生物制药技术第七章_在线真题试卷与模拟练习_生物制药技术第七章_考试宝

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管式连续发酵在管式反应器中，发酵液通过一个没有返混现象的管式反应器向前流动（图7-10）。在反应器的不同部位，营养物质浓度、细胞密度、氧浓度和产率等都不相同。在反应器的入口，微生物菌体须与培养基混匀加入反应器中，而反应器的出口常与其他反应器相连或装一条支路使发酵液返回。

发酵过程中，pH变化的根源在于培养基的成分和微生物的代谢特性。在菌体代谢过程中，菌体本身有构建其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大的变化时，pH将会发生较大波动。

发酵过程中，pH变化的根源在于培养基的成分和微生物的代谢特性。在菌体代谢过程中，菌体本身有构建其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大的变化时，pH将会发生较大波动。

发酵过程中，pH变化的根源在于培养基的成分和微生物的代谢特性。在菌体代谢过程中，菌体本身有构建其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大的变化时，pH将会发生较大波动。

发酵过程中，pH变化的根源在于培养基的成分和微生物的代谢特性。在菌体代谢过程中，菌体本身有构建其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大的变化时，pH将会发生较大波动。

发酵过程中，pH变化的根源在于培养基的成分和微生物的代谢特性。在菌体代谢过程中，菌体本身有构建其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大的变化时，pH将会发生较大波动。

发酵过程中，pH变化的根源在于培养基的成分和微生物的代谢特性。在菌体代谢过程中，菌体本身有构建其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大的变化时，pH将会发生较大波动。

掌握发酵的定义、类型；发酵菌种选育及保藏的方法；发酵工程制药的过程与控制。【缺少答案，请补充】

熟悉发酵工程中的代谢调控与代谢工程；工业发酵的一般流程及主要发酵设备；典型药物发酵生产的工艺流程。【缺少答案，请补充】

了解发酵工程的主要特点及发展趋势。

发酵工程（fermentation engineering）是将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合，利用微生物的特定性状，通过现代工程技术在生物反应器中生产工业原料与产品并提供服务的一种技术体系，又称微生物工程。发酵工程与基因工程、细胞工程和酶工程共同构成生物技术的四大支柱，是生物技术产业化的基础和关键技术，是生物技术四大支柱的核心。现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、多糖、酶、蛋白质、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物质的生产。【缺少答案，请补充】

发酵的定义发酵（fermentation）最初来自拉丁语“发泡（fervere）”这个词，是指酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生二氧化碳（CO₂）的现象。巴斯德将其定义为“无氧呼吸”，即没有氧气产生能量的过程。生物化学和生理学意义上的发酵是指微生物在无氧条件下分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。现代发酵工业上的发酵泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，或更确切地说“发酵是用生物催化剂（biocatalyst）使培养物质转变成产品的生物化学反应”。生物催化剂通常是细菌、放线菌、真菌或其解体产物（如酶、动植物细胞等）。人类利用微生物发酵制造所需产物有几千年的历史，但那时人们并未意识到微生物世界的存在，因而很难人为地控制发酵过程，生产只能凭经验。1680年，荷兰人列文虎克发明了显微镜，首次观察到大量活的微生物。1857年，微生物学之父法国人巴斯德证明乙醇发酵是由酵母菌引起的。1897年，德国的毕希纳阐明了微生物产生化学反应的本质，证明了任何生物都有引起发酵的物质——酶（enzyme）。随后德国的柯赫于1905年建立了微生物的分离和纯培养技术，从此开创了人为控制发酵过程的时代。19世纪末到20世纪20—30年代的这段时期的发酵产品主要是一些厌氧发酵和表面固体发酵产生的初级代谢产物如乙醇、有机酸（乳酸、枸橼酸）、酶制剂（淀粉酶、蛋白酶）等。作为现代科学概念的发酵工程，是在20世纪中期随着抗生素大规模液体深层发酵技术的建立和兴起而得到迅速发展的。抗生素工业的发展又促进其他发酵产品的发展，如20世纪50年代利用代谢控制发酵生产各种初级代谢产物（氨基酸、核酸等）；20世纪70年代利用固定化酶或固定化细胞进行连续发酵。

发酵工程制药的特点和发展趋势发酵工程制药的特点主要有：①微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过菌种选育可以获得高的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产物。②发酵的理论产量很难从物料平衡中计算，这与一般的化学反应不一样，存在一个“生物学变量”的概念，一般为10%左右。③发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件简单。④发酵是一个“纯种培养”的过程，对杂菌污染的防治至关重要，反应必须在无菌条件下进行。⑤发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；同时，由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的氧化、还原等化学反应，也可以生产比较复杂的高分子化合物。⑥目前发酵工程制药生产已达到分子水平，在发酵中可采用定向发酵、突变生物合成、杂合生物合成等手段得到化合物结构明确的产物。⑦发酵工业与其他工业相比，投资少、见效快，并可以取得较显著的经济效益。除利用微生物外，还可以用动植物细胞、酶以及人工构建的遗传工程菌进行发酵。应用微生物技术研究开发新药、改造和替代传统制药工业技术、扩大和加快医药生物技术产品的产业化规模与速度是当代医药工业的重要的发展方向。随着重组DNA技术和细胞工程技术的发展，新的工程菌和新型微生物的开发，利用发酵工程已生产了很多新型的生理活性多肽和蛋白质类药物，如干扰素、组织型纤溶酶原激活剂、白细胞介素、促红细胞生成素、集落细胞刺激因子等。另外也可以利用工程菌开发研制新型菌体制剂和疫苗。【缺少答案，请补充】

发酵工程中的微生物现代生物学观点认为整个生物界首先要区分为非细胞生物和细胞生物两大类群。非细胞生物包括病毒和噬菌体；细胞生物包括一切具有细胞形态的生物，根据结构、形态、组成、生活习性等差异，又可区分为原核生物和真核生物。原核生物（prokaryote）的细胞核是一种裸露的原始核（拟核），无核膜和核仁，细胞器分化不明显，包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体等。真核生物（eukaryote）有完整的细胞核，细胞器分化明显，包括高等动植物和藻类、真菌、和原生动物等。表7-1列出了原核微生物和真核微生物的主要区别。【缺少答案，请补充】

续表 | 菌种属名 | 产物或功能 | | -------------- | ------------------------ | | 沙雷菌属（Serratia） | 氨基酸、核苷酸类、甾体转化 | | 芽孢杆菌属（Bacillus） | 氨基酸、核苷酸类、甾体转化、维生素B₁₂、抗生素类 | | 变形杆菌属（Proteus） | 氨基酸、核苷酸类 | | 产气杆菌属（Aerobacter） | 氨基酸、核苷酸类 | | 假单胞菌属（Pseudomonas） | 氨基酸、核苷酸类、甾体转化、维生素C、6-APA | | 微球菌属（Micrococcus） | 氨基酸、核苷酸类、甾体转化 | | 黄单胞杆菌属（Xanthomonas） | 氨基酸、核苷酸类、甾体转化 | | 无色杆菌属（Achromobacter） | 氨基酸、核苷酸类 | | 丙酸杆菌属（Propionibacterium） | 维生素B₁₂ | | 乳酸杆菌属（Lactobacillus） | 乳酸 | （二）放线菌 Harz于1877年发现的放线菌（actinomycetes），是介于细菌和真菌之间的一类微生物。通过一些近乎连续的过渡类型，与棒状杆菌和分枝细菌有着亲缘关系。放线菌是一类单细胞、有分枝的丝状微生物，由于在培养基上向四周生长的菌丝呈放射状而得名。放线菌与细菌一样，在构造上没有完整的核，无核膜、核仁及线粒体，因此与细菌同属于原核生物界，为厚壁菌门（Firmicutes）中的一纲。绝大多数放线菌都是革兰氏阳性菌；除少数外，它们都是好氧的，生长的最适温度为28-30℃，当然嗜热放线菌例外。放线菌很容易生长于合成培养基上，在自然界分布很广，主要存在于土壤和淡水中。每克土壤中含数万乃至数百万个放线菌孢子，在中性或偏碱性有机质丰富的土壤中较多。土壤的性质、植被及季节都影响土壤中放线菌的种类与数量，土壤特有的泥腥味主要是由放线菌的代谢产物引起。放线菌大部分是腐生菌，少数是寄生菌。腐生型放线菌在自然界的物质循环中起着一定作用，寄生型放线菌可引起动植物病害。放线菌是产生抗生素最多的一类微生物，如临床上应用的链霉素就是放线菌中的灰色链霉菌（Streptomyces griseus）通过深层发酵培养提纯后制得，对治疗结核病有特效；又如金霉素是由金色链霉菌（Streptomyces aureofaciens）产生的。放线菌中其他属的菌种也产生许多对临床治疗极为有效的抗生素，如小单孢菌属的棘孢小单孢菌（Micromonospora echinospora）产生庆大霉素。放线菌除了产生抗生素外，在制药工业生产维生素B₁₂、酶以及甾体转化等方面均起着很大作用。制药工业上常见的放线菌有链霉菌属（Streptomyces）、诺卡菌属（Nocardia）、小单孢菌属（Micromonospora）和游动放线菌属（Actinoplanes）等。（三）真菌真菌（fungus）这一名词源于其最显而易见的代表——伞菌类，属于真核生物，但不含叶绿素，无根、茎、叶，由单细胞或多细胞组成，按有性和无性方式繁殖。真菌在自然界中分布广泛，土壤、水、空气和动植物体均有存在，以寄生或腐生方式生活。真菌种类繁多，已经记载的约有10万种。在制药工业上有的是利用真菌的各种代谢产物，如抗生素（青霉素、头孢菌素、灰黄霉素等）、维生素（维生素B₂、酶制剂、各种有机酸、葡糖酸、麦角碱等）；也有的直接利用真菌菌体作为药物，如用作中药的神曲、麦角、冬虫夏草、僵蚕、茯苓、灵芝等。真菌根据其生物学特性可分为：①藻状菌纲（Phycomycetes），特点是菌丝不分隔，无性孢子为孢囊孢子，有性孢子为接合孢子和卵孢子，如毛霉属（Mucor）、根霉属（Rhizopus）；②子囊菌纲【缺少答案，请补充】

沙雷菌属（Serratia）____

芽孢杆菌属（Bacillus）____

变形杆菌属（Proteus）____

产气杆菌属（Aerobacter）____

假单胞菌属（Pseudomonas）____