现代发酵工程 课后答案

《第一章》

1，不同学科对微生物生长的定义的着重点有何不同？什么是分化？ 答：细胞生物学家关注单细胞的形态变化，特别是细胞的分裂方式；而生化学者对成千个与生长有关的酶反应，动力学及代谢途径感兴趣，认为生长是所有化学成分有秩序的相互作用的结果。生物物理学者则认为细胞是热力学不平衡的开放系统，与其周围环境进行物质与能量的交流，特别是在熵的溢流上。生化工程师把生长看做是生物催化剂数量的增长，通常以质量和细胞数目的增长来表达细胞的生长。分化是生物的细胞形态和功能向不同的方向发展，由一般变为特殊的现象。

2，有些霉菌，如产黄青霉在培养液中生长过程，其菌丝会形成菌团，有哪些因素影响菌球 的松紧？

答：生长过程中添加易利用的碳源，如葡萄糖，加快搅拌，供氧改善能使菌团变得密实；反之，用乳糖、搅拌缓慢或供氧跟不上，则菌团变得疏松。

3，微生物生长可以分为几期？停滞期的长短由哪些因素决定？

答：微生物生长可分为三个时期，延滞期、对数生长期、静止期。停滞期的长短影响因素有接种量、接种种子生长期、种子培养基与发酵培养基的相似度、培养基的营养富集度等。 4，生物量的测定为什么对次级代谢产物的生产尤为重要？对谷氨酸，青霉素发酵菌浓的测 定，您倾向于用什么方法，说出你的理由

答：因为生通过长量的测定可以判断菌体代谢情况，从而控制菌体的发酵得到所需发酵产物。对谷氨酸、青霉素发酵菌浓的测定，可用比浊法。操作简便、快速有效、精密度高。 8，有哪些因素会影响微生物的生长

答：物理环境，如温度搅拌、空气流量、渗透压、水活度；化学环境，如pH值、溶氧度二氧化碳、碳源、氮源、有机酸等。

9，温度对微生物的生长影响表现在哪些方面

答：温度会影响没得活性，从而影响微生物的生长。温度过高会使酶失活，低温，酶活性弱，不同的温度，可能改变酶的合成种类，从而改变微生物的代谢形式。

10，水的活度用什么表示？它对微生物比生长速率有何影响？

答：水活度用同一温度下溶液蒸汽压与纯水蒸汽压的比值表示。在一定范围内，比生长速率随水活度增大而增大，超过一定界值时，比生长速率随水活度继续增大而迅速下降。 13，生长速率对细胞大小和 DNA 包内含量有何影响

答：一般情况下，微生物生长速率越快，细胞个体越大，DNA含量下降。 14，生长得率是什么意思，有哪些表示方法，比较他们的优缺点 答：生长得率是是假定所利用的基质与生成的细胞之间的固定化学计量关系。表示方式有：分子得率系数、碳转化效率、以电平均数为基准的得率、基于热的产生的得率、以耗氧为基准的得率和基于克分子ATP消耗的得率。

15，生长得率取决于哪些因素？

答：①碳源的性质 ②基质的分解代谢途径 ③提供任何复杂基质，菌便省略若干合成途径 ④同化其他养分 ⑤不利于离子平衡的抑制性物质 ⑥生成ATP反应的效率的变化 ⑦菌的生理状态 ⑧微生物的遗传特性。

17，描述菌丝顶端的生长机制 。

答：大多数菌丝顶端有泡囊聚集，泡囊内有细胞壁溶解酶和细胞壁合成酶，当生长停止时，泡囊在顶端消失，并分布在次顶部生长区。泡囊内的细胞壁溶解酶溶解细胞壁，使细胞壁局

部取得可塑性，细胞壁由于原生质的压力而扩展，泡囊与质膜融合，释放出细胞壁合成酶，合成新的细胞壁。

《第二章》

1，糖的分解代谢主要通过哪些途径，由葡萄糖分解为 CO2 和 H2O 可以得到多少 ATP

答：糖的分解代谢主要有糖酵解途径（EMP）、己糖单磷酸途径（HMP)、三羧酸循环（TCA）、ED、磷酸解酮酶途径（PK）。由葡萄糖分解为 CO2 和 H2O 可以得到30个ATP。

2，微生物是如何利用淀粉和纤维素的？

答：将淀粉和纤维素分解成葡萄糖，再通过糖代谢的各种途径进行分解代谢。 3，莽草酸途径是用来做什么的，其终产物是怎样合成的，其中间体是哪些初级代谢物的次 级代谢物 ？

答：莽草酸途径是用来合成芳香族氨基酸的途径。

4，丁二胺又称腐胺，在生理学上有何意义

答：它可以调节细胞的渗透压，保证细菌细胞内部的离子强度大致不变。培养基的渗透压增加引起腐胺的迅速排泄和钾离子的吸收，使细胞渗透压也增加，离子强度保持大致不变。 5，在脂肪酸合成中生物素起什么作用，试述其作用机制

答：脂肪酸生物合成反应是有乙酰CoA羧化酶催化的。而无任哪一种羧化酶，都需要与生物素共价结合形成碳载体，在能启动脂肪酸合成反应。

《第三章》

1，试举三个例子，说明微生物代谢是如何高度调节的

答：①微生物生长在含有单一有机化合物为能源的合成培养基中，所有大分子单体合成速率通大分子的合成速率是协调一致的 ②任何一种单体的合成，如能从外援获得并能进入细胞内，单体的合成自动终止，参与反应的酶的合成也停止 ③微生物只有在某些有机质存在是，才会合成一花这些基质的酶。

2，随生长速率的提高，细胞平均质量，DNA,rRNA,总 RNA 含量会发生什么变化

答：随着生长速率的提高，细胞平均质量下降，DNA含量下降，rRNA含量下降，总RNA含量下降。

4，JOCOB-MONOD 操纵子假说如何解释诱导酶的合成机制

答：当没有诱导物时，阻遏基因产生阻遏蛋白与草种基因结合，阻止结构基因转录，但有诱导物存在时，诱导物会与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白失活，结构基因得以转录产生诱导酶。 5，如何才能绕过微生物的固有调节机制，大量生产诱导酶？试举两种你认为可行的富集方 法 ？

答：①在诱导物为限制性基质的恒化器中筛选：将诱导型微生物放在含诱导物浓度很低的恒化器中培养，这有利于不需要诱导物的组成型突变株的生长，而诱导型亲株的生长缓慢逐渐被恒化器淘汰，已达到富集组成型突变株的作用。

②基因工程：利用基因工程技术敲除调节基因或使调节基因失活，使无需诱导物就能大量产生诱导酶。

6，什么是分解代谢物阻遏，其生长和溶氧曲线有哪些特征性的变化

答：指培养基中某种基质的存在会阻遏细胞中其相应酶的合成速率。其生长会出现二次生长，

即阻遏被去除后，微生物会再次生长。溶氧先下降、稳定、再上升再下降。 7，cAMP 在分解代谢物阻遏作用中起什么作用

答：cAMP可以促进可诱导酶的大量合成，cAMP可以与cAMP-受体蛋白结合形成cAMP-CRP复合物，此复合物与启动基因结合，能增强基因对RNA酶的亲和力，从而增加转录的频率。cAMP-CRP复合物在P上的结合时RNA集合没结合到P上所必需。

8，试举一个例子说明耐分解代谢物阻遏的突变株筛选原理

答：在葡萄糖—脯氨酸琼脂平板上筛选耐分解代谢的脯氨酸氧化酶的菌株，因脯氨酸氧化酶的合成受葡萄糖的阻遏，野生型擒住不能生长在这样的培养基上，只有耐分解代谢阻遏的突变株才能从氧化脯氨酸中获得所需氮源。

筛选原理：以一种能引起分解代谢阻遏的基质作为唯一氮源，用含这种氮源的培养基筛选精油变得菌株。

9，什么是反馈抑制和反馈阻遏，试比较诱导和反馈阻遏作用的分子水平机制

答：反馈抑制是指末端代谢产物抑制其合成途径中参与前几步反应的酶活性；反馈阻遏则是指末端代谢产物阻止整个代谢途径酶的合成作用。

反馈抑制中，末端代谢产物与阻遏蛋白结合，激活阻遏蛋白的活性，从而使与操纵基因O结合，阻止该酶的合成。反馈阻遏中，末端代谢产物阻遏合成途径中所有的酶的合成。 10，试举例证明两种你认为可行的避开末端代谢产物反馈调节的方法

答：①改变培养环境条件来限制末端代谢产物在细胞内部的累积，如在谷氨酸发酵是，采用连续型培养，边加入新鲜发酵液边流出产物。②从遗传上改造微生物，使之对末端产物反馈调节不敏感。

11，叙述用结构类似物筛选耐末端代谢产物调节的突变株的原理

答：正常情况下，细胞中过量末端代谢产物（如氨基酸A）会抑制与其生物合成途径的酶。氨基酸A可用于蛋白质的合成，氨基酸类似物A1具有元计算A一样的调节作用，但不能用于合成蛋白质。经诱变处理的野生型菌株在含有氨基