【正文】 或酶反應(yīng)提供良好的反應(yīng)環(huán)境的設(shè)備， 通常稱為發(fā)酵罐或酶反應(yīng)器。求氧的消耗量和 酵母菌體的化學(xué)組成。 圖 1 具有反饋的單級連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng) 3. 葡萄糖為碳源進行釀酒酵母培養(yǎng)，呼吸商為 ，氨為氮源。 V＝ 1m3； F＝ m3／ h； YX/S＝ ／ g(以細胞／葡萄糖計 )；[S]0＝ 10kg／ m3； r＝ ； g＝ 。求個系數(shù) a、 b、 c、 d、 e。缺點是長時間培養(yǎng)菌種易變異，發(fā)酵過程易染菌；型加入的培養(yǎng)基與原培養(yǎng)基不易完全混合，影響培養(yǎng)基和營養(yǎng)物質(zhì)的利用；必須和整個作業(yè)的其它工序一致；手率和產(chǎn)物濃度比分批法稍低。 連續(xù)發(fā)酵 是在微生物培養(yǎng)到對數(shù)生長期是在發(fā)酵罐中一方面以一定速度連續(xù)不斷地流加新鮮培養(yǎng)基，另一方面又以同樣速度連續(xù)不斷地將發(fā)酵液排出，是發(fā)酵罐中微生物的生長和代謝活動始終保持旺盛的穩(wěn)定狀態(tài)，而 PH、溫度、營養(yǎng)成分濃度、溶解氧等都保持一定，噬菌體維持在恒定生長速率下生長和發(fā)酵。 不了分批發(fā)酵 在分批培養(yǎng)的過程中， 取出一定體積的培養(yǎng)液并 間歇或連續(xù)的不加新鮮培養(yǎng)基 。優(yōu)點是可進行少量多品種的發(fā)酵生產(chǎn)；發(fā)生染菌一終止操作；當(dāng)條件發(fā)生變化或需要新產(chǎn)品時，以改變處理對策；對原料要求較粗放。 6. 連續(xù)發(fā)酵 ：是在微生物培養(yǎng)到對數(shù)生長期是在發(fā)酵罐中一方面以一定速度連續(xù)不斷地流加 新鮮培養(yǎng)基 ，另一方面又以同樣速度連續(xù)不斷地 將發(fā)酵液排出，是發(fā)酵罐中微生物的生長和代謝活動始終保持旺盛的穩(wěn)定狀態(tài)，而 PH、溫度、營養(yǎng)成分濃度、溶解氧等都保持一定，噬菌體維持在恒定生長速率下生長和發(fā)酵。 15. 谷氨酸的生物合成途徑及其調(diào)節(jié)機制 答： 合成途徑 圖 613； 調(diào)節(jié)機制：圖 334， EMP途徑， HMP途徑， TCA、 DCA和 CO2固定作用，氨的導(dǎo)入、細胞膜通透性控制 發(fā)酵機理 fermentation mechanism 代謝控制發(fā)酵 metabolic control fermentation 糖酵解 glycolysis巴斯德效應(yīng) Pasteur effectEMP途徑 /糖酵解途徑 EmbdenMeyerhof pathway HMP途徑 /磷酸己糖途徑 hexose monophosphate pathwayED途徑 / EntnerDoudoroff pathway PK途徑 /磷酸戊糖途徑 phosphopentose pathwayTCA循環(huán) /三羧酸循環(huán) tricarboxylic acid cycle DCA循環(huán) /乙醛酸循環(huán) glyoxylate cycle嘌呤核苷 酸 purine nucleotide 嘧啶核苷酸 pyrimidine nucleotide新陳代謝 metabolism合成代謝 anabolism分解代謝 catabolism 能量代謝 energy metabolism生物氧化 biological oxidation呼吸 respiration 無氧呼吸 anaerobic respiration發(fā)酵 fermentation組成酶 constitutive enzyme 誘導(dǎo)酶 inducible enzyme誘導(dǎo) induction阻遏 repression阻遏物 repressor 末端代謝產(chǎn)物阻遏 terminal repression操縱子 operon操縱基因 operator/operator gene 調(diào)節(jié)基因 regulatory gene阻遏蛋白 repressor protein結(jié)構(gòu)基因 structural gene 分解代謝產(chǎn)物阻遏 catabolite repression葡萄糖效應(yīng) glucose effect/glucose repression 調(diào)節(jié)酶 regulatory enzyme激活劑 activator抑制劑 inhibitor效應(yīng)物 effector能荷 energy charge 反饋調(diào)節(jié) feedback regulation反饋控制 feedback control 協(xié)同或多價反饋控制 concerted feedback control/polyvalent feedback control 合作反饋控制 cooperative feedback control積累反饋控制 accumulative feedback control 順序反饋控制 sequential feedback control同工酶控制 isoenzyme feedback control 反饋抑制 feedback inhibition營養(yǎng)缺陷型突變株 auxotrophic mutant 初級代謝產(chǎn)物 primary metabolite次級代謝產(chǎn)物 secondary metabolite 分叉中間體 forked intermediate metabolite調(diào)節(jié)機制 regulatory mechanism 厭氧發(fā)酵 anaerobic fermentation酒精發(fā)酵 alcoholic fermentation雜醇油 fusel oil 高級醇 higher alcohol糠醛 furfurol/furfural/furfuraldehyde甲醇 methanol 甘油發(fā)酵 glycerin fermentation 同型乳酸發(fā)酵 homolactic fermentation異型乳酸發(fā)酵 heterolactic fermentation 甲烷（沼氣）發(fā)酵 methane fermentation/mash gas fermentation 好氧發(fā)酵 aerobic fermentation有機酸發(fā)酵 anic acid fermentation 檸檬酸發(fā)酵 citric acid fermentation氨基 酸發(fā)酵 amino acid fermentation 谷氨酸發(fā)酵 glutamic acid fermentation核酸類發(fā)酵 nucleic acid fermentation 抗生素發(fā)酵 antibiotic fermentatio 第七章 名詞解釋 1. 發(fā)酵動力學(xué) : 2. 本征動力學(xué) /微觀動力學(xué) 3. 反應(yīng)器動力學(xué) /宏觀動力學(xué) 4. 分批發(fā)酵 :采用單罐深層分批發(fā)酵 ,機制一次性裝入罐內(nèi) ,在適宜條件下接種進行反應(yīng) ,經(jīng)過一定時間后 ,將全部反應(yīng)物取出。特點： 發(fā)酵所產(chǎn)生的產(chǎn)物 氨基酸，都是微生物的中間代謝產(chǎn)物，它的積累是建立于對微生物正常代謝的抑制，氨基酸發(fā)酵的關(guān)鍵是取決于 其控制機制是否能夠被解除，是否能打破微生物的正常代謝調(diào)節(jié)，人為地控制微生物的代謝。 14. 介紹氨基酸的分類、細胞內(nèi)氨基酸合成的特點及其大量積累的方法。 三個階段 第一階段是有機聚合物水解生成單體化合物，進而分解成個各種脂肪酸、 CO2和氫 氣；第二階段是各種脂肪酸進行反解生成乙酸、 CO2和氫氣；第三階段是由乙酸和 CO2氫氣反 應(yīng)生成甲烷。 11. 比較同型乳酸發(fā)酵和異型乳酸發(fā)酵的異同 答：相同點是產(chǎn)物都是乳酸，都有 ATP的生成，都是 無氧反應(yīng)；不同點是 同型產(chǎn)物只有乳酸而異型產(chǎn)物除乳酸外還有乙醇和 CO2，兩者的發(fā)酵菌種不同，發(fā)酵機制不同，發(fā)酵途徑 不同， EMP途徑中丙酮酸作為受氫體，被還原為乳酸 ，異型 途徑有兩個 HMP途徑 和 雙歧途徑 。這樣就使乙醛不能作為受氫體，而迫使磷酸二羥丙酮作為受氫體，在 a磷酸甘油脫氫酶（ NAD+為輔酶）催化下生成 a磷酸甘油， a磷酸甘油水解便生成 a甘油。 10. 甘油發(fā)酵的機制，如何使甘油大量積累 答：酵母菌在無氧 條件下所生成的乙醇是由乙醛獲得了氫。當(dāng)體系中 ATP含量高時， ATP已知磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，使糖酵解減少。在生物體內(nèi) ATP和 ADP是有一定比例的。 1) 補加前體 類似物 2) 加入誘導(dǎo)物 3) 防止碳分解代謝阻遏或抑制的發(fā)生 4) 防止氮代謝阻遏的發(fā)生 5) 篩選耐前體或前體類似物的突變株 6) 選育抗抗生素突變株 7) 篩選營養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株 8) 抗毒性突變株的選育 9. 糖酵解途徑的特點及其調(diào)節(jié)機制 答： 特點為①糖酵解途徑是單糖分解的一條重要的途徑，它存在于各種細胞中，他是葡萄糖有氧、無氧分解的共同途徑；②糖酵解途徑的每一步都是由酶催化的，其關(guān)鍵酶有己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶；③當(dāng)以其他糖類作為碳源和能源時，先通過少數(shù)幾步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖酵解途徑的中 間產(chǎn)物，這是從葡萄糖合成細胞組成城根的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)序列同樣有效。 1) 遺傳學(xué)方法：通過改變微生物遺傳物質(zhì)從根本上大批微生物原有的代謝控制機制。 6. 代謝的人工控制的方法 答： 在發(fā)酵工業(yè)中，為了大量積累人們所需要的代謝產(chǎn)物，必須人為地打破微生物細胞內(nèi)代謝的自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，使代謝朝人們所希望的方向進行，這就是所謂的代謝的人工控制。包括調(diào)控元件 P(啟動子 )和 O(操縱基因 )，以及結(jié)構(gòu)基因 lacZ(編碼半乳糖苷酶 )、 lacY(編碼通透酶 )和 lacA(編碼硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；?)。該操縱基因控制一個編碼色氨酸生物合成需要的 5種蛋白的多順反子 mRNA的表達。 問答題 1. 生物氧化的形式、過程和功能 答： 生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或失去電子三種； ?生物氧化的過程可分脫氫（或電子）、遞氫（或電子）和受氫（或電子）三個階段 ? 生物氧化的功能則有產(chǎn) 能（ ATP）、產(chǎn)還原力 [H]和產(chǎn)小分子中間代謝物三種。 15. 分叉中間體 ： 糖代謝中間體，既可用來合成初級代謝產(chǎn)物，又可以用來合成次級代謝產(chǎn)物的中間體，如丙二酰 CoA 16. 糖酵解 ：葡萄糖經(jīng)過 1， 6二磷酸果糖生成 3磷酸甘油醛 ， 3磷酸甘油醛再降解生成丙酮酸并產(chǎn)生 ATP的代謝過程。 13. 初級代謝產(chǎn)物 ：是指微生物產(chǎn)生的，生長和繁殖所必須的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸等。 12. 同工酶 ： 來源于同一種系、機體或細胞的同一種酶具有不同的形式。有調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的功能，調(diào)節(jié)酶一般可分為別構(gòu)酶和共價調(diào)節(jié)酶。它們的分子一般具有明顯的活性部位和調(diào)節(jié)部位。因此這種阻遏又稱為葡萄糖效應(yīng)。 9. 葡萄糖效應(yīng) ： 葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物阻遏了分解利用乳糖等其他糖類的有關(guān)酶的合成，如大腸桿菌在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中生長時，它首先分解利用葡萄糖，而不利用乳糖。這種現(xiàn)象稱為酶合成阻遏， 7. 末端代謝產(chǎn)物阻遏 ： 由于某代謝途徑中的末端產(chǎn)物過量累積而引起酶合成的阻遏（反饋 ），稱為末端產(chǎn)物阻遏。 5. 誘導(dǎo)酶 ：是僅當(dāng)培養(yǎng)基中含有一定量的誘導(dǎo)物（一般為酶的底物或底物類似物）時才能形成，以適應(yīng)底物的特殊需要。但當(dāng)增大到一定程度，若不改變攪拌速度，會降低攪拌功率，甚至發(fā)生空氣“過載”現(xiàn)象，導(dǎo)致氣泡的凝聚形成大氣泡 三、影響 KLa的因素 1) 設(shè)備參數(shù)：發(fā)酵罐的形狀結(jié)構(gòu)、攪拌器、擋板、空氣分布器等 2) 操作條件：通氣表觀線速度 Ws、攪拌轉(zhuǎn)速 N、攪拌功率 Pw、發(fā)酵體積 V、液柱高度 HL 3) 發(fā)酵液性質(zhì)：發(fā)酵液的密度ρ、粘度η、界面張力σ、擴散系數(shù) DL 呼吸強度 intensity of respiratory/ oxygen quotient 耗氧速率 oxygen uptake rate 臨界氧濃度 critical value of dissolved oxygen concentration 氧飽和度 oxygen saturation 體積溶氧系數(shù) volumetric masstransfer coefficient 攪拌 agitate 通氣量 ventilatory capacity 氧傳遞系數(shù) oxygen transfer coefficient 氧傳遞效率 oxygen transfer efficiency 第六章 名詞解釋 1. 微生物發(fā)酵機理 ： 微生物通過其代謝活動，利用基質(zhì)合成人們所需要的產(chǎn)物的內(nèi)在規(guī)律 2. 代謝控制發(fā)酵 ： 人為地改變微生物的代謝調(diào)控機制，使有用中間代謝產(chǎn)物過量積累， 3. 生 物氧化 ： 生物氧化就是發(fā)生在活細胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱。 溶解氧、攝氧率和 KLa的測定方法：化學(xué)法、極譜法、復(fù)膜電極法、物料衡算法、動態(tài)法、 排氣法、瓦氏呼吸儀法 問答題 1. 控制發(fā)酵液中溶解氧的意義 答： 1) 為了避免使產(chǎn)物合成處在限制氧 的條件下，需考察每一種發(fā)酵產(chǎn)物的臨界氧濃度和最適氧濃度，并使發(fā)酵過程中保持在最適氧濃度； 2) 菌體生長過程從培養(yǎng)液中溶氧濃度的變化可以反映菌體的生長生理狀態(tài)； 3) 溶氧作為發(fā)酵異常的指標(biāo) 2. 影響氧傳遞速率的主要因素有哪些？ （ C：氧濃度 a：氣液比表面積 KL：氧傳遞系數(shù) ） 答： 根據(jù)氧傳遞速率方程 OTR=KLa（ C*C）分析的 一、 影響推動力的因素 1溫度： T↑ C*↓ C*CL↓ 2. 溶質(zhì)：無論電解質(zhì)、非電解質(zhì)還是混合溶液， C↑ C*↓ C*CL↓ 3. 溶劑：有機溶劑， C*↑ C*CL↑，可通 過合理添加有機溶劑來降低水的極性從而增加 C* 4. 氧分壓：氧分壓↑ C*↑ C*CL