一个无性繁殖系。影响再生的因素有：菌种自身的再生性能，原生质体制备的条件，再生培养基成份，再生培养条件等，检查原生质形成和再生的指标有两个：
1）原生质形成率=(A-B)/A×100%
2）原生质体再生率=(C-B)/(A-B)×100%
A．将酶处理前的菌体经无菌水系列稀释，涂布于完全培养基平板上培养，计算出原菌数。
B．将用酶处理后得到原生质体用无菌水适当稀释，在完全培养基平板上培养计数，应为未形成原生质体的菌数。
C．将用酶处理后得到原生质体用高渗透压液稀释，在再生培养基平板上培养计数，生长出的菌落数为原生质体再生数和未形成原生质体数的总和。
为了提高原生质体的融合率，需加入融合剂：
·聚乙二醇（PEG），可使原生质体的膜电位下降，促进Ca++交换，也通过渗透压的脱水作用使细胞凝集（扰乱膜表面的蛋白和脂质的排列，提高流动性）。
·Ca++，原生质体可通过Ca++交换而促进凝集，从而提高融合率。
4．融合子的选择
依靠两个亲本的选择遗传标记，在选择性培养基上，通过两个亲本的遗传标记互补而挑选出融合子。一般产生两种情况：
真正的融合：产生杂合二倍体或单倍重组体
假融合：形成异核体
两者均可以在选择培养基上生长，异核体不稳定，传代后会分离。因此，融合后必须再生后进行几代自然分离，选择，才能确定出真正融合子。
北化生物工艺学问答题与答案1
一．简述微生物的特点及其应用于发酵的优势。 1.种类多，分布广。目前微生物种类在10万种以上，具有多种代谢方式。在生化过程 中积累不同种类的代谢产物，用于多种发酵工业的生产，产品丰富，如（。。。。）。营养谱极广，生长要求不高，繁殖快，自然界分布极广，适宜生产研究就地区取材。 2.高面积-体积比，代谢能力强。其比表面积相当大，利于微生物与环境进行物质、能 量、信息交换，具有高代谢速率。其代谢强度高于高等动物千、万倍。 3.生长迅速，繁殖快。微生物具有最快的繁殖速度，在工业上有重要意义。适宜条件 下能达到几何级数增殖。 4.适应性强，容易培养。代谢灵活，酶系可受诱导，以适应环境变化。其诱导酶可占 蛋白的10%。故其可耐高温、低温、盐高盐，高酸碱、干燥、辐射、毒物等极端环境。 5.易变性。诱变剂容易使其遗传物质变异，改变代谢途径，产生新菌种。而次特性对 菌种保藏、发酵等过程产生不利影响。 用于发酵的优势：不需高温设备，利用原料比较粗放，主要采用低廉的农副产品，不需特殊催化剂、副产品少，无毒性。 二．常用工业微生物的种类有哪些？每种列举三个典型，并说明其主要产品。 1细菌，醋杆菌属有醋化醋杆菌（食醋），巴氏醋杆菌（食醋）。弱氧化醋杆菌（山梨糖、酒石酸等）。 乳杆菌属：德式乳杆菌（左旋乳酸） 芽孢杆菌属：枯草芽孢杆菌（α-淀粉酶，蛋白酶，诱变后生产肌苷，鸟苷） 梭菌属：丙酮丁酸梭菌（丙酮丁醇） 大肠杆菌：（天冬氨酸，缬氨酸，苏氨酸，） 产氨短杆菌：（辅酶A） 2放线菌，链霉菌属：灰色链霉菌（链霉素），金色链霉菌（金霉素），红霉素链霉菌（红霉素） 小单孢菌属：绛红小单胞菌（庆大霉素），棘孢小单孢菌（庆大霉素）。 3霉菌，曲霉属：黑曲霉（酸性蛋白酶，淀粉酶，果胶酶）米曲霉（糖化淀粉酶，蛋白酶）。黄曲霉（液化淀粉酶） 青霉属：产黄青酶（青霉素，葡萄糖氧化酶，柠檬酸，维c），桔青霉（桔霉素，脂 肪酶等），娄地青霉（干酪，天冬氨酸，谷氨酸，丝氨酸） 根酶属：黑根霉（果胶酶），米根霉（酒曲，乳酸），华根酶（液化淀粉酶） 红曲霉属：红曲霉（淀粉酶，麦芽糖酶） 4酵母菌：酵母属：啤酒酵母（啤酒，面包，饮料）。 裂殖酵母属，发酵糊精，菌粉。 假丝酵母属：产朊假丝酵母（饲料、蛋白质），解脂假丝酵母（发酵煤油。石油脱蜡） 毕赤酵母（固醇、苹果酸、） 汉逊氏酵母（乙酸乙酯） 球拟酵母属（多元醇，氧化烃类） 红酵母属（产脂肪） 三．简要说明微生物诱变育种的操作步骤： 1.出发菌株的选择：①自然界分离的野生菌株②通过生产选育，自发诱变的菌株③已 经诱变的菌株。高产菌可先进行杂交再作为出发菌株 2.菌悬液制备：使细菌同步生长，悬液经玻璃珠打散，并用脱脂棉过滤。处理细菌的
生物工艺学(名词解释、简答题)
1生物工艺学：应用自然科学和工程学原理，依靠生物作用剂的作用将原料加工以提供产品或用以为社会服务的技术 2 发酵工程：生物学和工程学的结合，生物方面的各种工程的总称，技术的开发产业化。3，自然选育：利用微生物在一定的条件下自发变异的原理，通过分离筛选等方法，排除衰变型菌株，从中选择维持原菌落生产水的菌落，并获得纯种 4 随机筛选：将人工诱变或自然突变的菌株凭经验进行筛选，以从中挑选出目的菌株的过程 5 理性化筛选根据遗传学原理，设计选择性筛子，从将目的菌种筛出来 6目的筛选在理性化筛选的基础上，每一次摇瓶筛选都采用不同的技术指导，使变株的选出频率进一步提高以达到筛选的目的 7 杂交育种将两个基因型不同的菌株以吻合后使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株 8 原生质体融合: 把两个亲本的细胞壁分别通过酶解作用加以瓦解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质包裹的球状体，两亲本的原生质体在高渗条件下使之融合，由PEG作为助融剂，使期发生细胞融合，使两亲本基因由接触到交换，从而实现基因组合 9 简述传统生物技术与现在生物技术的区别： 传统生物技术：利用现有生物、宏观水平、传统技术、注重产量的提高；现代生物技术：利用改造的生物、微观水平、以基因工程为代表的新技术、注重产量和质量的提高 10 简述发酵工艺的历史和特征、 历史：天然发酵时期，对微生物本生与缺乏的认识；纯培养技术的建立，发酵技术的建立是第一个转折期，人为控制微生物的时代；通气搅拌技术的发展发酵工业第转折期，发酵工程的开端，青霉素发酵的开始；代谢控制发酵技术的建立，第三转折期，氨基酸，核苷酸的发酵；发酵原料的转换，糖质原料到非糖质原料；基因工程的运用；，广泛的生物产业，固定代细胞技术，单棵隆抗体。特征：常压常温下进行反应，反应条件温和，生产材料多价格低，以碳水化合物为主要的原料，不需要精制反应自动调节反应途径高度专一和选择性，对环境污染少，生产过程无害，可以不增加设备而增加产量，投资少见效快。11发酵工程的发展方向：1菌种的筛选及新的活性物质的筛选，2对微生物的生理代谢进行的研究，3使用新的发酵工艺和新的控制程序 12微生物来源的途径：传统生态途径：土壤筛选；现代遗传途径：对现有菌种进行改造；基因突变：诱发突变；基因重组：基因克隆，原生质体融合 14 获得菌种的方法步骤有哪些？1样品收集，2采集后处理，3菌种培养4纯化 15 纯种的常规分离方法有哪些？理平板划线法，倾倒平板法，涂布培养，毛细管法，小滴分离法，显微操作 16 富集培养的选择压力有哪些？温度，渗透压，氧气，光，PH与氧化还原电位，培养基抗生素 17 工业微生物分离的注意事项：培养基的来源，丰富，价格低；温度选择常温或偏高；不需要特殊的生产设备;菌种遗传稳定性好；发酵的浓度高，产物收率高；产物容易提取 18 菌种选育的含义基本原理及主要方法有哪些 含义：把菌种进行诱变处理，用随机或理性方法获得目的变体。基本原理：根据微生物遗传变异的特性，利用自然选育，诱变育种，代谢控制，杂交育种，分子育种等方法，将菌种进一步纯化改变，以获得优良的品种。主要方法：自然选育，诱变育种，代谢控制，杂交育种，分子育种 19 摇瓶复筛的目的是什么？考查菌种生产的自然波动范围；考察菌种的稳定性；更接近生产工艺; 获得更的种子量
课后习题答案--《环境工程微生物学》-第三版-周群英
课后习题答案--《环境工程微生物学》-第三版-周 群英 1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ 答：原核微生物的核很原始，发育不全，只有DNA链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质裸露，与细胞质没有明显界限，叫拟核或似核。原核微生物没有细胞器，只有由细胞质膜内陷形成的不规则的泡沫体系，如间体核光合作用层片及其他内折。也不进行有丝分裂。原核微生物包括古菌（即古细菌）、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体。2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ 答：真核微生物由发育完好的细胞核，核内由核仁核染色质。由核膜将细胞核和细胞质分开，使两者由明显的界限。有高度分化的细胞器，如线粒体、中心体、高尔基体、内质网、溶酶体和叶绿体等。进行有丝分裂。真核微生物包括除蓝藻以外的藻类、酵母菌、霉菌、原生动物、微型后生动物等。3、微生物是如何分类的？ 答：各种微生物按其客观存在的生物属性（如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等）及它们的亲缘关系，由次序地分门别类排列成一个系统，从大到小，按界、门、纲、目、科、属、种等分类。种是分类的最小单位，“株”不是分类单位。 4、生物的分界共有几种分法，他们是如何划分的？ 答：1969年魏泰克提出生物五界分类系统，后被Margulis修改成为普遍接受的五界分类系统：原核生物界(包括细菌、放线菌、蓝绿细菌)、原生生物界（包括蓝藻以外的藻类及原生动物）、真菌界（包括酵母菌和霉菌）、动物界和植物界。我国王大教授提出六界：病毒界、原核生物界、真核生物界、真菌界、动物界和植物界。5、微
生物是如何命名的？举例说明。 答：微生物的命名是采用生物学中的二名法，即用两个拉丁字命名一个微生物的种。这个种的名称是由一个属名和一个种名组成，属名和种名都用斜体字表示，属名在前，用拉丁文名词表示，第一个字母大写。种名在后，用拉丁文的形容词表示，第一个字母小写。如大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichia coli。6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。 答：大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichia coli，桔草芽孢杆菌的名称是Bacillus subtilis。7、微生物有哪些特点？答：（一）个体极小 微生物的个体极小，有几纳米到几微米，要通过光学显微镜才能看见，病毒小于0.2微米，在光学显微镜可视范围外，还需要通过电子显微镜才可看见。（二）分布广，种类繁多 环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。（三）繁殖快 大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。（四）易变异 多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受外界环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异。或者变异为优良菌种，或使菌种退化。 1 章 1.病毒是一类什么样的微生物？它有什么特点？ 答：病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内，可通过细菌过滤器，大小在0.2微米一下的超微小微生物。 特点：大小在0.2微米以下，故在光学显微镜下看不见，你必须在电子显微镜下方可合成蛋白质的机构――核糖体，也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不具独立的代谢能力，必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内，依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个
南昌大学 生物工艺学题库
名次解释： 1、下游过程：生物工程中的一个重要部分生物物质的分离，其目的是把生物反应液内的有用物质分离出来，获得所需的目的产品 2、离心分离因数 3、高压匀浆法：属于液体剪切破碎方法之一，是借助于高压匀化作用的液体剪切作用使细胞破碎。高压匀化是通过碰撞、剪切、空化和高速作用的综合效应来起作用的。 4、喷雾干燥：喷雾干燥是用雾化器将原料液分散成细小雾滴，并用热空气与雾滴直接接触的方式进行干燥而获得粉粒状产品的一种干燥过程。 5、细胞破碎率：定义为被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比数，即：S=[(N0-N)/N0]*100 6、热沉淀：在较高温度下，热稳定性差的蛋白质很容易变性，变性后的蛋白质溶解度很小，容易沉淀，利用这一现象，可根据蛋白质间的热稳定性差别，进行蛋白质的选择性热沉淀，分离纯化热稳定性高的目标产物 7、透析：穿过膜的选择性扩散过程。可用于分离分子量大小不同的溶质，低于膜所截留阈值分子量的物质可扩散穿过膜，高于膜截留阈值分子量的物质则被保留在半透膜的另一侧。 8、反渗透：当渗透过程进行达到平衡时，若在溶液的液面再施加一个大于溶液渗透压的压力时，溶剂将与原来的渗透方向相反，开始从溶液向溶剂一侧移动，这就是反渗透 9、分配系数:在一定温度、压力下，溶质分布在两个互不相容的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度之比成为分配系数。可用下式表示：K=C1/C2。K为分配系数；C1为分配平衡时在萃取相中的溶质浓度；C2为分配平衡时在萃余相中的溶质浓度。 10、双水相萃取：又称水溶液两相分配技术，双水相萃取的特点是能够保留产物的活性，整个操作可以连续化。是近年来出现的极有前途的新型分离技术。11、离子交换树脂：有机高分子离子交换剂，包括合成离子交换剂和天然有机大分子离子交换剂，通常是一种典型的凝胶，一般统称为离子交换树脂。 12、大孔树脂：孔道直径应比扩散离子大三倍以上，基本特点是在整个树脂内部，无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比一般凝胶剂更多更大的孔道，布满树脂内部。 13、亲和层析：是将有亲和吸附作用的物质分子偶联在固体介质上作为固定相，用以分离纯化目标产物的液相层析法。 14、离子交换层析：是指带电荷物质因电荷力作用而在固定相与流动相之间分配得以相互分离的技术 二、问答 1、生物分离的三个基本特征 答：1.通常处理的发酵液或酶反应液中产品的浓度一般很低 2.生物产品很多是生化活性物质，易受环境因素如温度、PH、金属离子和微生物等的影响，甚至失活，因而也增加了分离的难度 3.对最终产品的质量往往要求极高 2、生物物质分离的四个基本步骤 答：1.细胞及不溶性物质的去除因为发酵终止时，发酵液中总是混杂有固体物，所以细胞及不溶性物质的分离是提取发酵产品的重要步骤
水处理生物学课后题参考答案
《水处理生物学》课后思考题 第一章绪论 1 "水处理生物学"的研究对象是什么？ "水处理生物学"研究的对象主要集中在与水中的污染物迁移、分解及转化过程密切相关的微生物、微型水生动物和水生/湿生植物，特别是应用于水处理工程实践的生物种类。细菌等原核微生物在水处理工程中通常起着关键的作用，是水处理生物学研究的重点。 2 水中常见的微生物种类有哪些？ 水中的主要微生物分为非细胞生物（病毒）和细胞生物两种类型。在细胞生物中又分为古菌、原核生物（如细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等）、真核生物。真核生物又可细分为藻类、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生动物（分为肉足类、鞭毛类、纤毛类）、微型后生动物。 3 微生物有哪些基本特征？为什么？ 微生物除了具有个体微小、结构简单、进化地位低等特点外，还具有以下特点： （1）种类多。 （2）分布广。微生物个体小而轻，可随着灰尘四处飞扬,因此广泛分布于土壤、水和空气等自然环境中。土壤中含有丰富的微生物所需要的营养物质，所以土壤中微生物的种类和数量很多。 （3）繁殖快。大多数微生物在几十分钟内可繁殖一代，即由一个分裂为两个。如果条件适宜，经过10h就可繁殖为数亿个。 （4）易变异。这一特点使微生物较能适应外界环境条件的变化。 第二章原核微生物 1 细菌的大小一般是用什么单位测量的？ 细菌的大小一般只有几个μm，故一般用μm测量。 2 以形状来分，细菌可分为哪几类？ 细菌的形态大致上可分为球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）3种，仅少数为其他形状，如丝状、三角形、方形和圆盘形等。球状、杆状和螺旋状是细菌的基本形态。自然界中，以杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。 4 什么是革兰氏染色？其原理和关键是什么？它有何意义？ 1884年丹麦病理学家Hans Christian Gram提出了一个经验染色法，用于细菌的形态观察和分类。其操作过程是：结晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脱色，最后用蕃红或沙黄复染。这就是最常采用的革兰氏染色法。 革兰氏染色的机理一般解释为：通过初染和媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性菌细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，故在酒精脱色时，肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩。再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，因此，结晶紫与碘的复合物仍阻留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。与此相反，革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散，与酒精反应后其肽聚糖不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，这样，结晶紫和碘的复合物就很易被溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色。当蕃红或沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。 酒精脱色是革兰氏染色的关键环节。脱色不足,阴性菌被误染成阳性菌；脱色过度,阳性菌可误染为阴性菌。 革兰氏染色法的意义在于鉴别细菌，把众多的细菌分为两大类，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。 5 简述细胞膜的结构与功能。 细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜，其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。 整体细胞膜的结构，目前大家比较公认的是"镶嵌模型"，其要点是：①磷脂双分子层组成膜的基本骨架。②磷脂分子在细胞膜中以多种方式不断运动，因而膜具有流动性。③膜蛋白以不同方式分布于膜的两侧或磷脂层中。 细胞膜的主要功能为：①选择性地控制细胞内外物质（营养物质和代谢产物）的运送和交换。②维持细胞内正常渗透压。③合成细胞壁组分和荚膜的场所。④进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。⑤许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地。⑥鞭毛的着生和生长点。 7 什么是菌落？ 将单个或少量同种细菌（或其他微生物）细胞接种于固体培养基表面（或内层）时，在适当的培养条件下（如温度、光照等），该细胞会迅速生长繁殖，形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体，称之为菌落。准确地讲，菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。 8 什么叫菌胶团？菌胶团在污水生物处理中有何特殊意义？ 当荚膜物质融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在污水生物处理中具有重要的作用。一般说，处理生活污水的活性污泥，其性能的好坏，主要根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来定。 9 简述放线菌的特点与菌落特征。 放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。它的细胞结构 1 / 7
新编生物工艺学复习题11
新编生物工艺学复习题2 1、绪论 一、生物技术归纳起来可有三个特点 ?A生物技术是一门多学科、综合性的科学技术； ?B反应中需有生物催化剂的参与； ?C其最后目的是建立工业生产过程或进行社会服务，这一过程可称为生物反应过程二、生物催化剂特点 1）优点 A常温、常压下反应,B反应速率大,C催化作用专一,D大幅度提高效率，成本低廉 2)缺点 A稳定性差.B控制条件严格.C易变异 三、近代生物技术的全盛时期（20世纪40年代初至70年代末）的核心技术和产业： ?青霉素工业化生产； ?微生物次级代谢产物和抗生素产业的兴盛以及新的初级代谢产物开发； ?以酶为催化剂的生物转化及酶和细胞固定化技术及应用。 四、现代生物技术建立和发展时期（20世纪70年代开始） 这一时期，主要是以分子生物学为基础的基因工程技术的发展和应用为特征。 2、生产菌种的来源与菌种选育 1）微生物选择性分离方法大致分为五个步骤： 1、含微生物材料的选择—采样 2、材料的预处理 3、所需菌种的分离 4、菌种的培养 5菌种的选择和纯化 理想的工业发酵菌种-优良菌种应符合以下要求： (1)遗传性状稳定； (2)生长速度快，不易被噬菌体等污染； (3)目标产物的产量尽可能接近理论转化率； (4)目标产物最好能分泌到胞外，以降低产物抑制并利于产物分离； (5)尽可能减少产物类似物的产量，以提高目标产物的产量及利于产物分离； (6)培养基成分简单、来源广、价格低廉； (7)对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感； (8)对溶氧的要求低，便于培养及降低能耗。 2）液体富集培养，即通过给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长，或/和不利于其他菌株生长的条件（供给特殊的基质或加入抑制剂），从而增加混合菌群中所需菌株数量的培养方法。 3）菌种选育是微生物工程的关键技术，主要方法有传统的自然选育、诱变育种、杂交育种以及现代的原生质体融合与基因工程等。 4）自然选育是指在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，选择合适的自发突变（spontaneous mutation）体的古老的育种方法。 5）诱变育种是利用物理、化学或生物诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选符合育种目的的突变株的育种技术。
生物工艺学
一、名词解释 1、菌种衰退 2、菌种保藏 3、菌种复壮 4、自然选育 5、诱变育种 6、表型延迟 7、出发菌株 8、渗透缺陷型 9、种龄10、接种量11、灭菌12、消毒13、热阻14、相对热阻15、致死温度 16、菌体浓度 17、基质抑制作用 18、临界菌体浓度19、发酵机制 20、临界溶氧量 答案： 1、衰退：指由于自发突变的结果，而使某一系列原有生物学性状发生量变或质 变的现象。 2、菌种保藏：通过控制低温、干燥、缺氧等条件，使微生物营养体或休眠体处 于不活泼的状态，维持最低代谢水平，尽可能保证活力和不发生变异。 3、菌种复壮：即在菌种的生产性能尚未衰退前就经常有意识地进行纯种分离和 生产性能的测定工作，使菌种的生产性能逐步提高。 4、自然选育：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，叫做自然选育或自然分离。 5、诱变育种：利用各种诱发剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适 当筛选方法获得高产菌株的方法。 6、表型延迟：突变基因的出现并不等于突变表型的出现，表型的改变落后于基 因型改变的现象称为表型延迟。 7、出发菌株：工业上用来进行诱变处理的菌株，称为出发菌株。 8、渗漏缺陷型：遗传性障碍不完全的营养缺陷型，突变使某一种酶的活性下降 而不是完全丧失，所以这种缺陷型能够少量地合成某一代谢产物，能在基本培养基上少量地生长。 9、种龄：种子培养时间称为种龄。 10、接种量：移入种子液体积和接种后培养液体积的比例，称为接种量。 11、灭菌：指用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质队的过程。 12、消毒：指用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物，一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。 13、热阻：指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。 14、相对热阻：指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。 15、致死温度：杀死微生物的极限温度。 16、菌体浓度：是指单位体积培养液中菌体的含量。 17、基质抑制作用：营养物质均存在一个上限浓度，在此限度以，内菌体比生长速率则随浓度增加而增加，但超过此上限，浓度继续增加，反而引起生长素率下降。 18、临界菌体浓度：为了提高酵母的生产效率，需采用摄氧速率与传氧速率相平衡时的菌体的浓度，也就是传氧速率随菌浓变化的曲线和摄氧速率随菌浓变化的曲线的交点所对应的浓度。 19、发酵机制：微生物通过其代谢活动利用基质(底物)合成人们所需的代谢产物的内在规律。 20、临界溶氧量：再好氧发酵中，微生物对氧有一个最低要求，满足微生物呼吸的最低氧浓叫临界溶氧量。
生物制药工艺学试题2参考答案
湖南城市学院生物工程专业 《现代生物制药工艺学》考试试卷标准答案及评分细则考核方式: 闭卷考试时量：120 分钟试卷类型：A 一、名词解释（每题2分，共16分分） 01、用于预防、治疗人类疾病，有目的的调节人体生理功能，并规定有适应症和用法、用量的物质。 02、在体外和体内对效应细胞的生长、增殖和分化起调控作用的一类物质。 03、药物从片剂或胶囊等固体口服制剂，在规定的介质中在一定条件下，溶出的速度和程度 04、在压力差的驱动下用可以阻挡不同大小分子的滤板或滤膜将液体过滤的方法。 05、一种生物制药中的温和”多阶式”分离，即将药物中的杂质一级一级分离。 06、是指发酵到一定时间，放出一部分培养物，又称带放。 07、有些抗生素如四环素，在弱酸性条件下不对称碳原子可逆的发生异构化，形成差向四环素。 08、是由诱生剂诱导有关细胞所产生的一类高活性、多功能的诱生蛋白质。 二、选择题（每题2分，共20分） 题09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 答 案 C D C D B C C B C A 三、填空题（每空1分，共15分） 09、干热灭菌 10、羟基 11、固醇类成分 12、萘醌、苯醌 13、红霉内酯 14、甘油和葡萄糖、硝酸盐、 15、对数生长期 16、苄氧羰基、叔丁氧羰基 17、糖酵解途径、单磷酸已糖支路途经 18、脱水，脱脂 四、回答题：（每题6分，共24分） 29、简述生化药物有何特点。 答：①生物原材料复杂②生化物质种类多，有效成分含量低③生物材料有种属特性④药物活性与分子空间构象有关⑤对制备技术条件要求高。 30、怎样对青霉菌的发酵液进行预处理？ 答：青霉菌发酵液菌丝较大，一般在菌丝自溶前用鼓式过滤机过滤得第一次滤液，其ph值6.2~7.2之间，用硫酸调ph至4.5~5.0，再加入0.07%的溴代十五烷吡啶和硅藻土作为助滤剂，通过板框过滤机过滤得第二次滤液。第二次滤液澄清透明，可进行提取。 31. 简述氨基酸的生产方法有哪些？ 答：①蛋白水解法，以毛发、血粉等为原料，通过酸、碱或酶水解成多种氨基酸的混合物，在进行分离纯化。②化学合成法，利用有机物合成和化学工程相结合的技术生产氨基酸的方法③酶法，利用微生物特定的酶系作为催化剂，使底物经过酶催化生成所需的产品④直接发酵法，直接按照生产菌株的特性发酵⑤微生物生物合成法，以氨基酸的中间产物为原料，用微生物将其转化为相应的氨基酸。 32.如何减少四环素成品的差向四环素和ADT的含量？ 答：首先四环素发酵液通过加入草酸除去钙离子和促使蛋白质凝固等手段进行预处理，为了使差向四环素和ADT的含量降低，此过程应在低温、短时下进行。此外，还可此外还可在母液中加尿素，使其与四环素形成复合物而纯化；也可加入丁醇：乙醇（3:1）混合溶剂，加入乙醇可降低母液四环素损失；但降低成品中的ADT含量的最有效方法是筛选不产生ADT的菌株。 五、分析综合题：（共25分）
生物制药工艺学复习题
《生物制药工艺学》复习思考题 生物药物概论 生物药物有哪几类？DNA重组药物与基因药物有什么区别？ 生物药物有哪些作用特点？ DNA重组药物主要有哪几类？举例说明之。 术语：药物与药品，生物药物，DNA重组药物，基因药物，反义药物，核酸疫苗，RNAi 生物制药工艺技术基础 生物活性物质的浓缩与干燥有哪些主要方法？ 简述生物活性物质分离纯化的特点和分离纯化的主要原理。 怎样保存微生物菌种？何谓菌种退化？如何检查菌种退化？ 诱变育种的总体流程是怎样的？选择出发菌需注意哪些事项？ 生物制药工艺中试放大的目的是什么？ 酶固定化的方法有哪些类别？ 术语：冷冻干燥，喷雾干燥，薄膜浓缩，自然选育，诱变育种，蛋白质工程，转基因动物，蛋白质组学，酶工程，immobilized enzyme，抗体酶，模拟酶，组合生物合成，药物基因组学，DNA Shuffling，定向进化，甘油冷冻保藏法，液氮保藏法，斜面保藏法，沙土管保藏法 生物材料的预处理 去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？ 去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？ 影响絮凝效果的主要因素有哪些？ 细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？ 超声波破碎细胞的原理？ 术语：凝聚作用，絮凝作用，渗透压冲击法，错流过滤，超声波破壁，酶法破壁，高压匀浆法，高速珠磨法，反复冻融法，渗透压冲击法，液氮研磨法，丙酮粉 萃取法 溶剂萃取法的基本原理，其特点是什么？ 溶剂萃取法按操作方式不同，可分为哪几类？各有什么特点？ 影响有机溶剂萃取的因素有哪些？萃取剂的选择需遵循哪些原则？ 使用有机溶剂萃取时，改变pH值将如何影响酸性或碱性抗生素的分配系数？ 乳化剂为何能使乳状液稳定？ 破坏乳状液的方法有哪些？ 影响乳状液类型的因素有哪些？ 双水相萃取的优缺点有哪些？影响双水相萃取的因素有哪些？ 超临界流体萃取有哪些特点？常用的流体为哪种？影响超临界流体萃取的因素有哪些？超临界萃取的流程主要有哪几种类型？ 术语：有机溶剂萃取，反萃取，双节线，多级错流萃取，多级逆流萃取，反胶束萃取，超临界流体萃取，双水相萃取，能斯特分配定律，表观分配系数，萃取因素，萃取剂，萃余液，HLB值 沉淀和结晶 什么是“盐析沉淀”？盐析的基本原理？ 影响盐析效果的因素有哪些？
生物工艺学全解
生物工艺学全解
第一章绪论 1、生物工艺学包含的四大块内容：原料预处理和培养基的制备、菌种的选育及 代谢调节、生物反应过程的工艺控制、下游加工。 2、生物催化剂是游离的或固定化的细胞或酶的总称。 生物催化剂特点： 优点：①常温、常压下反应②反应速率大③催化作用专一④价格低廉缺点：稳定性差控制条件严格易变异（细胞） 生物反应过程实质是利用生物催化剂以从事生物技术产品的生产过程(process engineering)。 3、生物技术研究的主要内容： 基因工程(DNA重组技术，gene engineering) 、细胞工程(cell engineering)、酶工程(enzyme engineering)、发酵工程(fermentation engineering)、蛋白质工程(protein engineering)、 第二章菌种的来源 1、分离微生物新种的过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定。 2、代谢控制发酵（Metabolic Control fermentation）：用人工诱变的方法， 有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。 3、菌种的保藏方法： A 斜面冰箱保藏法 B 沙土管保藏法 C 石蜡油封存法 D 真空冷冻干燥保藏法 E 液氮超低温保藏法 4. 生物工程专业相关的主要数据库有哪些？ 维普中文科技期刊数据库、中国期刊全文数据库、万方系列数据库、science online、springer link等。 第三章菌种选育
1、 常用菌种选育方法 （1）自然选育:是指在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突 变(spontaneous mutation)而进行菌种筛选的过程。 特点：自发突变的频率较低，变异程度不大。所以该法培育新菌种的过 程十分缓慢。 应用：自然选育在工业生产中可以达到纯化菌种，防止菌种衰退，稳 定生产，提高产量的目的。 （2）诱变育种:是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群， 促进其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学研究使 用。诱变育种的理论基础是基因突变。 2、诱变育种的典型流程 8 出发菌株（砂土管或冷冻管） 原种特性考察斜面单孢子悬液 诱变处理摇瓶培养24h 菌悬液稀释涂平板处理前后计数并统计存活率观察单菌落形态挑选单菌落传种斜面摇瓶初筛与对照组比较挑出高产斜面保藏菌株 传种斜面 摇瓶复筛 挑出高产菌株 （稳定性和特性）培养基优化 小试中试 与对照组比较诱变育种的典型流程 3、抗噬菌体菌株的检出方法： 平板点滴法、单层琼脂法、双层琼脂法。 第三章 微生物的代谢调节 1、微生物初级代谢调节包括酶活调节、酶合成调节、遗传控制 2、改变细胞膜通透性的方法
吉大2020学年第二学期期末考试 生物药剂与药物动力学大作业答案
2019-2020学年第二学期期末考试《生物药剂与药物动力学》大作业 作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一名词解释题 (共10题，总分值30分 ) 1. 生物利用度（3 分） 生物利用度是指制剂中药物被吸收进入人体循环的速度与程度。生物利用度是反映所给药物进入人体循环的药量比例，它描述口服药物由胃肠道吸收，及经过肝脏而到达体循环血液中的药量占口服剂量的百分比。 2. 统计学模型（3 分） 指以概率论为基础，采用数学统计方法建立的模型。 3. 肾清除率（3 分） 单位时间内肾血浆中某物质的浓度与尿中该物质浓度的比值 4. 膜脂（3 分） 是指包围在细胞表面的一层极薄的膜,主要由膜脂和膜蛋白所组成。质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定,并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。 5. 药物治疗指数（3 分） 等于半数致死量与半数有效量之比，用来估计药物的安全性，此数值越大越好。 6. 吸收（3 分） 食物经过消化后，通过消化道粘膜，进入血液和淋巴循环的过程，称为吸收 7. 消除（3 分） 消除是指药物的生物转化和排泄的总称。 8. 二阶矩（3 分） 二阶矩是随机变量平方的期望,以此可以类推高阶的矩 9. 蓄积（3 分）
有机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代谢转化，则会出现污染物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。 10. 剂型因素（3 分） 药物剂型因素和药效之间的关系，这里所指的剂型不仅是指片剂、注射剂、软膏剂等剂型概念，还包括跟剂型有关的各种因素，如药物的理化性质（粒径、晶型、溶解度、溶解速度、化学稳定性等）、制剂处方（原料、辅料、附加剂的性质及用量）、制备工艺（操作条件）以及处方中药物配伍及体内相互作用等。 二计算题 (共2题，总分值30分 ) 11. 某患者以每小时150mg的速度静脉滴注利多卡因，已知：t1/2＝1.9h，V＝100 L，问C ss是多少?滴注经历10 h血药浓度是多少?若要使稳态血药浓度达到3μg／ml，静脉滴注速度应为多少? （15 分） 12. 某药口服吸收后在体内呈一室分布，其血药浓度如下表和下图所示，试求该药的有关动力学参数。
生物工艺学习题
生物工艺学习题 Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020
选择题 （1）绪论 1、通风搅拌技术的建立是发酵技术的（）。a．第一转折期b．第二转折期c．第三转折期 2、近代生物技术全盛时期起始标志是（）工业的开发获得成功。 a．丙酮丁醇b．青霉素 c．人工胰岛素 （2）菌种、菌种选育及保藏 1、产生抗生素的主要微生物类群是（）。 a．细菌b．放线菌 c．真菌 2、在微生物常规分离纯化中，涂布法主要适于（）。a．细菌 b．霉菌 c．放线菌 3、下面不属于诱变因子的是（）。 a．紫外线 b．噬菌体c．氯化锂 4、在诱变育种中，金属化合物的作用是（）。a．无作用 b．诱变c．增变 5、在抗噬菌体菌株的选育中，菌株抗性的来源是（）。 a．噬菌体的存在b．环境的影响c．基因突变 6、有效诱变因子的判别主要指标是（）。a．营养缺陷型的诱发率 b．死亡率c．菌型变异
7、放线菌的育种方法与（）相似。a．霉菌 b．细菌 c．酵母菌 8、一般来说，斜面孢子的冷藏时间为（）。a．10天以内 b．1个月以内c．1年以内 9、在原生质体融合中，原生质体钝化是指经钝化后其存活率（）。a．接近于零b．为零c．不受影响 （3）代谢及调控 1、下列产物中，属于次级代谢产物的是（）。a．蛋白质 b．丙酮酸c．麦角生物碱 （4）培养基 1、下列培养基成分中，只能提供碳源的是（）。a．葡萄糖 b．酵母抽提物c．甘蔗糖蜜 2、维生素、氨基酸等热敏性物质通常采用（）方法实现无菌化。a．微孔滤膜过滤 b．巴氏消毒 c．蒸汽灭菌 3、效应剂在什么时候加入才能起作用（）。 a．基础培养基中b．菌体生长期c．产物生产期p63 4、CaCO3在培养基中主要作用是（）。 a．营养成分b．缓冲剂 c．加固培养基
中国药科大学《生物制药工艺学》ppt上复习题整理-1
复习整理——根据课件后的小结和复习思考题整理 第一章生物药物概述 生物药物 Biopharmaceutics：是以生物体、生物组织或其成份为原料（包括组织、细胞、细胞器、细胞成分、代谢、排泄物）综合应用生物学、物理化学与现代药学的 原理与方法加工制成的药物。 生物药物的特性 一、药理学(pharmacology)特性： 1、活性强: 体内存在的天然活性物质。 2、治疗针对性强,基于生理生化机制。 3、毒 副作用一般较少，营养价值高。4、可能具免疫原性或产生过敏反应。 二、理化特性： 1. 含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高； 2. 组成结构复杂，具严格空间结构，才有生物活性。对多种物理、化学、生物学因素不稳定。 3. 活性高，有效剂 量小，对制品的有效性，安全性要严格要求（包括标准品的制订）。 微生物药物：微生物药物是一类特异的天然有机化合物，包括微生物的次级代谢产物，初级代谢产物和微生物结构物质，还包括借助微生物转化（microbial transformation）产生的用化学方法难以全合成的药物或中间体。 生化药物：指从生物体（动物、植物、微生物）中获得的天然存在的生化活性物质， 其有效成分和化学本质多数比较清楚。 生物制品：一般把采用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其他生物技术制造的蛋白质、抗体或核酸类药物统称为生物技术药物(biotech drug)，在我国又统称为生物制品。 蛋白质工程(protein engineering)：利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基 因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。 RNA干涉（ RNA interference,RNAi）：是指在生物体细胞内，dsRNA(双链RNA) 引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程。 1.生物药物有哪几类？重组DNA药物、基因药物、天然生物药物、合成半合成生物 药物 2.DNA重组药物与基因药物有什么区别？ 3.生物药物有哪些作用特点？
生物工艺学教案及讲稿1.2.3.4
第1讲绪论 教学内容：1. 绪论 §1-1 生物技术的定义和性质 §1-2 生物技术的发展及应用概况 §1-3 生物技术的发展趋势 目的要求：1. 掌握生物工艺学的定义，特点，生物技术概念的范畴 2. 了解生物技术的发展及应用概况 3. 了解生物技术在各个领域的应用及发展趋势 教学重点和难点：1、生物技术的定义，内涵 2、生物技术的发展及应用概况 教学方法：课堂讲授为主，自学结合 内容提要及课时分配：1、生物技术的定义和性质（20′） 2、生物技术的发展及应用概况（60′） 3、生物技术的发展趋势（20′） 作业： 1. 由国际经济与发展组织（IECDO）提出的有关生物技术的定义有何特点？ 2. 教材中把生物技术的发展分为四个时期，它们各有哪些主要代表性技术和产品？ 主讲教师：授课班级：授课日期：2010.9.7 导入新课： 介绍生物工艺学的内涵，教材包括得主要内容，重点要学习的章节和内容，强调学习生物工艺学的重要意义。 1 绪论 1.1 生物技术的定义 ⑴1919年匈牙利艾里基提出：“凡是以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的生物技术”都属于生物技术； ⑵20世纪70年代末，80年代初提出的定义倾向于：必须采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或以分子生物学为基础的技术； ⑶国际经济合作与发展组织（IECDO）在1982年提出定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用，将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术； 在国际经济合作与发展组织（IECDO）提出生物技术定义的特点： 生物作用剂：指从活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及上组分中提取出来的生物催化剂——酶或其他生物活性物质； 提供的产品：可以是工业、农业、医药、食品等产品； 被作用的物料：可以是有关的生物机体或其中的有关器官，如细胞、体液以及极少量必须的无机物质； 应用的自然科学：可以是生物学、化学、物理学等以及相关的分支学科，交叉学科； 应用的工程学：可以是化学工程、机械工程、电气工程、电子工程； 1.2 生物技术的发展及应用概况 生物技术的发展分为四个时期：经验生物技术时期；近代生物技术的形成和发展时期；近代生物技术的全盛时期，现代生物技术的建立和发展时期； 1.2.1 经验生物技术时期（人类出现到19世纪中期） 生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年（甚至4000多年）以前如酒类的酿造，豆粮
吉林大学大作业答案：生物制药学
《生物制药学》 一、名词解释。 1.生物技术制药：利用基因工程技术、细胞工程技术、微生物工程技术、酶工程技术、蛋白质工程技术、分子生物学技术等来研究和开发药物，用来诊断、治疗和预防疾病的发生。 2.基因工程：又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。 3.生物反应器：利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。 4.接触抑制：将多细胞生物的细胞进行体外培养时，分散贴壁生长的细胞一旦相互汇合接触，即停止移动和生长的现象。 5.单克隆抗体：因单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定决定簇的特异性抗体。 二、问答题。 1.特点：细胞生长时胞体呈棱形或不规则的三角形，中央有圆形核，胞质向外伸出2～3个突起。细胞群常借该突起连接成网，生长时呈放射状、漩涡状或火焰状走行。 来源：中胚层组织来源的细胞，如成纤维细胞、心肌细胞、平滑肌细胞和成骨细胞等。
2.特点：①原代培养细胞呈活跃的移动，细胞分裂不旺盛，并多呈二倍体核型； ②原代培养细胞与体内细胞在形态结构和功能活动上相似性大； ③细胞群是异质的，即各细胞的遗传性状互不相同，细胞相互依存性强。 例如：鸡胚细胞、原代免或鼠肾细胞、以及血液的淋巴细胞。 3.免疫毒素可用于治疗肿瘤、自身免疫病，并能克服组织移植排斥反应，可单独给药也可以包裹在脂质体及其他微粒中给药。由于重组免疫毒素是在胞浆物质代谢中发挥作用，相对分子质量又小，渗透力强，故效果好。 4.在发酵过程中，在已有设备和正常发酵条件下，每种产物发酵的溶氧浓度变化有自己的规律。发酵时生产菌大量繁殖，需氧量不断增加，此时的需氧量超过供氧量，使溶氧浓度明显下降。从发酵液中的溶解氧浓度的变化，就可以了解微生物生长代谢是否正常，工艺控制是否合理，设备供氧能力是否充足等问题，帮助查找发酵不正常的原因和控制好发酵生产。 5.（1）酶的稳定性提高。 （2）反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。 （3）反应条件易于控制，可实现转化反应的连续和自动控制。（4）酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。（5）比水溶性酶更适合于多酶反应。
化工工艺学考试卷
《化工工艺学》试题一 一、填空题（本题共20分，共10小题，每题各2分） 1、在合成氨烃类蒸汽转化的过程中，从热力学角度分析有三个副反应存在析炭 的可能性，这三个副反应的化学反应方程式分别为_____________________-_、______________________和______________________，而从动力学角度分析只有___________________才可能析炭。 2、按照用途的不同可将工业煤气分为四类，分别为：__________、__________、- _________和__________。 3、煤中的水分主要分为三类，其中包括：游离水、__________和__________。 4、在合成氨CO变换工序阶段低温变换催化剂主要有__________和__________ 两种类型。 5、在合成氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为：__________和_________- _两种类型。 6、氨合成塔的内件主要由__________、__________和电加热器三个部分组成。 7、尿素的合成主要分两步进行分别为：___________________________________- __________（反应方程式）和________________________________________-____（反应方程式）。 8、在以硫铁矿为原料生产硫酸过程中，硫铁矿在进入沸腾焙烧炉前需要达到的 组成指标为：S>20%、__________、__________、__________、__________和H O<8%。 2 9、在沸腾炉焙烧硫铁矿时要稳定沸腾炉的炉温需要做到的三个稳定分别为：① 稳定的空气量、②__________和③_________________。 10、电解法生产烧碱的电解反应为_____________________________________（反 应方程式）。 二、简答题（本题共50分，共5小题，每题各10分） 1、简述烃类蒸汽转化过程中析炭的危害及防止析炭应采取的措施。 2、简述铁－铬系高温变换催化剂的组成（含量）及各组分的作用。 3、简述硫酸生产两转两吸工艺的优、缺点。