生物工艺学原理

生物工艺学原理 一、名词解释：

1.生物技术：应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂（biological agents) 的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。涵盖生物工程、生化工程、生物系统工程、工业微生物等。 2.原生质体：除去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞。

3.遗传育种：又称菌种改良，是指操纵和改良微生物菌种以提高它们的代谢能力的科学技术。

4.分批培养:是将种子接种在培养基以后除了空气流通以外，发酵液始终留在生物反应器内的一种封闭式发酵系统。 5.临界氧：不影响呼吸所容许的最低氧浓度。 6.半衰期:

7.合成培养基:又称组合培养基或综合培养基。是一种按照微生物的营养要求精确设计后用多种高纯度的化学试剂配制成的培养基。 8.补料—分批培养：在分批培养的过程中不如新鲜料液，以克服由于养分不足导致发酵过早结束的一种培养方式。

9.比生长速率:每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率。

10.载体：是指能够运载外源DNA片段进入宿主细胞，并能稳定遗传的DNA分子。

11.诱变剂：能使细胞或生物个体的突变频率显著高于自发突变水平的物理或化学因子。

12.恒浊器：根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌种密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。

13.恒化器:使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养基。 14.耗氧速率：

15.基因组文库：含有某种生物体（或组织、细胞）全部基因的随机片段的重组DNA克隆群体。 16.工业微生物：

17.限制性核酸酶切酶：是一类由细菌产生的能专一识别双链DNA中的特定碱基序列、并水解该点磷酸二酯键的核酸内切酶，简称限制酶或切割酶。

18.天然培养基:利用动物、植物或微生物包括其提取物制成的培养基。 19.固定化细胞：固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢等）的细胞。 20.呼吸熵:

二、填空题：

1.菌种保藏的方法有：斜面保藏法、石蜡油保藏法、载体保藏法、液体保藏法、冷冻保藏法、冷冻干燥保藏法。 2.培养基的组分包括：碳源、氮源、矿物元素、水。

3.工业生产中常用的微生物主要有:细菌、酵母菌、霉菌、放线菌。 4.微生物的培养模式可分为：分批培养、补料--分批培养、连续培养、半连续培养。

5.根据培养基的组分可分为：天然培养基、合成培养基。 6.基因重组操作中常用的工具酶有：限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、逆转录酶、碱性磷酸酶。

三、问答题：

1.简述现代生物技术的主要应用领域。

生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新材料技术、新能源技术

2.简述基因重组中载体应具备的基本性质和特征。

（1）在载体中有若干可供外源DNA插入的限制性核酸内切酶位点，插入外源DNA片段后不影响其进入细胞和在细胞中的复制。 （2）能高效进入宿主细胞，并能在一定程度上相对稳定存在。 （3）有较高的自主复制能力。

（4）带有显性的转化子选择标记和方便检测的重组子识别筛选的标志；

（5）带有实现载体功能所必需的基因序列。 3.简述微生物发酵工艺的主要四种模式及其特点。

（1）分批培养：是指在一封闭培养系统内具有初始限制量基质的一种发酵方式 。特点：一次性投料，经灭菌、接种后，在发酵过程中不再补料，直到放罐。整个过程中菌浓、营养成分和产物浓度等参数都随时间变化。

（2）补料--分批培养：也称半连续培养、流加培养，它是以分批培

养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。特点:一次或多次补入新鲜料液，延长产物合成周期，提高产量；只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比开始时有所增加。

（3）连续培养:酵过程中，一边补入新鲜无菌料液，一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，菌体浓度、产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的，不随时间而变化.

（4）半连续培养：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液；优点：放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释，有利于产物合成，提高产量。缺点：代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大。

4.简述基因工程中常用的几种工具酶。

限制性核酸内切酶、T4DNA连接酶、DNA聚合酶、逆转录酶、碱性核酸酶、T4多聚核苷酸激酶、末端脱氧核苷酸转移酶

5.简述生物固定化工艺中常用的方法类型。

6.简述从自然界中分离菌种一般应遵循的原则。 （1）明确待分离的菌种属于哪一类型； （2）确定采集样品地点的生态特征；

（3）将采集的样品归类，如植物部分、土壤部分、水分等； （4）列出培养时应参考的一些参数，如PH、盐浓度、温度、土壤组

分以及海拔高度等；

（5）列出培养时应考虑的一些底物，如森林泥土里的木质素、纤维素，沼泽里的几丁质等；

（6）综合考虑以上因素，确定培养时的添加物以及培养条件等； （7）根据以上条件对现有的分离过程进行修改以符合特定微生物的生长需要；

（8）采用优化过的分离步骤富集感兴趣的微生物菌种。

7.简述基因工程育种的原理和方法。

基因工程是用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的遗传物质在其中进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新的育种技术。 8.简述发酵过程中跟踪检测的主要参数及其意义。 9.简述诱变育种的方法及其步骤。

10.简述微生物菌种保藏的方法及其步骤。