试卷题型:
⑴、 名词解释:10×4' ⑵、 简答题:3×10' ⑶、 综合题:2×15'
第一章 绪论
1、代谢控制发酵:就是利用遗传学的方法或其他生物化学方法,人为地在
脱氧核糖核酸(DNA)的分子水平上,改变和控制微生物的代谢,使有用目的产物大量生成、积累的发酵。P2
2、代谢控制发酵的关键:取决于微生物代谢控制机制是否能够被解除,
能否打破微生物正常的代谢调节,人为地控制微生物的代谢。P2
3、代谢工程的具体思路:P3
1、改变代谢流: (1)、加速速度限制反应;(2)、改变分支代谢途径的流向;(3)、构建代谢旁路;(4)、改变能量代谢途径。
2、扩展代谢途径和构建新的代谢途径: (1)、引入外源基因,延伸代谢途径;(2)、利用新的底物,构建新的生物合成途径。
第二章 代谢控制发酵的基本思想
1、微生物细胞的调节机制:P7-9
(1)、通过控制基因的酶生物合成的控制机制:
①诱导——促进酶的合成;
②阻遏——抑制酶的合成,包括:
1)终产物阻遏,2)分解代谢物阻遏。
(2)、酶活性的控制机制:
①终产物抑制或激活,
②通过辅酶水平的活性调节, ③酶原的活化, ④潜在酶的活化。 (3)、通过细胞渗透性的控制:(根据酶在代谢调节中作用不同分类)
①调节酶:变构酶、同功酶、多功能酶。
②静态酶 ③潜在酶
2、脱敏作用:变构酶经特定处理后,不丧失酶活性而失去对变构效应物的
敏感性。
注:处理方法:①使变构酶解聚,②基因突变。P15
3、反馈抑制的调节类型可以分为以下几种:P18-21 图略
(1)、单功能途径中酶活性的调节类型:①前体激活,②补偿性激活。 (2)、多功能途径中酶活性的调节类型:
①协作反馈抑制或称多价反馈抑制, ②合作反馈抑制, ③积累反馈抑制, ④顺序反馈抑制,
⑤假反馈抑制:指结构类似物的反馈抑制, ⑥同功酶
4、分解代谢物阻遏:当细胞具有一优先利用的底物(通常是,但并不总
是葡萄糖)时,很多其他分解反应途径受到阻遏。P27 (注:根据葡萄糖效应理解)
5、突破微生物的自我调节控制机制,使代谢产物大量积累的有效措施:P31
(1)、应用营养缺陷型菌株。 (2)、选育抗反馈调节的突变株。 (3)、选育细胞膜通透性突变株:使终产物在细胞内不能大量积累而引起反馈调节。 (4)、利用营养缺陷型回复突变株或条件突变株的方法,解除终产物对关键酶的调节。 (5)、应用遗传工程技术,创造理想的超微生物(构建目的工程菌株)。 (6)、发酵的环境条件的优化。
6、营养缺陷型:就是指原菌株由于发生基因突变,致使合成途径中某一步
骤发生缺陷,从而丧失了合成某些物质的能力,必须在培养中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。P32 最典型例子:高丝氨酸营养缺陷型(Hom﹣)或苏氨酸营养缺陷型(Thr﹣)菌株达到赖氨酸的积累。
7、渗漏缺陷型:就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。(注:这种突变只是
其中某一种酶的活性降低,而不是完全丧失。不能合成过量的最终产物,故不会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累。)P33 8抗代谢结构类似物突变株:所谓结构类似物抗性菌株,即是那些在含有类似物的环境中,其生长不被抑制的菌株,这种抗性菌株是由于变构酶结构基因或调节
基因发生突变的结果,使结构类似物不能与结构发生了变化的阻遏蛋白或变构酶结合,细菌生长不受抑制,但合成终产物被抑制。
9营养缺陷型回复突变株:原菌株发生基因突变,致使合成途径中某一步骤发生缺陷,从而丧失了合成某些物质的能力,必须在培养中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。
10、代谢互锁:从生物合成途径来看,似乎是受一种完全无关的终产物的控制,它是在较高浓度下才发生,而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的,不完全的。分支途径上游的某个酶G——H受到另一分支途径的终产物,甚至与本分支途径几乎不相关的代谢中间代谢物的抑制或激活,使酶的活力受到调节。
11、优先合成:生物合成有分支途径时,在分支点后,其中一个终产物优先合成 底物A经分支合成途径生成两种终产物E和G,由于a酶的活性远远大于b酶的活性,结果优先合成E。E合成达到一定浓度时,就会抑制a酶,使代谢转向合成G。G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。
平衡合成:经分支合成途径生成两种终产物EG,E和G取平衡合成。E为优先合成,当E过剩时,E反馈抑制与优先合成途径有关的C到D酶,转而合成G,当G过剩时,可逆转E的反馈抑制,即E的反馈抑制被G所逆转,又转化优先合成E 。
11、能荷 :是细胞内能量状态的一个认为假设参数指细胞内含有的核苷酸中相当于ATP的数量百分比。能荷=[(ATP)+1/2(ADP)]/[(ATP)+(ADP)+(AMP)] 12、代谢控制发酵的基本思想:
⑴、切断支路代谢:①选育营养缺陷型突变株,②选育渗漏缺陷突变株。 ⑵、解除菌体自身的反馈调节:
①选育抗类似物突变株(代谢拮抗物抗性突变株)——形成途径:1)变构酶结构基因突变,2)调节基因突变。P35
②酶活性的利用
③营养缺陷型回复突变株的应用 ⑶、增加前体物的合成 ⑷、去除终产物
⑸、特殊调节机制的利用:①多种产物控制机制的利用,②平衡合成的利用,
③代谢互锁的利用,④优先合成的变换。
⑹、条件突变株的应用
⑺、选育不生成副产物的菌株
⑻、选育生产代谢拮抗物质的菌株
第三章 代谢控制发酵育种的基本技术
1、诱变育种中的几个问题:P61-65
① 出发菌株的选择:⑴出发菌株对诱变剂的效应,⑵染色体组倍数对诱变剂的效应。 ② 细胞悬浮液的制备:⑴同步培养,⑵菌龄,⑶细胞悬浮液浓度,⑷细胞悬浮
液的制备。 ③ 诱变剂的选择及处理方法的选择:⑴诱变剂的选择,⑵诱变剂量的选择,⑶诱变剂处理方法的选择。 ④ 中间培养
2、营养缺陷型的浓缩的方法有:
① 青霉素法,②D-环丝氨酸法,③五氯酚法, ④亚硫酸法,⑤制霉菌素法,⑥2-脱氧葡萄糖法, ⑦过滤法,⑧差别杀菌法
注:为了达到淘汰野生型、浓缩缺陷型细胞的目的,不论应用上述哪一种方法,均需对诱变处理后经中间培养的培养物进行如下处理:①饥饿培养,②2倍氮源培养。
3、营养缺陷型菌株的检出方法:①逐个检出法,②夹层培养法,③限
量补充法,④影印接种法 p68
4、原生质体融合育种的一般步骤:P77 ① 标记菌株的筛选, ② 原生质体的制备:影响因素:
⑴菌体的前处理,⑵菌体的培养时间(一般选择对数生长期的菌体), ⑶酶浓度,⑷酶解温度(一般控制在20-40℃),⑸酶解时间,⑹渗透压稳定剂。 ③ 原生质体的再生, ④ 原生质体的融合, ⑤ 融合子的选择, ⑥ 实用性菌株的筛选。
5、转导:转导作用就是利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分
DNA导入
受体菌中,从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。其中必须具有3个组成部分,即供体,转导噬菌体和受体。P88
6、转化:转化就是指相当大的游离的供体细胞的
DNA片段被直接吸收到受
体细胞内,并整合于受体细胞的基因组中,从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。包括3个步骤,即供体DNA的制备,受体细胞对DNA的吸收及转化子的选择。P92
7原生质体融合 :原生质体融合是一个人工实验系统,它可以将遗传性状不同的两个细胞融合为一个新细胞。
第七章 糖代谢与控制
1、D-核糖发酵的代谢控制育种:图略(P248)
① 出发菌株的选择, ② 转酮酶缺陷突变株的分离:

