酸等。
12酵母Ⅲ型发酵：即生产生长不相关型 ，其生长特点是：当培养基中的营养物质消耗殆尽、微生物的生长停止以后，产物才开始通过中间代谢大量合成。即产生该类产物的微生物，其营养期和分化期在时间上是完全分开的。非生产联动型的产物大多数是微生物的次级代谢产物，大多数的抗生素和生物毒素，以及维生素类。它的产物形成与碳源利用无准量关系产量远低于碳源的消耗量。 二、填空题
1、末端产物（终产物）阻遏方式普遍存在于 氨基酸 、 核苷酸 生物合成途径中。 2、按照操纵子模型理论，在DNA分子的不同区段上至少有4种基因，即 调节基因R 、 操
纵基因O 、 启动基因P 和 结构基因S ；其中启动基因P 和 结构基因S 又构成操纵子。
3、在酵母Ⅱ发酵液中添加 葡萄糖 发酵的终产物是 甘油 。
4、谷氨酸合成中，NH4+适量则生成 谷氨酰氨 ，不足生成 á-酮戊二酸 ，过量生成 谷氨酸 。
5、营养缺陷型突变株可以用来积累 大量 的中间产物和 少量 的末端产物。 6、突变发生在调节基因或操纵基因，都可获得（ ）突变株。
三．1答：酶活性调节的两种主要调节机制为：
1）共价修饰：蛋白质分子中的一个或多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或解
开，酶的构象也随之发生变化，使其活性活化或钝化的作用。除去或加入的化学基团可以是磷酸基、甲基、乙基、腺苷酰基，共价结合部位一般为丝氨酸残基的-CH2OH。可分为可逆共价修饰和不可逆共价修饰。
2）变（别）构控制：
① 变构酶有一个以上的结合位点。除了结合底物的活性中心 外，在同一分子内还有一些分立的效应物结合位点；如天冬氨酸转氨甲酰酶。 ② 主要位点和副位点可同时被占据；
③ 副位点可结合不同的效应物，产生不同的效应；
④ 效应物在副位点上的结合可随后引起蛋白质分子构象的变化，从而影响酶活性中心的催化活性；
⑤ 变构效应是反馈抑制的理论基础，是调节代谢的有效方法。 （P63-65）
2答：操纵子可分为诱导型操纵子（负向控制）和正向控制。负向控制如大肠杆菌乳糖操纵子：调节基因表达产物为阻遏蛋白，乳糖为诱导物。其调控过程：阻遏蛋白与诱导物结合成复合物→使阻遏蛋白结合位点变化→不能与操纵基因结合→操纵基因表达不被阻遏→结构基因Z、 Y 、A表达→半乳糖苷酶、半乳糖苷通透酶、半乳糖苷转乙酰基酶能合成。 正向控制：如ara操纵子，其R基因的产物是一种蛋白质, 有诱导物存在下可转化为转录激活剂(激活蛋白), 是转录作用所必需的。
3答：生物素作为脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。当磷脂合成减少到正常量的一半左右时，细胞变形，代谢产物向膜外漏出，积累于发酵液中。
油酸的作用是引起脂肪酸的成分或量的改变，从而改变细胞膜的通透性。
青霉素，其作用是抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联，由于细胞膜失去细胞壁的保护，细
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胞膜受到物理损伤，从而使渗透性增强。
四．1从菌种选育的角度如何提高初级代谢产物的发酵单位 ？
答：
（1）应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节
在直线式的合成途径中，营养缺陷型突变株只能累积中间代谢物而不能累积最终代 谢物。但在分支代谢途径中，通过解除某种反馈调节，就可以使某一分支途径的末 端产物得到累积。
（2）应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节
抗反馈调节突变菌株，就是指一种对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株 ，或兼而有之的菌株。在这类菌株中，因其反馈抑制或阻遏已解除，或是反馈抑制 和阻遏已同时解除，所以能分泌大量的末端代谢产物。 （3）控制细胞膜的渗透性
微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高度选择性。采取生理学或遗传学方 法，可以改变细胞膜的透性，使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外。这种解除末 端产物反馈抑制作用的菌株，可以提高发酵产物的产量。 （4）能荷调节
细胞通过调节腺苷酸的比例，来协调分解代谢与合成代谢的代谢速率。在糖分
解途径中，NAD、ADP、AMP等可作为变构效应物与变构酶结合，促进或抑制糖分解 代谢产生能量。
（5）筛选抗分解代谢阻遏突变株解除分解代谢阻遏。
通过诱变使菌株缓慢利用速效碳源，而使得速效碳源和迟效碳源都能同时被利用，从而解除分解代谢产物阻遏作用。
第四部分 微生物次级代谢调节与代谢工程
一、名词解释 1、次级代谢
1、次级代谢主要涉及合成过程，其终产物、次级代谢物对菌的生长不是必需的，对其生命活动可能具有某种意义，通常是在生长后期开始形成的。（上册P72） 2、前体
前体是加入到发酵培养基中的某些化合物，能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。 3、代谢工程
是指籍某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性或运用重组DNA技术来创造新的化合物。 4、诱导物
在生长期内生产期前促进抗生素生物合成的化合物。 二、填空题
1、次级代谢调节类型包括 诱导调节 、 碳分解产物调节 、 磷酸盐调节 、 生长速率调节 、 反馈调节 和 生长速度调节 。
2、通过前体单体聚合的次级代谢物有 四环类 、 大环内酯类 和 安莎霉素类 等抗生素。
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3、肽类抗生素的合成与蛋白质的合成不同，无需核糖体 、转移RNA 和 信使RNA 。上册课本86页 三、论述题
1、试述头孢菌素C和红霉素的生物合成机制。
1.养分的摄入；
2.通过中枢代谢途径养分转化为中间体；
3.小分子建筑单位(次级代谢物合成的前体)的生物合成(前体聚合：四环类、大环内酯类、聚酮类和肽类抗生素)；
4.如有必要，改变其中的一些中间体；
5.这些前体进入次级代谢物生物合成的专有途径；
6.在次级代谢的主要骨架形成后做最后的修饰，成为产物。
第五部分 微生物反应动力学
一、名词解释 1、发酵动力学
生化反应工程的基础内容之一，以研究发酵过程的反应速率和环境因素对速率的影响为主要内容。通过发酵动力学的研究，可进一步了解微生物的生理特征，菌体生长和产物形成的合适条件，以及各种发酵参数之间的关系，为发酵过程的工艺控制、发酵罐的设计放大和用计算机对发酵过程的控制创造条件。 2、分批培养
在灭菌后的培养基中接种后只维持一定的温度，对PH值不加控制，对于好气培养过程还需通气搅拌，不向培养基中加入或移去任何物质的培养方式。（课本上册200页） 3、比生长速率（μ）
将菌体浓度的自然对数与时间作图得一直线，其斜率为ｕ，即比生长速率。是反映细胞生长特性的重要参数。
4、维持系数
维持代谢所消耗的碳源与细胞浓度和时间成正比，即式中m为维持系数
(??S)M?mX?t
5、稀释率
即培养液流量与发酵罐内培养液体积之比，是指单位时间内加入的培养基体积占原培养基体积的分率，其倒数是指培养液在发酵罐中的平均停留时间。
6、补料分批培养:是一种介于分批培养和连续培养之间的操作方式,在进行分批培养的时候,向反应器内加入培养基的一种或多种成分,以达到延长生产期和控制培养过程的目的. 二、填空题
1、Monod方程的表达式为 U?
UmS ，它描述的是微生物生长和 KS?S7
营养物质 之间的关系。
2、在分批培养中，典型的细菌生长曲线包括 适应期 、 对数生长期 、
生长稳定期 和 死亡期 四个不同生长阶段。
3、在进行任何连续培养的开始，都要先做 分批培养 ，待进入 对数生长期 ，才开始以恒定的流量流加新鲜培养基。 三、选择题
1、黑曲霉利用糖质原料发酵生产柠檬酸的过程属于：C
A、生长偶联型 B、非生长偶联型 C、部分偶联型 D、以上都不对
2、灰色链霉菌生产链霉素的过程属于：A
A、生长偶联型 B、非生长偶联型 C、部分偶联型 D、以上都不对
3、在连续培养过程中，微生物在近似恒定状态下生长，这种状态可以有效地延长分批培养中的C
A、迟滞期 B、对数期 C、稳定期 D、衰亡期
四、论述题
1、请谈谈和分批培养相比，连续培养的优点？
答：1）可以提高设备的利用率和单位时间产量，只保持一个期的稳定状态。2）发酵中各参数趋于恒值，便于自动控制。3）易于分期控制，可以在不同的罐中控制不同的条件。 2、生长曲线中的稳定期对发酵工业有何意义？如何延长稳定期？
答：稳定期是次生代谢产物发酵生产形成的重要时期（抗生素、色素等），生产上应尽量延长此期，提高产量。如初生代谢产物如氨基酸、核苷酸生产或收获菌体时可在稳定期收获。 延长稳定期措施：补充营养物质（补料）；调pH；增加溶氧；调整温度。
第六部分 发酵工艺调控和过程参数检测
一．1呼吸强度：即比耗氧速度（QO2），指单位时间内单位重量的细胞所消耗的 氧气，mmol O2/(g菌?h) 。
2摄氧率(r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量，mmol O2/(L?h)。 3临界氧浓度：不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度
3拟塑性流体：在速度梯度达到相当值后，其切应力随du/dh的增长率逐渐降低的流体。 4胀塑性流体：在剪切流动中流体的黏度随剪切速率增加而增大，表现出剪切变稠的性质的流体。 二、填空题
1、微生物发酵中供氧是指氧分子从空气泡里通过 气液界面 、 固液界面 和 液相主体 扩散到 细胞 中。
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