谷氨酸的離子交換

1. L-谷氨酸的合成方法

1.可以採用蛋白質水解法和合成法生產谷氨酸，但發酵法是生產谷氨酸的主要方法。發酵生產谷氨酸的碳源是薯類、玉米、木薯澱粉、椰子樹澱粉等澱粉的水解糖或糖蜜，也可以是乙酸、液態石蠟（C16石蠟最好）及其他石油化工產品，碳源用以構成微生物細胞和代謝產物中的碳架和能源的營養物質。氮源是銨鹽、尿素等，氮是構成菌體細胞蛋白質和核酸等的主要元素，氮也是構成發酵產品谷氨酸氨基的主要組成元素。其他輔助原料為無機鹽類，維生素等，例如微生物需要適宜的磷濃度，鎂是刺激菌體生長的無機激活劑，鉀鹽促進產酸，玉米漿提供生物素和有機氮源。此外還包括各種促進劑和添加劑。生產菌是短桿菌（Brevibacterium)、北京棒桿菌（Corynebacterium pekinensis)等。於大型發酵罐中，通氣攪拌發酵，溫度30-34℃，pH>7-8，經30-40h發酵後，除去細菌，將發酵液中谷氨酸提取出來，精製後即為成品，上述流程中採用等電點法提取，也可採用離子交換法、鹽酸鹽法、直接濃縮法（以乙酸為原料時）等。發酵法生產的產品為左旋谷氨酸，含量大於98%。每噸谷氨酸消耗澱粉（80%）4000kg，菌種25kg。合成法的優點是不消耗糧食，但生產過程需要高壓（約20MPa）、高溫（120℃以上），採用有毒原料，設備投資比發酵法高出一倍，得到的消旋谷氨酸還要進拆分，生產工藝復雜。按生產1t 99%的谷氨酸鈉（味精）計算，合成法消耗丙烯腈640kg，年產量在5000t以上時，生產成本與發酸法接近。
2.發酵法
3.化學合成法
4.本品主要用發酵法生產。以糖蜜或澱粉為原料，用谷氨酸棒桿菌或小球菌或節桿菌作菌種，以尿素為氮源，在30～32℃下進行發酵，發酵完畢，將發酵液分離出菌體後，用鹽酸調節ph值至3.0時，作等電點提取，經分離得谷氨酸結晶，母液中的谷氨酸再經732離子交換樹脂提取，經結晶、烘乾，得成品。
5. 煙草：BU，22；FC，21；左旋體可由動植物蛋白質經水解後再經脫色、濃縮、結晶而得。也可由糖或澱粉用發酵法製得。外消旋體可用丙烯腈為原料合成。
以澱粉或糖蜜為原料，經發酵、提純而得。所用菌種主要有產谷氨酸小球菌(Micrococcusglutamicus)，以及棒狀桿菌屬、短桿菌屬、小桿菌屬和節桿菌屬等。
以麵筋為原料，經酸水解得L-谷氨酸，再經鹽酸鹽化，得L-谷氨酸鹽酸鹽，用L-谷氨酸鹽酸鹽與苯胺中和反應得粗產物，經過濾、乾燥得產品。

2. 味精（谷氨酸鈉）是怎樣從糧食中提取出來的

谷氨酸提取的方法有等電點法、離子交換法、金屬鹽法、鹽酸水解－等電點法、離子交換膜電滲析法等。提取後經精製而得到符合國際標準的谷氨酸鈉。成品為無色或白色柱狀結晶性粉末。

易溶於水，微溶於酒精，對光、熱較穩定。具有很強的肉類鮮味，稀釋3000倍仍能嘗到其鮮味。與食鹽並用可增強其鮮味作用，以1克食鹽加入0.1-0.15克谷氨酸鈉呈味效果最佳；與肌苷酸和鳥苷酸配合使用，可使鮮味提高4-6倍。

強力味精即為與上述物質混合配製而成。適用於家庭、飲食業及食品加工業，一般用量為0.1-0.5%。

(2)谷氨酸的離子交換擴展閱讀：

味精發展三大階段：

第一階段：1866年德國人H·Ritthasen博士從麵筋中分離到氨莖酸，他們稱谷氨酸，根據原料定名為麩酸或谷氫類(因為麵筋是從，小麥里提取出來的)。

1908年日大東京大學池田菊苗試驗，從海帶中分離到L一谷氨酸結晶體，這個結晶體和從蛋白質水解得到的L一谷氨酸是司樣的物質，而且都是有鮮味的。

第二階段：以面葯或大豆粕為原料通過用酸水解的方法生產味精．在1965年以前是用這種方法生產的。這個方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設備要求高，需耐酸設備。

第三階段：隨著三科學的進步及生物技術的發展，使味情生產發生了革命性的變化。自1965年以後我國味精都采主以糧食為頃料(玉米澱粉、大米、小麥澱粉、甘薯．定粉)通過微生物發酵、提取、精製而得到符合國京標準的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養的調味品，用了它以後使菜餚更加鮮美可口。

3. 谷氨酸的利用價值

谷氨酸是生物機體內氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。L－谷氨酸是蛋白質的主要構成成分，谷氨酸鹽在自然界普遍存在的。多種食品以及人體內都含有谷氨酸鹽，它即是蛋白質或肽的結構氨基酸之一，又是游離氨基酸，L型氨基酸美味較濃。
L－谷氨酸 又名「麩酸」或寫作「夫酸」，發酵製造L－谷氨酸是以糖質為原料經微生物發酵，採用「等電點提取」加上「離子交換樹脂」分離的方法而製得。
氨基酸作為人體生長的重要營養物質，不僅具有特殊的生理作用，而且在食品工業中具有獨特的功能。構成蛋白質的氨基酸主要有20多種。在食品工業中應用較多的氨基酸有谷氨酸、賴氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、蘇氨酸、精氨酸、纈氨酸、色氨酸、丙氨酸等。各種氨基酸都有自己獨特的呈味效應，其中應用較多的有谷氨酸鈉和甘氨酸。
谷氨酸鈉俗稱味精，是重要的鮮味劑，對香味具有增強作用。谷氨酸鈉廣泛用於食品調味劑，既可單獨使用，又能與其它氨基酸等並用。用於食品內，有增香作用。在食品中濃度為0.2%-0.5%，每人每天允許攝入量(ADl)為0—120微克/千克(以谷氨酸計)。在食品加工中一般用量為0.2—1.5克/公斤。
甘氨酸具有甜味，和味精協同作用能顯著提高食品的風味。谷氨酸作為風味增強劑可用於增強飲料和食品的味道，不僅能增強食品風味，對動物性食品有保鮮作用。 谷氨酸為世界上氨基酸產量最大的品種，作為營養葯物可用於皮膚和毛發。用於生發劑，能被頭皮吸收，預防脫發並使頭發新生，對毛乳頭、毛母細胞有營養功能，並能擴張血管，增強血液循環，有生發防脫發功效。用於皮膚，對治療皺紋有療效。
N—醯基谷氨酸鈉系列產品是由谷氨酸縮合而成的性能優良的陰離子表面活性劑，廣泛用於化妝品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗潔凈等產品中。生物表面活性劑N—醯基谷氨酸鈉不同於化學法合成的表面活性劑，它不但性能優良，並且具有良好的生物降解性和安全性，在人體內能分解為氨基酸和脂肪酸而吸收利用。
N—醯基谷氨酸鈉耐硬水，能在鹼性、中性和弱酸條件下使用。這種表面活性劑具有明顯的發展優勢，其新的使用性能包括具有良好的洗凈力和發泡力，對人體無毒無害，無異味，性質柔和無刺激，能穩定酶的活性，是高檔香波和浴液的主要原料，能牢固地吸附在頭發和皮膚上，增加和保持頭發的柔軟、蓬鬆、光澤，使皮膚舒適光潔，對毛發角質損傷有保護和修復作用。
N—醯基谷氨酸鈉可用於肥皂的改性劑，在香皂中加入N—醯基谷氨酸鈉可緩和對皮膚的刺激，提高香皂在硬水中的鈣皂分散性，使泡沫細膩持久，提高發泡性和洗凈力，易於被皮膚吸收，使皮膚保持滋潤光滑。
N—醯基谷氨酸鈉具有抑菌效果，由於無刺激性常可用於兒童洗滌製品和皮膚病患者，N—醯基谷氨酸鈉溶液，具有突出的發泡能力和穩泡力，常可與其它表面活性劑復配，具有協同增效作用。
谷氨酸為天然植物成分，由世界上最先進的生物酶工程技術製取，以護發生發、護膚類化妝品為日用化妝品的發展方向，用谷氨酸合成生物表面活性劑具有大的市場。
聚谷氨酸是一種出色的環保塑料，可用於食品包裝、一次性餐具及其它工業用途，可在自然界迅速降解，不污染環境。
隨著科學的進步，研究的深入，谷氨酸新的應用領域將越來越廣。 將有一定反應活性的雙功能基試劑氯
乙醇和L—谷氨酸直接酯化保護羧基，用三光氣活化成其相應的N—羧酸酐，可直接得到側鏈具有一定反應活性的聚L—氯乙基谷氨酸酯。
谷氨酸的結構中有一個氨基和兩個羧基，在光氣的作用之下，羧基和氨基會形成環狀N—羧酸酐，由於羧基也較為活潑，可能會參與成環反應，因此在成環反應之前，通常用苄醇將羧基進行保護，這樣得到的聚合物的側鏈活性極低，一般需經進一步氫化脫苄或胺解脫苄，才能得到有反應活性的側鏈，我們選用雙功能基試劑氯乙醇作保護基因，在聚合之後可直接得到有反應活性的側鏈，可有效地簡化合成路線。
側鏈酯化過程是一個可逆反應，隨著體系內水含量的不斷增加，反應速度會降低，導致產率不高。在形成谷氨酸苄酯時，採用分子篩脫水，操作大大簡化。新型的聚合氨基酸，含有氨基的葯物或靶向基因，可以方便的接入聚谷氨酸的分子中，形成大分子前葯或靶向大分子載體，接入特異性的基因，可進行特殊的分離或提純，這一聚合物在醫葯領域會有很廣泛的應用前景。
谷氨酸可生產許多重要下游產品如L—谷氨酸鈉、聚谷氨酸等。

4. 谷氨酸生產的發酵工藝

谷氨酸產生菌有谷氨酸棒狀桿菌、乳糖發酵短桿菌、散枝短桿菌、黃色短桿菌、噬氨短桿菌等。我國常用的菌種有北京棒狀桿菌、純齒棒狀桿菌等。
谷氨酸的生物合成途徑大致是：葡萄糖經糖酵解(EMP途徑)和己糖磷酸支路(HMP途徑)生成丙酮酸，再氧化成乙醯輔酶A(乙醯COA)，然後進入三羧酸循環，生成α�酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化及有NH4+存在的條件下，生成谷氨酸。當生物素缺乏時，菌種生長十分緩慢；當生物素過量時，則轉為乳酸發酵。因此，一般將生物素控制在亞適量條件下，才能得到高產量的谷氨酸。
在谷氨酸發酵中，如果能夠改變細胞膜的通透性，使谷氨酸不斷地排到細胞外面，就會大量生成谷氨酸。研究表明，影響細胞膜通透性的主要因素是細胞膜中的磷脂含量。因此，對谷氨酸產生菌的選育，往往從控制磷脂的合成或使細胞膜受損傷入手，如生物素缺陷型菌種的選育。生物素是不飽和脂肪酸合成過程中所需的乙醯CoA的輔酶。生物素缺陷型菌種因不能合成生物素，從而抑制了不飽和脂肪酸的合成。而不飽和脂肪酸是磷脂的組成成分之一。因此，磷脂的合成量也相應減少，這就會導致細胞膜結構不完整，提高細胞膜對谷氨酸的通透性。
在發酵過程中，氧、溫度、pH和磷酸鹽等的調節和控制如下：①氧。谷氨酸產生菌是好氧菌，通風和攪拌不僅會影響菌種對氮源和碳源的利用率，而且會影響發酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在發酵後期，加大通氣量有利於谷氨酸的合成。②溫度。菌種生長的最適溫度為30～32 ℃。當菌體生長到穩定期，適當提高溫度有利於產酸，因此，在發酵後期，可將溫度提高到34～37 ℃。③pH。谷氨酸產生菌發酵的最適pH在7.0～8.0。但在發酵過程中，隨著營養物質的利用，代謝產物的積累，培養液的pH會不斷變化。如隨著氮源的利用，放出氨，pH會上升；當糖被利用生成有機酸時，pH會下降。④磷酸鹽。它是谷氨酸發酵過程中必需的，但濃度不能過高，否則會轉向纈氨酸發酵。發酵結束後，常用離子交換樹脂法等進行提取。

5. 谷氨酸在氨基酸代謝中的意義

1.谷氨酸參與谷氨酸脫氫酶為中心的聯合脫氨基作用（谷氨酸被脫去氨基）。

2.在血氨轉運中，谷氨醯胺合成酶催化谷氨酸與氨結合生成谷氨醯胺。谷氨醯胺中性無毒，易透過細胞膜，是氨的主要運輸形式。

3.在葡萄糖-丙氨酸循環途徑中，肌肉中的谷氨酸脫氫酶催化α-酮戊二酸與氨結合形成谷氨酸，接著在丙氨酸轉氨酶的催化作用下谷氨酸再與丙酮酸形成α-酮戊二酸和丙氨酸。

4.在生物活性物質代謝途徑中，谷氨酸本身就是興奮神經遞質，在腦、脊髓中廣泛存在，谷氨酸脫羧形成的γ-氨基丁酸是一種抑制性神經遞質，在生物體中廣泛存在。

5.在氨基酸合成途徑中，谷氨酸是合成谷氨醯胺、脯氨酸、精氨酸、賴氨酸的重要前體。

6.在鳥氨酸循環（尿素合成）途徑中，線粒體中的谷氨酸脫氫酶將谷氨酸的氨基脫下，為氨甲醯磷酸的合成提供游離的氨；細胞質中的穀草轉氨酶把谷氨酸的氨基轉移給草醯乙酸，草醯乙酸再形成天冬氨酸進入鳥氨酸循環，谷氨酸為循環間接提供第二個氨基。

6. 谷氨酸的化學式，有啥用途

谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內含兩個羧基，化學名稱為α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，微溶於水，而溶於鹽酸溶液，等電點3.22。大量存在於谷類蛋白質中，動物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應中文名稱：谷氨酸
英文名稱：glutamic acid
其它名稱：L-2-Aminoglutaric acid, H-Glu-OH, L-glutamic acid, L(+)-glutamic acid, H-L-Glu-OH, S-2-Aminopentanedioic acid
分子式：C5H9NO4
分子量：147.13076
CAS RN：56-86-0
熔點：205℃
醫學上谷氨酸主要用於治療肝性昏迷，還用於改善兒童智力發育。食品工業上，味精是常用的儀器增鮮劑，其主要成分是谷氨酸鈉鹽。過去生產味精主要用小麥麵筋（谷蛋白）水解法進行，現改用微生物發酵法來進行大規模生產。
谷氨酸是生物機體內氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。L－谷氨酸是蛋白質的主要構成成分，谷氨酸鹽在自然界普遍存在的。多種食品以及人體內都含有谷氨酸鹽，它即是蛋白質或肽的結構氨基酸之一，又是游離氨基酸，L型氨基酸美味較濃。
L－谷氨酸 又名「麩酸」或寫作「夫酸」，發酵製造L－谷氨酸是以糖質為原料經微生物發酵，採用「等電點提取」加上「離子交換樹脂」分離的方法而製得。

任何食品的食用都要適量，並非多多益善，過量的食用，自然於健康無益。1987年2月16日至25日，在荷蘭海牙的聯合國糧農組織和世界衛生組織食品添加劑專家聯合委員會第19次會議上，根據對味精各種毒理性實驗的綜合評價結果作出了結論，即味精作為風味增強劑，食用是安全的，宣布取消對味精的食用限量，確認了味精是一種安全可靠的食品添加劑。就營養價值而言，味精是谷氨酸的單鈉鹽，谷氨酸是構成蛋白質的氨基酸之一，是人體和動物的重要營養物質，具有特殊的生理作用。1975年美國營養和食品工藝學詞典記載，在空腹時食用味精25毫克/公斤體重，25-35分鍾後就發生頭痛、出汗、惡心、體軟、口渴、面頰潮紅、腹部疼痛等症狀，但這些症狀一般在數小時之內就會消失，所以在空腹時不要吃味精。谷氨酸及谷氨酸鈉的分解物質中含有很強的變異原物質，如果將植物油與味精混在一起，加熱約20分鍾，變異原物質會進一步增加。因此在烹調時味精不宜在高溫的炒菜過程中添加，而應在烹調終了時加入作調味用。

7. 離子交換法提取的谷氨酸怎麼結晶呢

離子交換法提取谷氨酸是利用離子交換樹脂對發酵液中谷氨酸與其它同性離子吸附能力的差別 將這些離子選擇性地吸附到樹脂上 然後用洗脫劑先後洗脫 從而得到谷氨酸
谷氨酸是一種兩性電解質 其等電點 為pH3.22.當pH^3.2時 谷氨酸帶正電荷 呈陽離子狀態 它能被陽離子交換樹脂交換吸附
三 儀器與試劑（一）實驗器材 （1）玻璃層析柱 （2）試管 （3）移液管 （4）恆壓洗脫瓶 （5）部分收集器 （6）水浴鍋 （7）分光光度計 （8）電爐
（二）材料與試劑（1）苯乙烯磺酸鈉型樹脂（100～200目）（2）2mo1/L鹽酸溶液（3）2mo1/L氫氧化鈉溶液（4）標准氨基酸溶液 將天門冬氨酸和賴氨酸分別配成2mg/mL的0.1m1/L鹽酸溶液（5）顯色劑。2克水茚三酮溶於95%乙醇中 加水至100毫升
四 操作步驟
（1）樹脂的准備 樹脂過夜㓎泡 使樹脂膨脹 加2mo1/L NaOH至上述樹脂中攪拌2號傾棄鹼液 用蒸餾水洗滌至中性 加25m1 12mo1/L HC1攪拌2h 傾棄酸液 用蒸餾水充洗滌樹脂至中性
（2）層析柱的准備 將強酸性陽離子交換樹脂用HC1處理成H*型後洗至中性 攪拌1小時後裝入層析柱 使之自然降沉到一定高度
（3）加樣分離 將液面緩慢放至貼近層析柱表面 由柱上端仔細加入pH4.5的發酵液離心液3毫升 同時開始收集流出液 每管收集1毫升 測量收集液pH 洗脫液加入速度控制在0.5m1/mim 當樣品液彎月面靠近樹脂頂端時 立即加入發酵液 如此重復 不斷測量收集液的PH值 直至樹脂吸附飽和
（4）洗脫 加樣完畢後 用滴管小心注入60·C4%（或2%）氫氧化鈉溶液（切勿攪動床面）用試管收集洗脫液 每管收集1毫升 同時測量收集液pH 直至收集液

8. 微生物發酵產物離子交換提取法原理

90、穩態：神經系統、體液和免疫系統調節下，內環境的相對穩定
溫度、pH、滲透壓，水、無機鹽、血糖等化學物質含量
血漿 7.35—7.45 緩沖對 NaHCO3/H2CO3 Na2HPO4/NaH2PO4
2/3細胞內液 組織液

91、65%體液 1/3細胞外液 血漿 淋巴
（內環境） 不是血液 血液>血漿>血清
食物 排尿
92、體內水來源 飲水 水排出途徑 出汗 皮膚
代謝水（有氧呼吸）面蟲、駱駝 呼氣 肺
（氨基酸脫水縮合） 排遺 消化道
93、K不吃也排 不經過出汗排
腎上腺分泌醛固酮（固醇） 保Na排K
高溫工作、重體力勞動、嘔吐、腹瀉→→應特別注意補充足夠的水、Na（食鹽）
細胞外液滲透壓下降，出現四肢發冷、血壓下降、心率加快
K對細胞內液細胞滲透壓起決定作用，維持心肌緊張、心肌正常興奮性 K心
94、血糖三來源（食物、分解、轉化） 三去向
糖的主要功能：供能
胰島素 唯一降血糖激素；增加糖的去路，減少糖的來源 胰高血糖素、 腎上腺素 升血糖
胰高血糖素促進胰島素分泌，胰島素卻抑制胰高血糖素分泌
血 糖 升 高
↓ ↑ ↑
下丘腦某區域→胰島B細胞 胰高血糖素↑ 腎上腺素↑
↓ ↑ ↑
胰島素↑ 胰島A細胞 腎上腺髓質
↓ ↑ ↑ 下丘腦另一區域
血 糖 降 低
<50-60 低早 <45 低晚 >130高 >160-180糖尿
一次性攝糖過多，暫時尿糖 持續糖尿不一定糖尿病，如腎炎重吸收不行
糖尿病 血糖高且有糖尿 驗尿驗血 三多一少症狀？
不吃少吃多吃含膳食纖維多的粗糧和蔬菜
95、營養物質：
蛋白質不足：嬰幼兒、兒童、少年生長發育遲緩、體重過輕 成年人浮腫
提供能量
營養物質功能 提供構建和修復機體組織的物質
提供調節機體生理功能的物質
維生素：維持機體新陳代謝、某些特殊生理功能

VA：夜盲症
維生素 VB：腳氣病
VC：壞血病
VD：佝僂病、骨軟化病、骨質疏鬆症
96、溫度感受器分為冷覺感受器和溫覺感受器（分布皮膚、粘膜、內臟器官）
體溫來自代謝釋放熱量（不是ATP提供），體溫恆定是產熱量，散熱量動態平衡結果
寒冷 炎熱
↓ ↓
皮膚冷覺感受器 溫覺感受器 血管
↓傳入神經 ↓ 立毛肌
下丘腦體溫調節中樞 下丘腦 骨骼肌
傳出神經 ↓ 汗
皮膚血管收縮 骨骼肌戰粟（產能特多） 血管舒張
皮膚立毛肌收縮 皮膚立毛肌收縮 汗液分泌增多
↓雞皮疙瘩 腎上腺素↑
縮小汗毛孔 甲狀泉激素↑
減少散熱 增加產熱 散熱量增加 不能減少產熱
調節水分、血糖、體溫
97、下丘腦 分泌激素：促激素釋放激素 抗利尿激素
感受刺激：下丘腦滲透壓感受器
傳導興奮：產生渴覺
第一道防線：皮膚、粘膜等
非特異性免疫（先天免疫）第二道防線：體液中殺菌物質、吞噬細胞
98、免疫 特異性免疫（獲得性免疫） 第三道防線：體液免疫和細胞免疫
在特異性免疫中發揮免疫作用的主要是淋巴細胞
淋巴細胞的起源和分化：胸腺—T 骨髓—B
免疫細胞：B、T
免疫系統的物質基礎 免疫器官：扁桃體、淋巴結、脾
免疫物質：抗體、淋巴因子（白介素、干擾素）
99、抗原特點：①一般異物性 但也有例外：如癌細胞、損傷或衰老的細胞
②大分子性
③特異性 抗原決定簇（病毒的衣殼）
100、體液免疫： 記憶細胞
↓ ↓再次受相同抗原刺激
抗原→→吞噬細胞→→T細胞→→B細胞→→→效應B細胞→→→抗體
↑ （攝取處理） （呈遞） （識別）
感應階段 反應階段 效應階段
效應B細胞產生：抗體(免疫球蛋白)、抗毒素、凝集素
效應T細胞產生：淋巴因子、干擾素、白細胞介素
識別抗原：B細胞、效應T細胞、記憶B/T
效應B細胞獲得有三途徑（直接、間接、記憶）
記憶細胞受相同抗原再次刺激後引起的二次免疫反應：更迅速、更強
再次接受過敏原（概念）
過敏反應 抗體分布 細胞表面
組織胺：體液調節
101、免疫失調引起的疾病 自身免疫疾病：風濕…類風濕…系統性紅斑狼瘡
先天性：先天性胸腺發育不全
免疫缺陷病 獲得性：艾滋病、肺炎、氣管炎
（人類免疫缺陷病毒） HIV↓攻擊T細胞
（AIDS） 獲得性免疫缺陷綜合症
102、色素吸收、傳遞、轉換光能 色素不能儲存光能
蛋白質、氨基酸也不能儲存
少數特殊狀態葉綠素a 最終電子供體：水
高能量、易失電子 光能→ 電能 最終電子受體:NADP+
103、C4植物：玉米、高梁、甘庶、莧菜
既C3又C4 CO2固定能力強 先CO2+C3→C4
C3、C4葉肉細胞都含正常葉綠體
選修 C3維管束鞘細胞無葉綠體
圖 C4維管束鞘細胞含無基粒的葉綠體 不進行光反應
(P29) C4植物花環型結構 里圈：維管束鞘細胞 外圈：部分葉肉細胞
降低呼吸消耗 增加凈光合量
104、提高產量 延長光合作用時間 光：光質、強度、長短
提高農作物對 增大光合作用面積 溫度：影響酶的活性
光能利用率 提高光合作用效率 水
礦質元素 N、P、K、Mg
CO2 農家肥、CO2發生器
105、生物固氮：N2 → NH3
根瘤菌的特異性：蠶豆根瘤菌侵入蠶豆、菜豆、豇豆；大豆根瘤菌侵入大豆。
N素
根瘤菌 有機物 豆科植物 異養需氧
共生固氮菌 根瘤 薄壁細胞 愈傷組織
固氮菌 自生≠自養 根瘤菌拌種 豆科植物綠肥
自生固氮菌：圓褐固氮菌（固氮+激素）
生物固氮（主：根瘤菌） 工業固氮 高能固氮
106、N循環 硝化、反硝化、氨化作用
反硝化：氧氣不足NO3-→N2
自生固氮菌的分離原理：無氮培養基對固氮菌的選擇生長
物質基礎：線粒體、葉綠體中的DNA（質基因）
…線粒體
107、細胞質遺傳 典型代表 …葉綠體 花斑植株→三種
特點 母系遺傳（受精卵中的細胞質幾乎全來自卵細胞）
後代性狀不出現一定分離比
（形成配子時，質基因不均等分配）
編碼區：編碼蛋白質 連續的
原核細胞 非編碼區 編碼區上游：RNA聚合酶結合位點
基因結構 調控 編碼區下游
108、基因的結構 真核細胞 非編碼區
基因結構 編碼區 內含子：非編碼序列
外顯子：能編碼蛋白質內含子>外顯子
原核基因無外顯子內含子之說
主要分布於微生物
剪刀：限制性內切酶 特異性（專一性）
（200多種） 獲得粘性末端
109、基因的操作工具 針線：DNA連接酶：扶手（磷酸二脂鍵）不是踏板（氫鍵）
條件①復制保存②多切點③標記基因
種類：質粒、病毒
運輸工具：運載體 ①染色體外小型環狀DNA
②存在於細菌、酵母菌
質粒特點 ③質粒是常用的運載體
④最常用：大腸桿菌
⑤對宿主細胞的生存無
基因工程 (基因拼接技術、DNA重組技術、轉基因技術) 決定性作用
直接分離 常用鳥槍法
提取目的基因 人工合成（反轉錄法、根據已知AA序列合成DNA）
目的基因與運載體結合 同一種限制酶
110、基因操作步驟 將目的基因導入受體細胞→細菌、酵母菌、動植物
CaCl2處理細胞壁 （ 受精卵好 繁殖速度快）
目的基因的檢測和表達：標記基因、目的基因是否表達？
逆轉錄 鹼基互補配對
mRNA 單鏈DNA 雙鏈DNA
推測 推測 合成
氨基酸序列 mRNA序列 DNA鹼基序列 目的基因
葯（胰島素、干擾素、白細胞介素、乙肝疫苗）
111、基因工程的成果 治病：基因診斷與基因治療（基因替換）
新品種（轉基因） 食品工業（食物）
環境監測（DNA分子雜交 探針）
生物固氮、基因診斷、基因治療、單細胞蛋白（微生物菌體本身）、
單克隆抗體、生物導彈（單抗+抗癌葯物）
112、 間接聯系 核心 核膜
高爾基體 內質網 細胞膜
線粒體膜
間接（具膜小泡） （內吞外排說明雙向）
分泌蛋白：抗體、蛋白質類激素、胞外酶（消化酶）等分泌到細胞外
粗面內質網上的核糖體 內質網運輸加工 高爾基體加工 成熟蛋白質 胞外
113、生物膜系統（不等於生物膜）：細胞膜、核膜及由膜圍繞而成的細胞器
離體→營養物質+激素 適宜溫度+無菌
植物組織培養 離體→愈傷組織→根芽（胚狀體）→植物體
選無病毒 尖（生長點） 紫草素
114、植物細胞工程 兩種不同→雜種細胞→新植物體
植物體細胞 去掉細胞壁→原生質體→雜種細胞→新植物體
雜交 種間存在生殖隔離 不能有性雜交
好處：克服遠源雜交不親和障礙 培育新品種
是其它動物細胞工程技術的基礎
動物細胞培養 液體培養基：動物血清
115、 動 取自動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織
物 用胰蛋白酶處理
細 原代培養→傳代培養（細胞株→細胞系 遺傳物質發生改變）
胞 滅活的病毒做誘導劑+物理、化學方法
工 動物細胞融合 最重要用途：制備單克隆抗體
程 理論基礎：細胞膜的流動性
單克隆抗體→指單個B淋巴細胞經克隆形成的細胞群產生的化學性質單一、特異性強的抗體（優點：特異性強、靈敏度高）。每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體（共百萬種） *雜交瘤細胞 *生物導彈
116、微生物包含了除植物界和動物界以外的所有生物
質粒（小型環狀DNA）控制抗葯性、固氮、抗生素生成
核區（大型環狀DNA）控制主要遺傳性狀 有的細菌有莢膜、芽孢、鞭毛
碳源：無機/有機碳源 自養/異養
117、 微生物生長 氮源：加不加額外的氮源
所需的營養物質 生長因子：（維生素、氨基酸、鹼基→構成酶和核酸）
水：
無機鹽：
固體培養基：分離、鑒定、計數
物理性質 半固體培養基：運動、保藏菌種
液體培養基：工業生產
118、培養基 天然培養基：工業生產
化學性質 合成培養基：分類鑒定
選擇培養基 青黴素→選出酵母菌、黴菌等真菌
用途 NaCl：金黃色葡萄球菌
鑒定培養基：伊紅美藍→大腸桿菌→深紫色和金屬光澤
自己設計實驗：把混合在一起的圓褐固氮菌、硝化細菌、大腸桿菌區分開，並篩選純種。

酶合成的調節 誘導酶：基因和誘導物控制
119、微生物代謝調節 酶活性的調節 結構改變 可逆 快速 准確
必需物質，一直產生 氨基酸、核苷酸、維生素
初級代謝產物 無種的特異性 多糖、脂類
120、代謝產物 非必需物質，一定階段 抗生素、毒素
次級代謝產物 有種的特異性 四素 色素、激素
121、微生物群體生長曲線： 3

2 4
1

（1）調整期：代謝活躍，開始合成誘導酶 初級代謝產物收獲的最佳時期
（2）對數期：形態和生理特性穩定，代謝旺盛；科研用菌種，接種最佳時期
（3）穩定期：次級代謝產物收獲最佳時期，芽孢生成（種內斗爭最劇烈）
及時補充營養物質，可以延長穩定期
（4）衰亡期：多種形態，出現畸形，釋放次級代謝產物 生存環境惡劣
與無機環境斗爭最激烈的是4衰亡期。
營養物質消耗有害代謝產物積累PH不適宜導致3.4時期的出現。
注意：前三個時期類似「S」型增長曲線，但是多了衰亡期
122、影響微生物生活的環境因素
PH值：影響酶的活性、細胞膜的穩定性，從而影響微生物對營養物質的吸收
溫度：影響酶和蛋白質的活性
O2濃度：產甲烷桿菌
123、高壓蒸汽滅菌法：1/5、1/2、2/3、75% 由里向外、細密、不重復
溶化後分裝前必須要 調節pH
細菌培養的過程：培養基的配製→滅菌→擱置斜面→接種→培養觀察
實例：谷氨酸發酵（黃色短桿菌、谷氨酸棒狀桿菌）
概念：
菌種選育：誘變育種、基因工程、細胞工程
培養基的配製：成分、比例，pH適宜
124、發酵工程 內容 滅菌：去除雜菌
擴大培養和接種：菌種多次培養達到一定數量
發酵過程：（中心階段）控制各種條件，生產發酵產品
分離提純 菌體：過濾、沉澱（單細胞蛋白即微生物菌體本身）
代謝產物：蒸餾、萃取、離子交換
應用 醫葯工業：生產葯品和基因工程葯品
食品工業：傳統發酵產品、食品添加劑、單細胞蛋白等
125、 C/N=4/1 菌體大量繁殖但產生的谷氨酸少(P79)
記住 C/N=3/1 菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增
溶氧不足： 產生乳酸或琥珀酸
pH呈酸性： 產生乙醯谷氨醯胺（P95）
專家提供：

9. 谷氨酸的作用是什麼，有哪些用途

谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內含兩個羧基，化學名稱為α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，微溶於水，而溶於鹽酸溶液，等電點3.22。大量存在於谷類蛋白質中，動物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。 醫學上谷氨酸主要用於治療肝性昏迷，還用於改善兒童智力發育。食品工業上，味精是常用的儀器增鮮劑，其主要成分是谷氨酸鈉鹽。過去生產味精主要用小麥麵筋（谷蛋白）水解法進行，現改用微生物發酵法來進行大規模生產。 谷氨酸是生物機體內氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。L－谷氨酸是蛋白質的主要構成成分，谷氨酸鹽在自然界普遍存在的。多種食品以及人體內都含有谷氨酸鹽，它即是蛋白質或肽的結構氨基酸之一，又是游離氨基酸，L型氨基酸美味較濃。 L－谷氨酸 又名「麩酸」或寫作「夫酸」，發酵製造L－谷氨酸是以糖質為原料經微生物發酵，採用「等電點提取」加上「離子交換樹脂」分離的方法而製得。 γ-聚谷氨酸γ-PGA具有良好的生物親和性和生物降解性，作為葯物載體可提供葯物緩釋性、靶向性，提高葯物水溶性，降低葯物不良反應，從而提高葯物療效。 γ-聚谷氨酸γ–PGA及γ–PGAHydrogel應用於化妝保養品上的功能 1.機能型長效保濕，幫助皮膚抵抗乾燥環境。 2.增加皮膚的彈性，增進皮膚滑嫩觸感。 3.抑制皮膚黑色素生成。 4.維持皮膚健康pH值。 γ-聚谷氨酸γ–PGA也可以用在食品工業上 可以防止食品老化、不易軟化、增強質地、維持外形，可以用作各種食品的苦味驅除劑、保健食品、食品防腐劑、作為食品添加劑具有改善食品口感、食品品質和色、香、味等效果

10. 用強酸性型陽離子樹脂分離谷氨酸與賴氨酸誰先流出

谷氨酸先流出，根據離子交換層析的原理，強酸性的陽離子樹脂有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。賴氨酸帶正電，被其吸附，谷氨酸帶負電，相互排斥，則隨洗脫液先流出。