发酵工程一、考点内容全解（一）本讲考点是什么？1．发酵工程、酶工程简介，及四大生物工程间的关系人们按照自己的愿望改造物种采用基因工程或细胞工程的方法，而基因工程和细胞工程的研究成果，目前大多需要通过发酵工程、酶工程来实现产业化。基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得；酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。图示如下：（二）考点例析[例1]用来治疗糖尿病的胰岛素，过去主要靠从动物体器官、组织中提取，但因受原料限制，无法推广。现在，可以用发酵工程的方法来生产胰岛素。若用大肠杆菌发酵来生产胰岛素，并结合基因工程，写出其生产过程：（1）构建转入人胰岛素基因的工程菌。①提取目的基因：用胰岛素基因探针从人的胰岛细胞中获取，再用法制备人的胰岛细胞目的基因。②目的基因与运载体结合：从大肠杆菌的细胞中提取，并用酶切割质粒，使其露出。用同一种酶切割目的基因使其产生相同的，再将目的基因插人质粒切口处，加入适量的酶，这样就形成了一个和的重组DNA。③将目的基因导人受体细胞：将大肠杆菌用处理，以增大的通透性，让重组DNA进人大肠杆菌体内。④目的基因的检测和表达：在用一定的方法检测出目的基因已导人大肠杆菌细胞内，并后，再对该种大肠杆菌扩大培养。（2）发酵生产。如图为发酵罐，回答：（括号中填数字如[1]）①配制适合大肠杆菌的培养基，调整，然后对培养基进行处理并装入发酵罐，将上述大肠杆菌接种于发酵罐发酵②若经检测若发现放料口排出的旧培养基中微生物细胞形态多样，甚至出现畸形，则此时微生物的生长处于期，加料口[]添加新培养基的速度应该适当，并从[]以适当速度通入③若该装置阶段发酵的目的是为扩大培养生产酵母菌菌种，则应尽可能延长期，采取的主要措施为：加料口放料的速度都，通人的无菌空气成分中应，搅拌的速度适当④影响发酵过程中温度变化的因素是⑤发酵过程中pH变化的原因是⑥搅拌器搅拌的作用是（3）发酵完毕后，从培养基中并胰岛素，经过一定的加工成为药用胰岛素，经合格后，可投入使用。[解析]本题考查对基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程相互关系的理解，并带有一点实验设计“味道”，因而突出了创新思维能力的考查力度。解题思路是：先运用基因工程构建转入人胰岛素基因的工程菌，再利用该工程菌，运用发酵工程生产人胰岛素，然后利用类似酶工程中分离提纯技术得到胰岛素产品。[答案]（1）①人胰岛素基因mRNA；反转录②质粒限制性内切黏性末端黏性末端DNA连接人的胰岛素基因大肠杆菌质粒③氯化钙细胞壁④能表达(2)①pH；灭菌②衰退；[1]；[4]；无菌空气③对数；加快；有充足的氧；加快④微生物代谢，机械搅拌、罐壁散热、水分蒸发、冷却水循环等⑤营养物质的消耗、代谢产物的积累⑥增加溶氧；使菌种与培养基充分接触提高原料利用率(3)提取、提纯、检验二、能力提升技巧提高发酵产品的品质与产量，降低成本，提高经济效益是发酵工程的重要研究课题，而运用微生物代谢的特点，控制发酵条件，是实现科学发酵的基础。[例2]影响谷氨酸棒状杆菌生长速度的是碳氮比，当碳氮比为4：1时，菌体大量繁殖，而碳氮比为3：1时，则繁殖减慢，产谷氨酸增多。回答：（1）解释“当碳氮比为4：1时，菌体大量繁殖，而碳氮比为3：1时，则繁殖减慢，产谷氨酸增多”原因。（2）运用发酵工程生产谷氨酸时应选择的培养条件应该是（）①对数期培养基碳氮比为4：1，隔绝空气②对数期培养基碳氮比为3：1，隔绝空气③对数期培养基碳氮比为4：1，通气培养④稳定期培养基碳氮比为3：1，隔绝空气⑤稳定期培养基碳氮比为4：1，通气培养⑥稳定期培养基碳氮比为3：1，通气培养A．②③B．①⑥C．③④D．③⑥[解析]微生物生长速度、代谢产物与培养条件有关。不同的微生物的影响是不同的，如酵母菌在氧气氧气充足比氧气不足时繁殖要快，而且产物也不同。但影响谷氨酸棒状杆菌产物的主要是碳氮比，C：N=4：1时，大量繁殖，产谷氨酸少；C：N=3：1时，繁殖慢，产谷氨酸多。谷氨酸棒状杆菌是需氧型杆菌，所以不能隔绝空气。[答案]（1）对数期菌体快速增殖，需要消耗大量的能量，这主要由糖类通过有氧呼...
