生物技术导论-食品质量班

第一章绪论一、填空1.酶的改造包括化学修饰和生物工程修饰。2.用食品生物技术得到的是食品和食品原料。3.植物细胞培养主要采用了悬浮培养基和固定化细胞反应器系统。4.1885年首先证实发酵是由微生物引起的是巴斯德。5.第一例重组DNA基因工程菌生产的凝乳酶在奶酪工业的应用标志基因工程技术在食品工业中应用。6.利用转基因技术技术生产人乳清蛋白可有助于治疗苯酮尿症。7.食品生物技术研究内容主要集中在：细胞工程、酶工程、发酵工程、生物工程下游技术、蛋白质工程、现代分子检测技术。二、判断1.霍乱病毒疫苗，该病毒是病毒性腹泻的主要病原物。（×）2.DNA重组技术、染色体工程技术属于基因工程技术。（×）3.基因工程所获得生物所具有的特性往往是自然界不存在的。（√）三名词1.食品生物技术：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料。第二章基因工程一、填空1.重组体的筛选中常用的报告基因有NOS,OCSCATNPTⅡ、LUC和GUS基因等，其中运用最多的是GUS和NPTⅡ基因。2.报告基因的检测法是一种快速而简易地区分转基因生物和非转基因生物的方法。3.啤酒制造中，如果醇溶蛋白含量过高会影响发酵，使啤酒易产生浑浊，也会增加过滤的难度。4.在食品加工过程中，马铃薯去皮后极易在多酚氧化酶的作用下发生褐变。5.实现RNA沉默的方法有直接注射法、农杆菌介导法。6.利用基因工程可改良氨基酸的组成。如小麦、玉米等谷类种子缺乏赖氨酸，豆类作物种子缺乏蛋氨酸，可将富含两种氨基酸的种子中分离基因并将其转入到相应的作物中去可得到相应高含量氨基酸的蛋白质。7.改变乳酸菌遗传特性：抗药基因、风味物质基因、产酶基因、耐氧相关基因、产细菌素基因。8.改良动物食品性状：肉品品质改良、乳品品质改良。其中乳品品质改良包括提高牛乳产量、改善牛乳成分、表达用于治疗药物的蛋白、提高加工中的牛乳热稳定性。9.一般认为,在原核细胞中反义RNA与靶RNA具有特异互补性，通过碱基配对结合的方式在复制、转录、翻译等过程中对目的基因起着负调控作用。P7610.反义基因整合到植物的基因组中可独立表达和稳定遗传，后代符合孟德尔遗传规律。P7611.酶促反应序列分析法常用的是M13噬菌体体系和pUC体系12.常用的重组DNA导入受体细胞的方法：转化反应、磷酸钙沉淀法、体外包装转染发、共转法、电转化法、基因枪法、微注射技术法、脂质体导入法、转化酵母菌。13.宿主细胞必须具备使外源DNA进行复制的能力，并且还能够表达重组体所带有的表性特征，以便于转化细胞的选择和筛选。 14.载体转化的具体方法:创伤植株感染法、原生质体共培养法、叶盘法。15.创伤植株感染法的关键是：必须在植株上形成新的伤口，并使用生活力强的细菌培养物(细菌培养物)。16.一般选择标记质粒载体的抗生素抗性基因作为选择标记，这些选择标记主要包括氨卡青霉素抗性、卡那霉素抗性、氯霉素抗性、四环素抗性。17.目的基因要进入宿主细胞，有两种方式，一种是直接导入，另一种通是通过过载体的运载作用才能实现。18.基因工程的工具酶在基因工程的操作中起着十分重要的作用，其种类主要有限制性内切酶、连接酶、聚合酶、核酸酶、碱性磷酸酶、逆转录酶等。19.限制性内切酶在DNA重组时，能在特定部位限制性的切割DNA分子的酶.20.当细胞DNA受到物理或者化学损伤时，DNA聚合酶Ⅱ在修复过程中起特殊作用。21.基因工程中广泛使用的碱性磷酸酶有两种，一种是从大肠杆菌提取的BAP，另一种是从牛小肠提取的CIP。其中，CIP的应用更广泛。22.Ti质粒上有两个主要区域：T-DNA区和vir区23.以Ti质粒为基础以构建了许多新的派生载，可分为共整合载体和双元载体.26.农杆菌培养可分为固体平板培养和液体振荡培养.24DNA提取的基本步骤包括生物材料的准备细胞裂解DNA的分离和纯化25凝胶的分辨能力同凝胶的类型和浓度有关2626观察凝胶中DNA的最简便、最常用的方法就是利用荧光染料溴化乙锭进行染色。2627目的基因要进入宿主细胞，有两种方式，一种是直接导入，另一种是要通过载体的运载作用才能实现。28常用的工具酶的种类：限制性内切酶、连接酶、聚合酶、核酸酶、碱性磷酸酶、逆转录酶29目前常见得基因载体有细菌质粒载体、农杆菌质粒载体、λ噬菌体载体、柯氏质粒载体和植物病毒载体等。3430常用的目的基因的制备方法直接分离法、基因文库筛选法、聚合酶链式反应法、化学合成法。4831PCR反应的基本过程包括：变性、退火、延伸32核苷酸序列测定的方法有化学降解法、酶促法、自动测序法、PCR测序新方法等。33筛选重组子的方法有报告基因检测法、PCR鉴定法、目的基因分子杂交检测法。34常用的基因探针的制备方法：缺口平移法、随机引物标记法、生物标记法、酶标记法、半抗原标记法7235筛选重组子的方法有报告基因检测法、PCR鉴定法、目的基因分子杂交检测法。二、判断1.基因重组是靠T4DNA连接酶将适当切割的DNA即目的基因与其载体共价连接。（√）2.维生素C能促进人体内黄体激素的分泌，具有抗不育活性，所以又称生育酚。（×）3.RNA沉默法的优点有它比反义RNA技术和同源抑制效率要高，能使目标基因表达降低到极低水平，甚至完全剔除。（√）三、名词解释1.多聚半乳糖醛酸酶：是一个果实成熟过程中特异表达的细胞壁水解酶，随着果实的成熟而积累。2.DNA序列分析：DNA序列分析是指对某一段DNA分子或片段的核苷酸排列顺序测定，也就是测定组成DNA分子的A、T、G、C的排列顺序。 3、植物细胞转化技术:指将重组DNA通过生物、物理、化学等方法导入植物细胞以获得转基因植株的技术。4.目的基因与载体的连接形式有哪些？答：亚克隆、粘性末端连接、平端连接、人工接头连接、同聚物加尾连接3.何谓基因重组？基因重组就是利用限制性内切酶和其他一些酶类，切割和修饰载体DNA和目的基因，并将两者连接起来的过程。7.基因工程的概念答：人类按照自身的意愿，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，有目的地改造生物种性，使现有的物种在较短时间内趋于完善，创造出更符合人们需求的新的生物类型，这就是基因工程。四、简答1、提高外源基因表达水平的措施有哪些？2、酵母菌作为理想的真核生物基因表达系统的优点有哪些？3常见的质粒载体有哪些？4.噬菌体的特点？5.目的基因的分离策略？6基因工程的基本过程就是利用重组DNA技术，在体外通过剪切和拼接等方法，对生物的基因进行改造和重新组合等过程。　　　7.基因工程的理论基础剪切和拼接　答：首先，不同基因具有相同的物质基础；其次，基因是可切割和转移的；再次，多肽与基因之间存在对应关系，并且有着相同的遗传密码；最后，基因的遗传信息是可以遗传的8.基因工程的操作过程一般分那几个步骤？答：第一步　在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体；第二步　把获得的目的基因与制备好的运载体用ＤＮＡ连接酶连接组成重组体；第三步　把重组体引入宿主细胞；第四步　筛选鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体9.天然DNA的分类有哪些？天然DNA包括染色体DNA、病毒DNA、噬菌体DNA、质粒DNA、线粒体DNA和叶绿体DNA等。 10.简述DNA的提取步骤答；①材料的准备②裂解细胞③分离和纯化DNA11.请简述一种理想的用作克隆载体的质粒必须满足哪几个要求?答案:第一具有复制起点；第二质粒载体的相对分子质量尽可能小；第三应该有用来克隆外源DNA的单一的限制性内切酶识别位点；第四应该有一个或多个选择标记基因；12.请简述质粒载体的种类有那几种?答：第一高拷贝数质粒载体；第二低拷贝数质粒载体；第三失控型质粒载体；第四插入失活型质粒载体；第五正选择质粒载体。12.简述氯霉素选择标记质粒载体的抗性机理?答案:氯霉素抗性基因编码的乙酰转移酶，它特异地使用氯霉素乙酰化而失活。13.逆转录酶具有的三种活性是什么？答：①RNA指导的DNA合成反应②DNA指导的DNA合成反应③RNA的水解反应。 14.请简述一种理想的用作克隆载体的质粒必须满足哪几个要求?答案:第一具有复制起点；第二质粒载体的相对分子质量尽可能小；第三应该有用来克隆外源DNA的单一的限制性内切酶识别位点；第四应该有一个或多个选择标记基因。15.在DNA重组技术中，限制性内切酶的主要用途有：在特异位点上切割DNA,产生特异性的限制性内切酶切割的DNA片段；建立DNA分子的限制性内切酶物理图谱；构建基因文库；用限制性内切酶切出相同的粘性末端，以便重组DNA。16简述DNA的提取步骤答：①材料的准备②裂解细胞③分离和纯化DNA五、论述1.核苷酸序列测定的的方法有哪些？答：⑴化学降解法。它的原理是用一些特殊的化学试剂，分别作用于末端具有放射性标记的DNA序列中4种不同的碱基。这些碱基经过处理后，它在核苷酸序列中形成的糖苷键连接变弱，因此很容易从DNA链上脱落下来。丢失了碱基的核苷酸链再经适当处理就可在缺失碱基处断裂。⑵酶促法。该方法的基本思路是将待序列分析的DNA片段作为模板，采用特殊的核苷酸原料和合适的引物，利用DNA聚合酶进行DNA的复制，根据合成产物的特征进行序列分析。⑶自动化测序法。是在每种脱氧核苷酸上分别都以共价键连接上不同荧光染料，然后与4种三磷酸核苷在同一器皿中，依照上述链中止法条件进行，即会复制出一系列不断增加较长一点的多聚脱氧核苷酸链，其3′末端都各自带有特色荧光染料的双脱氧核苷酸。2.简述基因枪法的原理和基本操作方法。答;原理：将DNA吸附在微型子弹的表面通过放电或机械加速，使子弹射入完整的细胞或组织内。基本操作方法：先将外源DNA溶液与钨、金等金属微粒共同保温，使DNA吸附于金属颗粒表面，然后放电加速金属颗粒，使之以400m/s的速度直接喷射受体细胞，外源遗传物质随金属颗粒进入细胞内部。3.酿酒酵母作为作为表达系统的优缺点？4.选择酵母载体需要考虑的因素？5.利用植物病毒载体表达外源基因的优点?6.目的基因的制备方法？7.PCR扩增基因的原理?8.DNA序列测定的方法?9.什么是基因工程，基因工程的操作步骤？基因工程是用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达。最终获得人们所需要的基因产物。概括起来，基因工程的操作过程一般分4个步骤。第一步。在供体细胞中用限制性内切酶切割基因。以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体（质粒、病毒或噬菌体）；第二步，把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接组成重组体；第三步，把重组体引入宿主细胞；第四步，筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。10.论述凝胶电泳的基本原理 答;当一种分子被放置在电场中时，由于本身带有一定的电荷，他们就会以一定的速度向适当的电极移动，电泳分子在电场作用下的迁移速度，叫做电泳的迁移率。迁移率与电场的强度和电泳分子本身所携带的净电荷数成正比。在生理条件下，DNA分子糖-磷酸骨架中的磷酸基团是成离子化状态的，DNA和RNA的多核苷酸链可叫做多聚阴离子。因此，当核酸分子被放置在电场中时，他们就会向正电极的方向迁移。由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质，相同数量的双链DNA几乎均有等量的净电荷，他们能以同样的速度向正电极方向迁移。在一定的电场强度和凝胶浓度条件下，DNA分子的迁移率随着DNA片段的增加而减少。实验者能够通过同已知分子质量的标准DNA片段的迁移位置进行比较，测定出共迁移的DNA片段的分子质量。11.请简述一种理想的用作克隆载体的质粒必须满足哪几个要求?答案:第一具有复制起点；第二质粒载体的相对分子质量尽可能小；第三应该有用来克隆外源DNA的单一的限制性内切酶识别位点；第四应该有一个或多个选择标记基因；12.请简述质粒载体的种类有那几种?答：第一高拷贝数质粒载体；第二低拷贝数质粒载体；第三失控型质粒载体；第四插入失活型质粒载体；第五正选择质粒载体。13.基因工程中常用的DNA聚合酶有哪些？它们的共同点是什么？答：①大肠杆菌聚合酶Ⅰ（全酶）；②大肠杆菌聚合酶Ⅰ大片段（Klenow片段）；③T4噬菌体DNA聚合酶；④T7噬菌体聚合酶及经修饰的T7噬菌体聚合酶（测序酶）；⑤耐热DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）；⑥末端转移酶⑦逆转录酶它们的共同点在于，它们都能把脱氧核糖核苷酸连续的加到双链DNA分子引物链的3‘-OH末端，催化核苷酸的聚合作用，而不从引物模板上解离下来。14基因工程中常用的载体有哪些？理想的基因工程载体应具备哪些特征？理想的基因工程载体应具备以下特征。①能在宿主细胞内进行独立和稳定的DNA自我复制。在外源DNA插人其DNA之后，仍能保持稳定的复制状态和遗传特性。②易于从宿主细胞中分离，并进行纯化。③在其DNA序列中有适当的限制性内切酶单一酶切位点。这些位点位于DNA复制的非必需区内，可以在这些位点上插入外源DNA，但不影响载体自身DNA的复制。④具有能够直接观察的表型特征(有报告基因).在插入外源DNA后，这些特征可以作为重组DNA选择的标志。目前常见的基因载体有质粒载体、农杆菌质粒载体、λ噬菌体载休、柯氏质粒载体和植物病毒载体等。15什么是基因探针？常用的制备基因探针的方法有哪些？基因探针(prohe)是一段与目的基因互补的核酸序列，可以是DNA也可以是RNA，用它与待测样品DNA或RNA进行核酸分子杂交，可以判断两者的同源程度。作为基因探针，必须是单链而且带有容易被追踪和检测出来的标记。基因探针的制备方法有很多。可分为放射性同位素标记法和非同位素标记法。目前放射性同位素标记法较为常用的是缺口平移法和随机引物标记法。非同位素标记法主要有生物素标记法、酶〔蛋白质)标记法、半抗原标记法。第三章细胞工程一、填空题1植物细胞工程主要有原生质体的培养技术植物细胞杂交技术、植物单倍体培养技术 2动物细胞体外培养方法的两种类型悬浮培养、贴壁依赖性培养3细胞融合的方法有生物学法、化学融合剂法、电处理融和法4培养条件的优化包括：光照、培养基ph、温度、通气等5对于群体细胞的生长，一般可分为滞后期、对数生长期、稳定期和衰老期6细胞工程的基本操作和技术有无菌操作技术、细胞培养技术、细胞融合技术7细胞工程学科领域的理论核心是细胞的全能型8微生物细胞的培养基按用途可划分为基础培养基，加富培养基鉴别培养基选择培养基17培养基是维持体外细胞生存和生长的基本溶液，动物细胞培养常用的培养基可分为天然培养基、合成培养基、无血清培养基三类。9微生物细胞的培养方法固体培养液体培养。10微生物军中的保藏方法有斜面保藏法冷冻干燥保藏法甘油悬液低温冷冻保藏法11细胞固定化培养技术按照其支持物不同可以分为两大类：包埋式固定化培养系统和附着式固定化培养系统。11112植物细胞的保存方法有继代培养保存法低温保存法超低温保存法11213动物细胞培养中常用的动物血清主要有小牛血清和马血清。二、名词解释1植物次生代谢产物2融合子3细胞融合技术三、问答题1细胞融合的方法有哪些，有何优缺点？p1182植物原生质体的制备过程？p1203细胞融合的原理？p1184影响动物细胞反应的因素？p1295如何提高植物细胞培养次生代谢产物？p1246一个成功的悬浮细胞培养体系必须满足的三个基本条件是什么？四、判断题植物原生质体制备时是需要去壁（×）五、论述题1动植物细胞工程在食品工业中的应用？p1272细胞融合的方法有哪些？有何优缺点？细胞融合技术Ccellfusionterhnology)是20世纪50年代发展起来的一项细胞工程技术。它是指在一定条件下，将不同来源的原生质体(除去细胞壁的细胞)相融合并使之分化再生.形成新物种或新品种的技术。细胞融合又称体细胞杂交〔snmatichyhridixatinn)e无论是微生物还是动植物，细胞融合的方法基本有以下几种。（1）生物学法：采用病毒促进细胞融合，如仙台病毒、疤疹病毒、天花病毒、副流感型病毒、副粘液病毒和一些致癌病毒等均能诱导细胞融合。其中仙台病毒是最早应用于动物细胞融合的融合剂。仙台病毒具有毒力低、对人危害小，而且容易被紫外线或β-丙炔内醋所灭活等优点，这是生物学法最常用的细胞融合剂。（2）化学融合剂法（3）电处理融合法 当细胞处于电场中，细胞壁两面产生电势，其数值与外加电场的强度以及细胞的半径成正比。由于细胞膜两面相对电荷正负相吸，使细胞膜变薄，随着外加电场强度升高，膜电场增强，当膜电势增强到临界电势时，细胞膜处于临界膜厚度，导致发生局部不稳定和降解，从而形成微孔。第四章蛋白质工程一、填空1.蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性。2.蛋白质研究工程中主要采用的基因突变方法包括基因定位突变和盒式突变。3.胰岛素是世界上的一个被测定的蛋白质和第一个被人工合成的蛋白质。4.哺乳动物中的金属硫蛋白分子由61个氨基酸残基构成，分为两个结果域，分别叫α结构域和β结构域。5.由乳酸产生的唯一能应用于商业化生产的细菌素是Nisin。6.近年来，全新蛋白质的人工设计和构建工作可通过3项重要的成果来反映，分别是Felix的球蛋白质，Betaballin的蛋白质β-桶状结构蛋白质。7.非极性的分子或基团在水中倾向于汇聚到一处。这种缔合作用被称为疏水性相互作用。这种作用促使多肽链折叠，形成疏水性内核。二、.名词解释：1、蛋白质的功能性质：指食品体系在加工、贮藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需要特征的那些物理、化学性质。2、蛋白质工程：指通过生物技术对蛋白质的分子结构或着对编码蛋白质的基因进行改造，以便获得更适合人类需要的蛋白质产品的技术。3.蛋白质的一级结构：每种蛋白质都有其独特的氨基酸排列顺序，这种顺序有编码该蛋白质基因中的DNA碱基顺序决定，被称为蛋白质的一级结构。4.枯草芽孢杆菌蛋白酶：枯草芽孢杆菌的不同菌株产生的胞外碱性蛋白酶三、判断1，对用多肽合成法或基因表达法获得的全新目标蛋白质，应采用光谱学的方法对其结构进行考察（√）2：可以利用基因工程的方法，构建金属硫蛋白α结构域的多倍体。（√）3.:从头设计的蛋白质的氨基酸顺序可以与任何已知蛋白质的天然氨基酸顺序相同，因为由它们组成的多肽链最终能折叠与天然顺序相类似的基本结构图样。（×）四、论述：1、蛋白质的功能性质分为哪两类，分别包括什么？答：蛋白质的功能性质分为两大类：（1）流体动力学性质；（2）表面性质。第一类包括水吸收和保持、溶胀性、粘附性、粘度、沉淀、凝胶和形成其他各种结构时起作用的那些性质（例如蛋白质面团和纤维），它们通常与蛋白质的大小、形状和柔顺性有关；第二类主要是与蛋白质的湿润性、分散性、溶解度、表面张力、乳化作用、蛋白质的起泡性，以及脂肪和风味的结合等有关的性质，这些性质之间并不是完全孤立和彼此无关的。例如，凝胶作用不仅包括蛋白质-蛋白质相互作用，而且还有蛋白质-水相互作用；粘度和溶解度取决于蛋白质-水和蛋白质-蛋白质的相互作用。2、蛋白质工程的主要研究内容蛋白质工程的主要研究内容和基本目的可概括为：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的联系为基础，通过有控制的基因修饰和基因合成，对现有蛋白质加以定向改造、设计、构建，并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质3.蛋白质工程的基本步骤 （1）分离纯化目的蛋白，使之结晶并作x晶体衍射分析，结合核磁共振等其他方法的分析结果，得到其空间结构的尽可能多的信息。（2）对目的蛋白的功能做详尽的研究，确定它的功能域。（3）通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能之间相互关系的分析，找出关键的基团和结构。（4）围绕这些关键的基团和结构提出对蛋白质进行改造的方案，并用基因工程的方法去实施。（5）对经过改造的蛋白质进行功能性测试，看看改造的效果如何。然后，重复（4）和（5）这两个步骤，直到获得比较理想的结果。4.蛋白质的改造方法有哪些？（1）个别氨基酸的改变和一整段氨基酸序列的删除、置换或插入。（2）蛋白质分子的剪裁，如结构域的拼接（高级改造）。（3）从头设计合成新型蛋白质。5、一般含有单一或少数几个突变位点的基因定向改变可以采用哪几种技术方法？答：M13-DNA寡聚核苷酸介导诱变技术、寡核苷酸介导的PCR诱变技术、随机诱变技术，大面积的定位突变则需要采取基因全合成的方法。6.随机突变的策略有哪些？答：（1）易错PCR指在扩增目的基因的同时引入碱基错配，导致目的基因随机突变（2）DNA改组和外显子改组该策略的目的是创造将亲本基因群中的突变尽可能组合的机会，导致更大的变异，最终获取最佳突变组合的蛋白质。　　（3）杂合蛋白质指把来自不同蛋白质分子中的结构单元（二级结构，三级结构，功能域）或整个蛋白质分子进行组合或交换，以产生具有所需要的优质蛋白质杂合体。　　（4）体外随机引发重组体外随机引发重组以单链DNA为模板，配合一套随机序列引物，先产生大量互补于模板不同位点的短DNA片段，由于碱基的错配和错误引发，这些短DNA片段中也会有少量的点突变，在随后的PCR反应中，它们互为引物进行合成，伴随组合，再组装成完整的基因长度。（5）交错延伸该原理的核心是在PCR反应中把常规的退火和延伸合并为一步，并大大缩短其反应时间（55℃，5s）,从而只能合成非常短的新生链，经变性的新生链再作为引物与体内同时存在的不同模拟退火而继续延伸7.怎样提高蛋白质的稳定性?（1）延长酶的半衰期（2）提高酶的热稳定性（3）延长药用蛋白质的保存期（4）抵御由于重要氨基酸氧化所引起的活性丧失第五章酶工程一、填空1.基因重组导致的后果有:使宿主细胞生理发生改变、外源基因的表达与宿主细胞本身基因表达的相互影响、质粒的复制与外源基因的表达增加了宿主细胞的负担，使宿主菌生长速率下降。2.酶的微生物发酵生产方式有两种，一种是固体发酵法，另一种是液体发酵法3.液体发酵可分为间歇发酵和连续发酵两种。4.酶的分离提纯包括抽提、纯化、制剂3个基本环节5.人工酶的制作有两种半合成酶、全合成酶 6.目前抗体酶的制备方法有3种拷贝法、引入法、诱导法7.固定化酶反应反应器的类型间歇式搅拌器,连续式搅拌器,固定床反应器,流化床反应器，膜型反应器，第二代酶反应。8.中空纤维膜式反应器：超滤反应器，反冲反应器，以及循环反应器.9.当酶浓度和比活都比较高时，操作因素便成为酶反应器生产能力的限制因素。10.酶的固定化方法：吸附法（1物理吸附法2离子吸附法）、包埋法、共价键结合法、交联法。11.生产啤酒要求提高发酵度。其主要是通过提高麦汁可发酵糖的含量或选育高发酵度的菌种。12.细胞固定化技术是将完整的细胞连接在固相载体上，免去破碎细胞提取酶的程序，保持了酶的完整性和活性的稳定。13.酶传感器是发展最早，也是目前最成熟的一类生物传感器。14.与普通啤酒相比，干啤酒具有发酵度高，残糖低，热量低，干爽及饮后无余味等特点。15.有些果汁含较多淀粉，为了防止果汁由于淀粉的存在出现浑浊，可用淀粉酶进行澄清处理。16.目前应用较多的酶法保鲜有葡萄糖氧化酶和溶菌酶17.溶菌酶的催化速率随温度升高而升高。18.糖化酶反应的pH为酸性条件，葡萄糖异构酶的最适pH为碱性条件。19根据酶工程研究和解决问题的手段不同，可将酶分为化学酶工程和生物酶工程两大类。20生物酶工程主要包括三个方面：克隆酶突变酶新酶17521酶的生产方法有三种：提取法发酵法化学合成法，最常用的是微生物发酵法。23酶的固定化方法有吸附法包埋法共价键结合法交联法24酶反应器是利用有利酶或固定化酶将底物转化成产物的装置，根据使用对象不同，可分为游离酶反应器和固定化酶反应器。25从理论上讲，人们可以通过两条途径获得酶制剂，即化学合成、从生物体内直接提取分离获得。26用于酶生产的发酵方法有固体发酵法、液体发酵法。二、判断1、葡萄酒氧化酶是一种天然食品添加剂，无毒副作用（√）2、葡萄糖氧化酶可直接加入到啤酒及果汁、果酒和水果罐头中。（√）三、名词解释1.酶工程：又称酶技术，就是利用酶催化的作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需要的产品的过程，它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术2.诱导：有些酶在通常情况下不合成或很少合成，加入诱导物质就能大量合成，这种现象叫做诱导3.化学修饰：是指通过酶分子的改造以达到结构改性之目的，又称生物分子工程4.人工酶：根据酶的催化原理，模拟酶的生物催化功能，用有机化学和生物学的方法合成具有专一催化功能的酶的模拟物四、简答1.简述酶传感器的工作原理答：把酶电极插入待测溶液中，此时固定化酶专一的催化混合物中目的物质发生化学反应，产生某种离子或气体等电极活性物质，再由基础电极给出混合物溶液中目的物质浓度数据。 2.淀粉生产高果糖浆的生产流程有哪几步？答：淀粉—液化—糖化—过滤—脱色—净化—浓缩3、简述酶的固定化方法有哪些？答：（1）物理吸附法本方法是指利用载体表面的物理吸附作用而将酶固定在载体上。（2）离子吸附法本方法主要依靠酶分子与含有离子交换基团的固相载体结合，一般用阴离子载体进行吸附。（3）共价键结合法本方法是指将酶以共价键的形式结合在载体上。（4）包埋法本方法是把酶固定于聚合物材料或膜的格子结构中，这样可以防止酶蛋白释放，而允许底物分子穿透。4.生物酶工程主要包括三个方面:一是用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）二是修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶）三是设计新酶基因，合成自然界不曾有的酶（新酶）5.在选择有机溶剂时必须考虑下面几个问题：1）有机溶剂与底物的相容性2）选择的溶剂对主反应必须是惰性的3）选择有机溶剂时还考虑其他因素如溶剂的密度、粘度、表面张力以及废物处理与成本等。6微生物发酵法制酶对生产菌的要求有哪些？不能是致病菌不易退化，不易感染噬菌体产酶量高，而且最好产生胞外酶能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养7微生物发酵产酶法的优点？8简述酶发酵生产原理及分离纯化的基本步骤。酶的发酵生产就是给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功能，通过现代化技术手段生产出人类所需要的酶。就是人类有目的的发酵生产酶的过程。酶的分离提纯包括三个基本环节：（1）抽提：即把酶从材料转入溶剂中来制成酶溶液；（2）纯化：即把杂质从酶溶液中除掉或从酶溶液中把酶分离出来；（3）制剂：即将酶制成各种剂型五、论述1、引起发酵液上升和下降的因素分别有哪些？答：上升（1）培养基中的碳氮比例比例失衡，氮源过多，氨基氮释放导致PH上升（2）存在生理碱性物质（3）中间补料时氨水或尿素等碱性物质加入过多。下降（1）培养基中的碳氮比例不当，碳源过多特别是葡萄糖过量或者中间补糖过多或溶解氧不足，致使糖等物质氧化不完全，培养基中大量积累有机酸，使PH下降（2）消泡油加得过多（3）微生物生理酸性物质的存在，使PH下降。2、发酵工业上使用的消泡剂必须具备的条件？答：消泡剂必须是表面活性剂，具有较低的表面张力，具有一定的亲水性，对气-液界面的铺展系数足够大，能够迅速发挥消泡活性在水中的溶解度必须较小，以保持长久的消泡能力；无毒，不影响菌体生长和代谢；不影响氧在培养液中的溶解和传递；具有良好的热稳定性；来源方便、广泛，价格便宜。3.固定化酶与水溶行酶相比具有的有点？ 答：（1）极易将底物与产物分开（2)可以在较长时间内进行反复分批和装柱连续反应（3)在大多数情况下可以提高提高酶的稳定性（4）：酶反应过程可以加以严格控制（5）：产物中没有酶的残留简化了工业设备（6）较水溶性酶更适合于多酶反应（7）可以增加产物的得率，提高产物质量（8）：酶使用效率提高，成本降低。1.微生物发酵法制酶的优点：1）酶的品种齐全。微生物种类繁多，几乎自然界中存在的所有酶都可以在微生物中找到2）酶的产量高。微生物生长繁殖快，生活周期短，因而酶的产量高3）生产成本低。培养微生物的原料大部分比较廉价4）便于提高酶制品获得率。微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱变等方法培育出高产量的菌种第六章发酵工程一、填空1、控制新鲜培养液流入速度或培养液流出速度成为连续培养的关键。2、发酵罐又称生物反应器，它在发酵过程中占据中心地位，是现在生物技术产业化的关键。3、厌氧液体发酵设备是密闭厌氧发酵罐，主要应用于酒精、丙酮-丁醇、啤酒等发酵。4.发酵培养基的灭菌特别是液体培养基的灭菌都采用加热灭菌法。5.好养液体浅层发酵的主要设备包括培养室，搪瓷盘，培养工具等。6.热交换器用于发酵培养基的加热、消毒、灭菌、冷却并能调节发酵过程的温度。7.发酵过程控制的参数常见的有温度、PH、溶氧量、空气流量等。.基因重组导致的后果有:使宿主细胞生理发生改变、外源基因的表达与宿主细胞本身基因表达的相互影响、质粒的复制与外源基因的表达增加了宿主细胞的负担，使宿主菌生长速率下降。8.质粒不稳定性可分为结构不稳定、分离不稳定、竞争性不稳定。9.对于温度敏感型的质粒,一般采用两段培养与发酵工艺,第一阶段采用较低的温度，使细胞生长繁殖，不表达目的产物；;第二阶段采用较高温度进行诱导，使外源基因表达目的产物。10、发酵工程中提高代谢产物产量的重要方法有选择适当的基质和控制适当的浓度。11、补料的原则在于控制微生物的中间代谢，使之向着有利于产物积累的方向发展。12、检测噬菌体的常用方法电子显微镜观察、双层琼脂平皿培养检测。13、发酵过程中污染杂菌和噬菌体的原因种子污染、灭菌不彻底、空气带菌、设备渗漏、操作不合理管理不善。14、发酵初期，溶解氧溶度明显、发酵中后期下降，溶解氧溶度逐渐上升。15、发酵过程中溶解氧的监测方法有化学法，压力法，极谱法，覆膜氧电极法。16、影响重组大肠杆菌高密度培养与发酵过程中形成并积累乙酸的因素等,宿主菌、比生长速率、培养基配比及种类、培养温度。其中宿主菌的影响最大。17现代发酵工程研究的内容可分为上游工程、下游工程和辅助工程3部分。18发酵过程中消除泡沫的主要措施有化学消泡法、机械消泡法和物理消泡法。二、名词解释1、连续式发酵法：又称连续式培养法，指在分批式液体深层培养至微生物对数后期时，以一定的流速向发酵罐中连续添加灭菌的新鲜液体培养基，同时以相同的流速自发酵罐中排出发酵液的发酵方法。2、发酵工程:利用生物细胞（或酶）的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模化生产的技术。3、现代生物技术：以DNA重组技术为主要手段，依靠清洁经济的生物反应器，利用可再生资源加工人类所需产品的可持续发展技术。 三判断1.发酵过程中，最适合细胞生长的温度一定也最适合于发酵产物的生成。（×）2.发酵培养基中的碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量或者中间补糖过多或溶解氧不足，会使pH上升。（×）四、简答1.现代好氧固体浅层发酵设备的优缺点是什么？答：优点：料层薄，发酵过程通入调温调湿的空气，温、湿度易控制，不易污染杂菌。缺点：占用面积大。2.从现代生物技术发展趋势以及现代发酵工程与现代生物技术的关系来分析，现代发酵工程的发展趋势主要集中在哪几个方面。答：（1）利用基因工程技术，人工选育和改良发酵菌种(2)结合细胞工程技术，采用发酵工程技术进行动植物细胞培养（3)应用酶工程技术，将固定化（酶或细胞）技术广泛应用于发酵工业(4）重视生化工程技术在酿造与发酵工业中的应用（5）发酵法生产单细胞蛋白（6）加强代谢调控研究，发酵生产更多代谢产品3.罐内安装挡板的作用是什么？答：阻止因液体的水平流动而在液面中心产生的漩涡，是液体上下翻腾，增加氧的溶解，提高搅拌效率。4.简述补料的定义答;补料是指发酵过程中补充某些维持微生物的生长和代谢产物积累所需要的营养物质，补料的物质大致上可以分为补充生产菌体所需的碳源、氮源、微量元素和无机盐以及诱导底物等。四、判断题1、干啤酒与普通啤酒相比，具有发酵度高，残糖低，热量高，干爽及饮后无余味等特点(×）2、啤酒生产主要原料麦芽中含淀粉比率高于辅料大米含淀粉比率。（×）3、在抗生素发酵培养基中添加起生长因子作用的促进剂：如添加微量“九二O”或植物生长激素，可促进某些放线菌的生长发育，缩短发酵周期，提高抗生素的发酵单位。（√）4.发酵罐内安装挡板可阻止因液体的水平流动而在液面中心产生的漩涡，使液体上下翻腾，增加氧的溶解，提高搅拌效率。（√）五、论述题1.大规模发酵工业生产中，对菌种选择有哪些要求？①能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和生成，并产生所需要的大量代谢产物。②可在易于控制的培养条件下（培养及浓度、温度、PH、溶解氧、渗透压）迅速生长和发酵，切所需的酶活性高。③生长繁殖快，发酵周期短。④根据代谢调控要求，选择单产高的营养缺陷型突变菌种或调解突变菌株或野生菌株。⑤选择抗噬菌体能力强的菌株，是不易感染噬菌体。⑥菌种纯，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。⑦菌体不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素（包括抗生素、激素、毒素等），以保证安全。2.论述通用式发酵罐的基本条件是什么？A具有适宜的径高比，氧的利用率较高。B能够承受消毒灭菌及发酵过程中的一定压力。 C具有合理的通风搅拌装置，以提高氧的利用率。D具有足够的冷却面积。E罐内抛光以减少死角，使灭菌彻底。F具有严密的轴封，防止泄露。3发酵过程中泡沫式如何产生的？泡沫对生产有何影响？消除泡沫的措施有哪些？第七章转基因生物反应器一、填空1.生物反应器分为细胞反应器和酶反应器。2.成功用于开发转基因动物反应器的方法是基因显微注射法和细胞转染克隆法。二、名词解释转基因生物反应器：利用基因工程技术手段将外源基因转化到受体中进行高效表达，从而获得具有重要应用价值的表达产物的生命系统。三、简答1、动物腺体反应器的优点答：1、生产成本低，产量大，可进行大规模生产；2、表达产物的生物活性高，接近天然产品。3、分泌的乳汁不进入血液循环，直接分泌到体外，避免了外源基因表达的蛋白对转基因个体造成的不良影响。2、生物技术食品安全性评价的原则是什么？转基因食品的安全性评价原则主要包括两方面的内容：遗传工程体特性分析和实质等同性原则1遗传工程体特性分析。分析的主要内容有：（1）工体（2）被修饰基因及插入的外源DNA（3）受体2实质等同性。实质等同性比较的内容有：生物学特性的比较，对植物来说包括形态、生长、产量、抗病性及其他有关的农艺性状；对微生物来说包括分类学特性（如培养方法、生物性、生理特性等）、定殖潜力或侵染性、寄主范围、有无质粒抗生素抗性、毒性等；动物方面是形态、生长生理特性、繁殖、健康特性及产量等。第八章生物工程下游技术一填空1.基因工程、细胞工程、发酵工程的产物可可直接作为产品或商品。（×）2.如果目的产物是胞内产物，必须在预处理和固液分离以后进行细胞破碎，使目的产物释放到胞外，在进行固液分离，对液相进行分离纯化。（√）3.对于基因工程产品的分离除了细胞破碎以为，还要进行包涵体的分离、溶解和蛋白质复性等操作。（√）二问答题1什么是生物技术下游工程？生物工程下游技术的特点是什么？生物工程下游技术也叫下游工程，或生物活性物质分离纯化，是指从基因工程获得的动、植物和微生物的有机体或器官，从细胞工程、发酵工程和酶工程产物中把目标化合物分离纯化出来，使之达到商业应用目的的过程。特点：1）在原料液中目标成分的含量较低2）原料液是辅助的多相体系。3）目标成分的稳定性较差4）要求产品的纯度很高。2试述下游工程的基本路线。1）预处理 2）固液分离3）初步纯化4）精细纯化5）成品加工