生化反应工程试题

1、生化反应工程试题（总5页）-本页仅作为文档封面使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-（1）微生物的热阻：微生物对热的抵抗力称为热阻。是指微生 物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时 间。表征不同微生物对热抵抗能力强弱的指标。（2）有效电子数：1摩尔碳源完全氧化时，所需的氧的摩尔数 的4倍，称为该基质的有效电子数。（3）kLa：以©-0为推动力的体积溶氧系数（hj（4）混合：指的是相同停留时间、不同空间位置的物料之间的 一种以达到均匀状态为目的过程。（5）停留时间：指反应物料从进入反应器时算起，至离开反应 器时为止所经历的时间。）（6）写出定义式：细胞生

2、长得率Yx/s二生成细胞的质量（干重）/消耗底物的 质量s = p选择性'心（S°-S）1.何为生化工程，生化工程的研究内容有哪些？生化工程全称是生物化学工程（BiochemicalEngineering）,是为生物技术服务的化学工程。它是利用化学工 程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成 为生物反应过程的一门学科，是生物化学与工程学相互渗透所形 成的一门新学科。它应用工程学这一实践技术，以生物体细胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细胞）作为研究的主角、生 物化学作为理论基础，从动态、定量、微观的角度，广泛而深刻 地揭示了生物工业的过程。所以生化工程是化学工

3、程的一个分 支，也是生物工程的一个重要组成部分。具体的研究内容： 原料预处理：即底物（酶催化反应中的作用物）或培养 基（发酵过程中的底物及营养物，也称营养基质）的制备过程，包 括原料的物理、化学加工和灭菌过程。 生物催化剂的制备：生物催化剂是指游离或固定化的活细 胞或酶，微生物是最常用的活细胞催化剂，酶催化剂则从细胞中 提取出来。 生物反应的主体设备：即生物反应器，凡反应中采用整体 微生物细胞时，反应器则称发酵罐；凡采用酶催化剂时，则称为 酶反应器。另还有适用于动植物细胞大量培养的装置。 生物化工产品的分离和精制：这一部分常称下游加工，是生化 分离工程的主要内容。主要探讨生化工业中生物制品分离

4、和纯化 的工程技术，以及生化分离过程中一些主要的分离单元操作和分 离工程领域的新技术。2请采用稳态法推导米氏方程。答：对单底物酶促反应STP,根据酶一底物中间复合物假 说，其反应机制可表示为：E + S ES > E + P下面采用稳态法推导其动力学方程。几点假设：(1) Cs»Ce,中间复合物ES的形成不会降低CSo(2) 不考虑E + POEP这个可逆反应。(3) CS»CE中间复合物ES-经分解，产生的游离酶立即 与底物结合，使中间复合物ES浓度保持衡定，即根据稳态法假设建立动力学方程:= kCECs -kCES f =0Ceo = Ce + Ces解之，得kg

5、CEo'sk、+ k，小&贝 |J r =K,”+C$3简述双膜理论的基本观点。答：双膜理论的基本观点为：(1) 在气液两个流体相间存在界面，界面两旁具有两层稳定 的薄膜，即气膜和液膜，这两层稳定的薄膜在任何流体动力学条 件下，均呈滞流状态；(2) 在气液界面上，两相的浓度总是相互平衡，空气中氧的 浓度与溶解在液体中的氧的浓度处于平衡状态，即界面上不存在 氧传递阻力。(3) 在两膜以外的气液两相的主流中，由于液体充分流动， 氧的浓度基本上是均匀的，也就是说无任创传质阻力，因此，氧 由气相主体到液相主体所遇到阻力存在于两层滞流膜中。4在某种水解酶的作用下葡萄糖-6-硫酸可以分解为

6、葡萄糖和硫 酸。在一定的酶浓度下，测得M-M方程中的参数Km= X 10' mol/l, rTOX=3X10_7niol/(l min)。对该反应,半乳糖-6-硫酸是 竞争性抑制剂。当 Cs=2X 10 moI/1 , CF1 X10'5mol/I 时，测 得反应速率rsl= X 10 mo I / (I min)o试求心和值。解：由题意可得：a _s15x10_9 = 3x10- x2xlO-kntl +2xlO'5kn!l =3.98xlO3mol/L5 = 5 (1 + J) = 6.7 x 10-4 (1 += 3.98x 10K、k, =2.02xl0-7mo

7、l/L 5乙醇为基质，好氧培养酵母，反应式为CH5OH + aO +bNH? t cCH、75A0 l5O05 +dCO +eHO 呼吸商RQ = 0.6。求系数a、b、c、dx eo解：已知RQ=- = 0.6a根据元素平衡式，有C： 2 = c + dH： 6 + 3Z? = 1.75c + 2e0：1 + 2a = 0.5c + 2d + eN： Z? = 0.15C联立气5）式求解，得d=所以，反应式为6采用合成培养基，在1*生物反应器中进行大肠杆菌分批培 养，菌体的生长变化可利用Monod方程描述，已知pmix =0.93勺严,心=0.7 lkg/nF,基质初始浓度为5（kg/F, 菌体初始浓度X。=O.lk/myx/s = 0.6kg/kg （以细胞/基质 计），求当80%的基质已反应时所需时间。解：根据菌体得率的定义v _x-x。X" So-S80%基质已反应时菌体浓度X = X（）+ 仪小（S。一S） = 0.1 + 0.6x50x80% = 24.1（/卫）80%基质已反应时基质浓度S = 50（l-x） = 50x （1-80%） = 10（焙/F）所以在整个反应过程中，S»Ks，