生物技术概论 用。对于遗传背景不很清楚的菌株，诱变育种更是可行的有效手段。 杂交育种是指不同基因型的品系或种属间，通过交配或体细胞融合等手段形成杂合体， 或者是通过转化和转导形成重组体，再从这些杂合体或重组体或它们的后代中筛选优良菌种 的一种育种方法。近年涌现出基于微流控芯片的融合技术和高通量细胞融合芯片技术等多种 新型的融合技术，将微电极阵列和微通道网络结合到生物芯片之上，得到的微流控系统可实 现大量异种细胞间的可控融合，极大的提高融合的效率。 代谢控制育种是指以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调 节的机制，选择巧妙的技术路线，通过遗传育种技术而获得解除或绕过了微生物正常代谢途 径的突变株，从而人为地实现有用产物选择性地大量合成积累的一种育种方法。近年来代谢 控制育种与杂交育种结合在一起，在氨基酸、抗生素高产菌的选育中得到了广泛的应用。 基因工程育种是指利用基因工程方法对生产菌株进行改造而获得高产工程菌，或者是 通过微生物间的转基因而获得新菌种的一种育种方法。与其他育种技术相比，基因工程育种 技术是按照人们事先设计和控制的方法进行育种，成为真正意义上的理性选育，生产的药物、 疫苗、单克隆抗体及诊断试剂等己有几十种产品批准上市，而且可以提高氨基酸、工业酶制 剂以及头孢菌素C等产量，也能改造传统的发酵工艺。 3.简要叙述发酵过程优化原理及控制技术 综合运用微生物反应计量学、生化反应和传递动力学、生物反应器工程及代谢工程理论， 采取微生物反应计量学的培养环境优化技术、微生物代谢特性的分阶段培养技术、反应动力 学模型的优化技术、代谢通量分析的优化技术和系统观点的生物反应系统优化技术以及其他 技术，获得高产量（便于下游处理）、高底物转化率（降低原料成本）和高生产强度（缩短 发酵周期)的相对统一的发酵过程优化理论。 其控制技术主要有： (1)基于微生物反应原理（包括底物的运输、胞内生化反应和产物的排出过程），研究 微生物从培养基中摄取营养物质的情况和营养物质通过代谢途径转化后的去向，确定不同环 境条件对微生物生长和代谢产物分布的影响，进而优化微生物生长的物理和化学环境，保证 微生物生长处于最适的环境条件下，为进一步的发酵过程优化奠定基础的培养环境优化技术： (2)通过分析不同温度、不同pH值、不同搅拌转速（剪切）和不同溶解氧浓度下目 标代谢产物的动力学参数（包括比生长速率、比底物的消耗速率和比产物形成速率）及流变 学参数的变化特性，提出分阶段溶解氧和搅拌转速控制策略、分阶段温度控制策略及分阶段 pH值控制策略，将环境条件控制在最适合细胞生长或最适合产物合成的水平的分阶段培养生物技术概论 用。对于遗传背景不很清楚的菌株, 诱变育种更是可行的有效手段。 杂交育种是指不同基因型的品系或种属间，通过交配或体细胞融合等手段形成杂合体， 或者是通过转化和转导形成重组体，再从这些杂合体或重组体或它们的后代中筛选优良菌种 的一种育种方法。近年涌现出基于微流控芯片的融合技术和高通量细胞融合芯片技术等多种 新型的融合技术，将微电极阵列和微通道网络结合到生物芯片之上, 得到的微流控系统可实 现大量异种细胞间的可控融合，极大的提高融合的效率。 代谢控制育种是指以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调 节的机制，选择巧妙的技术路线，通过遗传育种技术而获得解除或绕过了微生物正常代谢途 径的突变株，从而人为地实现有用产物选择性地大量合成积累的一种育种方法。近年来代谢 控制育种与杂交育种结合在一起，在氨基酸、抗生素高产菌的选育中得到了广泛的应用。 基因工程育种是指利用基因工程方法对生产菌株进行改造而获得高产工程菌，或者是 通过微生物间的转基因而获得新菌种的一种育种方法。与其他育种技术相比，基因工程育种 技术是按照人们事先设计和控制的方法进行育种，成为真正意义上的理性选育，生产的药物、 疫苗、单克隆抗体及诊断试剂等已有几十种产品批准上市，而且可以提高氨基酸、工业酶制 剂以及头孢菌素C等产量，也能改造传统的发酵工艺。 3. 简要叙述发酵过程优化原理及控制技术 综合运用微生物反应计量学、生化反应和传递动力学、生物反应器工程及代谢工程理论， 采取微生物反应计量学的培养环境优化技术、微生物代谢特性的分阶段培养技术、反应动力 学模型的优化技术、代谢通量分析的优化技术和系统观点的生物反应系统优化技术以及其他 技术，获得高产量（便于下游处理）、高底物转化率（降低原料成本）和高生产强度（缩短 发酵周期）的相对统一的发酵过程优化理论。 其控制技术主要有： （1）基于微生物反应原理（包括底物的运输、胞内生化反应和产物的排出过程），研究 微生物从培养基中摄取营养物质的情况和营养物质通过代谢途径转化后的去向，确定不同环 境条件对微生物生长和代谢产物分布的影响，进而优化微生物生长的物理和化学环境，保证 微生物生长处于最适的环境条件下，为进一步的发酵过程优化奠定基础的培养环境优化技术； （2）通过分析不同温度、不同 pH 值、不同搅拌转速（剪切）和不同溶解氧浓度下目 标代谢产物的动力学参数（包括比生长速率、比底物的消耗速率和比产物形成速率）及流变 学参数的变化特性，提出分阶段溶解氧和搅拌转速控制策略、分阶段温度控制策略及分阶段 pH 值控制策略，将环境条件控制在最适合细胞生长或最适合产物合成的水平的分阶段培养