生化工程復(fù)習(xí)題

1、生化工程復(fù)習(xí)題重點知識點：第一章 培養(yǎng)基滅菌1 比熱死亡速率常熟k，與熱滅死活化能的e之間的關(guān)系，與滅菌難易程度之間的關(guān)系。2 會利用滅菌公式進(jìn)行計算。3 滅菌程度的概念，高溫短時滅菌的機(jī)理。第二章、空氣除菌1、 空氣除菌的目的及重要性。2、 幾種常用的空氣予處理流程，各流程的優(yōu)缺點和適用場合。3、 絕對過濾介質(zhì)和深層過濾介質(zhì)。4、 深層過濾除菌過程中主要的過濾機(jī)理。第四章 通氣與攪拌1比耗氧速率，什么是攝氧率，二者的關(guān)系2臨界溶氧濃度，如何測定方法。是否所有的好氧培養(yǎng)過程都必需控制溶氧濃度在臨界溶氧濃度以上？3氧的滿足度？4 雙膜理論的基本論點是什么？什么是液膜控制？什么是氣膜控制？5 什么

2、是體積溶氧速率？6亞硫酸鹽氧化法測定kla的原理。動態(tài)法測量kla的原理和方法。氧衡算法測量kla的原理。6 不通氣和通氣條件下發(fā)酵罐的攪拌器軸功率的計算方法。7 什么是非牛頓性流體？幾種典型的非牛頓流體的流變學(xué)特性是什么？表觀粘度如何定義？8 非牛頓型流體的攪拌功率如何計算？9 kla與設(shè)備參數(shù)及操作變數(shù)之間的關(guān)系式有何用途？判定這類關(guān)系式用途是否廣泛的標(biāo)準(zhǔn)是什么？10調(diào)節(jié)生物反應(yīng)器氧傳遞速率及kla的途徑有那些？第四章 生化反應(yīng)器1、 生物反應(yīng)器設(shè)計的目標(biāo)是什么？2、 生物反應(yīng)器設(shè)計和操作的限制因素有那些？ 3、 生物反應(yīng)器開發(fā)的趨勢和方向。4、 生物反應(yīng)器有哪幾種操作方式？各如何操作？

3、5、 好氧機(jī)械攪拌罐式反應(yīng)器有哪幾種基本形式？各自的結(jié)構(gòu)特點如何？ 6、 動物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器有哪幾種形式？舉出一個例子進(jìn)行描述。7、 植物細(xì)胞培養(yǎng)的特點是什么？常用什么類型的生物反應(yīng)器？第五章 生物反應(yīng)器的比擬放大1、 空氣流量放大有那些方法？各自的特點是什么？會利用三種放大方法進(jìn)行空氣流量的放大。2、 攪拌功率及攪拌轉(zhuǎn)數(shù)放大有那些方法？第六章 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及動力學(xué)1、 解釋yx/s、yc、yatp。2、 建立微生物反應(yīng)動力學(xué)模型時，模型的簡化需考慮那些方面的內(nèi)容？3、 什么是微生物的均衡生長？什么是結(jié)構(gòu)模型？4、 反應(yīng)速率有哪兩種定義？有什么聯(lián)系？5、 分批培養(yǎng)、分批補(bǔ)料培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)各是怎

4、樣的操作方式？6、 縮短微生物間歇培養(yǎng)遲緩期的方法有那些？7、 什么是微生物的比生長速率？微生物間歇培養(yǎng)各階段的比生長速率如何變化？8、 monod方程是描述什么的？什么是限制性底物？9、 微生物生長動力學(xué)常數(shù)如何測定？10、 莫諾方程是否可以描述所有的微生物生長過程？11、 微生物的生長和代謝產(chǎn)物的生成有幾種類型的關(guān)聯(lián)？分別說明。12、 何為單級恒化器？13、 用單級恒化器連續(xù)培養(yǎng)酵母時，最大生產(chǎn)強(qiáng)度如何求算？14、 多級連續(xù)培養(yǎng)有什么優(yōu)點？15、 在多級連續(xù)培養(yǎng)中，前一級反應(yīng)器和后一級反應(yīng)器中的底物濃度、菌體的比生長速率、菌體濃度、產(chǎn)物濃度有什么變化？16、 有細(xì)胞回流的單級連續(xù)培養(yǎng)是怎樣

5、的操作方式？與單級恒化器相比有什么優(yōu)點？17、 連續(xù)培養(yǎng)有那些應(yīng)用？18、 補(bǔ)料分批培養(yǎng)適用與什么情況？第七章 固定化酶、固定化細(xì)胞1、 酶和細(xì)胞的固定化有那些方法？對這些方法加以說明？2、 酶和細(xì)胞固定化后，性質(zhì)發(fā)生那些變化？3、 舉出一個固定化酶或固定化細(xì)胞的實例。4、 酶固定化以后性質(zhì)發(fā)生變化的可能原因有那些？5、 酶反應(yīng)器的重要操作參數(shù)有那些？分別說明。6、 底物抑制和產(chǎn)物抑制分別對那種反應(yīng)器（cstr和pfr）的抑制作用強(qiáng)烈？7、 在操作上有那些方法可減弱酶反應(yīng)器的底物抑制和產(chǎn)物抑制效應(yīng)？8、 固定化酶和固定化細(xì)胞反應(yīng)器主要有哪幾種？操作特點是什么？9、 一、判斷10、 培養(yǎng)基中微生

6、物受熱死亡的速率與殘存的微生物數(shù)量成正比，因此培養(yǎng)基中微生物越多，達(dá)到滅菌要求所需時間越短。11、 深層過濾除菌的設(shè)計要以總過濾效果的最高點為設(shè)計點。12、 細(xì)胞的比耗氧速率隨溶氧濃度的增加而升高，因此在培養(yǎng)過程中要使溶氧濃度達(dá)到或者接近飽和溶氧濃度才能使細(xì)胞代謝正常進(jìn)行。13、 以空氣直線流速相同原則進(jìn)行空氣流量放大時，放大后單位體積培養(yǎng)液在單位時間內(nèi)通入的空氣量會增加。 14、 動物細(xì)胞固定化培養(yǎng)是將動物細(xì)胞與水不溶性載體結(jié)合起來進(jìn)行培養(yǎng)，只能適用于貼壁依賴性細(xì)胞。15、 發(fā)酵液隨著離開攪拌器的距離增大粘度上升，則該發(fā)酵液是擬塑性流體。16、 攪拌反應(yīng)器中擋板的作用是防止湍流在攪拌反應(yīng)器中

7、出現(xiàn)。17、 8. 莫諾方程描述的是微生物細(xì)胞數(shù)量與底物利用之間的關(guān)系。18、 9. 同一攪拌器在相同的轉(zhuǎn)速下，通氣比不通氣時輸入液體的功率低。19、 10. 細(xì)胞在分批培養(yǎng)過程中所處的環(huán)境時刻在變化，不能自始至終處于最優(yōu)條件，在此意義上分批培養(yǎng)不是好的操作方式。20、21、 二、填空題（每空1分，共0空0分）22、 生物反應(yīng)器空氣流量一般有兩種表示方法：1.以單位培養(yǎng)液在單位時間內(nèi)通入的空氣量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）來表示, 2. 以操作狀態(tài)下的空氣直線速度vs表示 。23、 對發(fā)酵罐進(jìn)行比擬放大，已知=64，d2=4d1，p2=2p1，用空氣的截面直線速度相等作為放大的基準(zhǔn)，則放大前后(vvm)之比為

8、21 。24、 3. 增加流加物料的進(jìn)液點是縮短大型反應(yīng)器 混合時間 的有效方法。25、 4.以恒定的攪拌葉輪端線速度作為放大原則或者校正原則，其目的是保護(hù)菌體生長 。26、 5. 固定化酶使用時的半衰期是指 酶活力降低一半的使用時間。27、 7. 發(fā)酵產(chǎn)物的生成速率與菌體生長速率之間大致存在三種不同類型的關(guān)聯(lián)，它們是 生長偶聯(lián)型 、 混合生長偶聯(lián)型 和 非生長偶聯(lián)型 。28、 9. 反應(yīng)器的d/h越小，越接近全混流cstr型理想反應(yīng)器，反應(yīng)器的d/h越大，越接近 活塞流pfr 型理想反應(yīng)器。29、 10. 空氣過濾器操作時，被認(rèn)為捕集空氣中雜菌和塵埃效率高的三個機(jī)制是 慣性沖撞 、 攔截 和

9、 布朗擴(kuò)散。30、 11. 連續(xù)培養(yǎng)時微生物在葡萄糖中的生長符合莫諾方程，m=0.5 h-1，ks=0.1g/l，d=0.4h-1，則在穩(wěn)態(tài)時微生物的比生長速率為 0.4h-1 ，流出物中葡萄糖的濃度為0.4g/l 。31、 12發(fā)酵罐比擬放大時需要確定的操作參數(shù)主要是空氣流量、 攪拌轉(zhuǎn)速 和攪拌功率，需要確定的幾何尺寸主要是反應(yīng)器的 直徑和高度 。32、 13. 連續(xù)發(fā)酵體系中，kla=3s-1，氧氣的飽和濃度c*=5ppm，假設(shè)在發(fā)酵液中溶解的氧氣完全被利用，即發(fā)酵液中完全沒有氧氣，則氧氣的傳遞速率是 15 mg/ls 。33、 14. pg的含義是 通氣時發(fā)酵罐的攪拌軸功率 。34、 1

10、.返混現(xiàn)象35、 反應(yīng)器中停留時間不同的物料之間的混合稱為返混。36、 2.pfr模型37、 活塞流反應(yīng)器，指反應(yīng)器中物料的流動狀況滿足活塞流假設(shè)，通過反應(yīng)器的物料沿同一方向以相同的速度向前流動，在流動方向上沒有物料返混，所有物料在反應(yīng)器中的停留時間都是相同的。38、 3.絕對過濾介質(zhì)39、 過濾介質(zhì)的空隙小于細(xì)菌和孢子，當(dāng)空氣通過時微生物被阻留在介質(zhì)的一側(cè)。40、 4. 沖出現(xiàn)象41、 連續(xù)培養(yǎng)過程中稀釋率大于臨界稀釋率dc，細(xì)胞的生長速率跟不上稀釋速率，反應(yīng)器中的細(xì)胞濃度不斷降低，最后細(xì)胞從反應(yīng)器中被洗出。42、 5. 細(xì)胞系43、 由原代培養(yǎng)產(chǎn)生的，能進(jìn)行無限次代培養(yǎng)的動植物細(xì)胞群稱做細(xì)

11、胞系。44、 1高溫短時滅菌的原因是什么？滅菌的兩個最主要的控制參數(shù)是什么？45、 培養(yǎng)基被加熱滅菌時，要求即達(dá)到滅菌的目的，同時又不破壞或較少破壞培養(yǎng)基中有用成分。由動力學(xué)分析知，微生物受熱死亡時的活化能一般要比營養(yǎng)成分熱分解的活化能大得多，這意味著當(dāng)溫度升高時，微生物死亡速率的增加，要比營養(yǎng)成分破壞速率的增加大得多。所以要采用高溫短時的滅菌方法。（3分）46、 滅菌的控制參數(shù)是溫度和時間。（2分）47、 2. 什么是半連續(xù)培養(yǎng)？半連續(xù)培養(yǎng)主要有哪兩種不同的方式？并說明細(xì)胞濃度和底物濃度的變化特點。48、 分批培養(yǎng)過程中，于對數(shù)生長期的中后期，出現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)限制或代謝副產(chǎn)物之前，取出部分營養(yǎng)液

12、。再補(bǔ)充新鮮的新鮮的培養(yǎng)液。這種反復(fù)將分批培養(yǎng)的培養(yǎng)液部分取出，重新又加入等量的新鮮培養(yǎng)基，使反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液的總體積保持不變的培養(yǎng)方式，叫做半連續(xù)培養(yǎng)（2分）49、 分為:主要有在取出部分培養(yǎng)液的同時同時取出部分細(xì)胞不取出細(xì)胞兩種方式。（1分）50、 特點：取出細(xì)胞的培養(yǎng)方式，細(xì)胞濃度和底物濃度呈上下反復(fù)變化特點。（1分） 不取出細(xì)胞的培養(yǎng)方式，細(xì)胞濃度一直升高，底物濃度呈上下反復(fù)變化特點。（1分）51、 3說明動態(tài)法測量kla的原理和方法52、 原理：53、 利用非穩(wěn)態(tài)時，溶氧濃度的變化速率等于溶入的氧濃度和耗氧濃度之差，即：dc/dt=kla（c*-c）- qo2 x 重排列上式：c=-

13、1/ kla（dc/dt + qo2 x）+ c54、 將非穩(wěn)態(tài)時溶氧濃度c對（dc/dt + qo2 x）作圖，可得一直線，此直線的斜率值即為- 1/ kla。（3分）55、 采用的方法是：56、 a：停止通氣，使發(fā)酵罐中的溶氧濃度下降。57、 b：恢復(fù)通氣（在溶氧濃度降到臨界溶氧濃度之前恢復(fù)通氣）。（2分）58、 4.雙膜理論基本論點是什么？59、 1）在氣液兩個流體間存在界面，在界面兩側(cè)各有一層穩(wěn)定的薄膜，即氣膜和液膜，均呈滯留狀態(tài)。（1分）60、 2）界面上不存在傳遞阻力，那么在兩相界面上，兩相濃度總是相互平衡的。（2分）61、 3）傳遞阻力都集中在氣膜和液膜之中。（2分）62、 5.

14、說明動物細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)和灌注培養(yǎng)的聯(lián)系和區(qū)別。63、 聯(lián)系：連續(xù)培養(yǎng)和灌注培養(yǎng)都是連續(xù)向反應(yīng)器中以一定的速度流加培養(yǎng)基，并以相同的流速排出舊的培養(yǎng)基，操作方式相同。（2分）64、 區(qū)別：連續(xù)培養(yǎng)模式排出培養(yǎng)基的同時也排出和培養(yǎng)液相同濃度的細(xì)胞；而灌注培養(yǎng)在排出舊培養(yǎng)液的時候不排除細(xì)胞或者排出少量的細(xì)胞。（3分）65、 6.酶和細(xì)胞的固定化有哪些方法，分別說明這些方法？ 66、 酶和細(xì)胞的固定化有載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法。（2分）67、 載體結(jié)合法是指將酶或細(xì)胞通過共價鍵、離子鍵、物理吸附等鍵合力固定到水不溶性載體上的方法。（1分）68、 交聯(lián)法是使酶或細(xì)胞與具有兩個以上官能團(tuán)的試劑（如戊二醛）

15、進(jìn)行反應(yīng)，應(yīng)用化學(xué)鍵把酶或細(xì)胞固定。 （1分）69、 包埋法是將酶包裹在凝膠微小格子內(nèi)，或是將酶包裹在半透性聚合物膜內(nèi)的固定化方法。 （1分）70、 7.生物反應(yīng)器空氣流量的放大原則有哪些？并說明這些放大原則的特點？ 71、 以單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則；以空氣直線流速相同的原則放大；以傳氧速率常數(shù)kla相同的原則放大。（2分）72、 第一個原則特點：vvm不變，vs增加。（1分）73、 第二個原則特點：vs不變，vvm減小。（1分）74、 第三個原則特點：vvm減小，但是減少倍數(shù)小于直線流速相同原則，vs增加，但是增加倍數(shù)小于單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則。（1分）75、76、7

16、7、 六、舉例論述溶氧濃度對細(xì)胞生長和產(chǎn)物生成影響的不一致性。（9分）78、 很多時候培養(yǎng)的目的是為了取得細(xì)胞而是為了獲得代謝產(chǎn)物，溶氧濃度對細(xì)胞生長和產(chǎn)物的生成影響可能是不同的，即對于細(xì)胞生長的最佳氧濃度和產(chǎn)物生成的影響可能是不同的，不一定就是生成產(chǎn)物的最佳氧濃度。如對于谷氨酸和天冬氨酸類氨基酸的生產(chǎn)，當(dāng)溶氧濃度低于臨界溶氧濃度時，氨基酸的生產(chǎn)量下降，（2分）但是對于苯丙氨酸，纈氨酸和亮氨酸的生產(chǎn)，則在低于臨界溶氧濃度時獲得最大生產(chǎn)能力。（2分）這是因為谷氨酸和天冬氨酸的生產(chǎn)是通過tca循環(huán)進(jìn)行的，而苯丙氨酸，纈氨酸和亮氨酸則是通過酵解產(chǎn)物丙酮酸而得到的，供氧充足時，三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物豐富，

17、因此谷氨酸和天冬氨酸的產(chǎn)量就高，供氧不足時，通過三羧酸循環(huán)的糖代謝受阻，因此有利于苯丙氨酸，纈氨酸和亮氨酸的生產(chǎn)。79、80、 七、論述生物反應(yīng)器開發(fā)的趨勢和未來方向。81、 1開發(fā)活力高和選擇性高的生物催化劑將繼續(xù)占主要地位。82、 主要途徑是利用基因工程技術(shù)改變酶的初級結(jié)構(gòu)，定向改造生物細(xì)胞，改進(jìn)酶和細(xì)胞的固定化技術(shù)，得到更多的酶活性回收，更長的使用壽命。83、 2改進(jìn)生物反應(yīng)器熱量、質(zhì)量傳遞的方法， 84、 隨生物催化劑比活力的提高，生物反應(yīng)器的性能受傳質(zhì)傳熱的限制就急需解決，必須改進(jìn)生物反應(yīng)器傳質(zhì)傳熱的方法和設(shè)施。85、 3. 生物反應(yīng)器正向大型化和自動化方向發(fā)展。86、 反應(yīng)器體積的

18、放大降低了操作成本，但大型反應(yīng)器的設(shè)計還存在一定的技術(shù)問題。 反應(yīng)器的自動檢測和控制系統(tǒng)使反應(yīng)器在最佳狀態(tài)下操作成為可能，近年來獲得廣泛重視，隨著生物工程的迅速發(fā)展，自動檢測和控制系統(tǒng)將會在生物工程中發(fā)揮越來越重要的作用。 （0.5分）87、 4一些特殊用途生物反應(yīng)器得到較快的應(yīng)用和開發(fā)。（1分）88、 例如，動物和植物細(xì)胞培養(yǎng)用反應(yīng)器，固體發(fā)酵反應(yīng)器，邊發(fā)酵邊分離的特殊反應(yīng)器都得到了不同程度的發(fā)展。（0.5分）89、90、 一、判斷（每小題1分，共10小題10分）91、 1.連續(xù)培養(yǎng)過程中細(xì)胞的比生長速率和稀釋率相同，因此稀釋率越高越好。（）92、 2對攪拌器轉(zhuǎn)速和軸功率進(jìn)行放大，無論采取哪

19、種放大原則，最終結(jié)果是相近的。（）93、 3利用三種原則來進(jìn)行空氣流量的放大時，放大后單位體積培養(yǎng)液在單位時間內(nèi)通入的空氣量都不會增加。（）94、 4. 建立kla與設(shè)備參數(shù)及操作變數(shù)之間關(guān)系式的重要性在于生物反應(yīng)器的比擬放大。（）95、 5莫諾方程描述的是細(xì)胞比生長速率與限制性底物濃度之間的關(guān)系。（）96、 6進(jìn)行攪拌轉(zhuǎn)速的放大時，只要保持kla相等或者p0/v相等，放大后就能符合工藝要求。（）97、 7. 連續(xù)反應(yīng)器中物料的平均停留時間用f/v來計算。（）98、 8植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，因此植物細(xì)胞耐受剪切力的能力要比微生物細(xì)胞強(qiáng)。（）99、 9相對過濾介質(zhì)的空隙大于細(xì)胞和孢子，過濾效果不好

20、，在實踐中很少用。（） 100、 10發(fā)酵液隨著離開攪拌器的距離增大粘度上升，則該發(fā)酵液是擬塑性流體。（）101、102、 二、填空題（每空1分，共0空0分）103、 1. 微生物的比熱死亡速率常數(shù)由溫度和 微生物的種類 和存在方式 兩個因素決定。104、 2. 銅綠單孢菌在以葡萄糖為生長限制性底物的培養(yǎng)基中最大比生長速率為0.8h-1，為保證菌體不被洗出，則稀釋率d 小于0.8h-1 。105、 3. 對發(fā)酵罐進(jìn)行比擬放大，已知=64，d2=4d1，p2=2p1，用空氣的截面直線速度相等作為放大的基準(zhǔn)，則放大前后(vvm)之比為21 。106、 4. yx/s是以消耗的基質(zhì)為基準(zhǔn)的 細(xì)胞得率

21、 。107、 5. 連續(xù)培養(yǎng)時微生物在葡萄糖中的生長符合莫諾方程，m=0.5 h-1，ks=0.1g/l，d=0.4h-1，則在穩(wěn)態(tài)時微生物的比生長速率為 0.4h-1 ，流出物中葡萄糖的濃度為0.4g/l 。108、 6. 用甲醇為原料生產(chǎn)scp時，為了解決甲醇混合時間較長，濃度分布不均造成的甲醇對生產(chǎn)菌株的生長抑制，可以采取的措施是：增加甲醇的噴嘴（增加甲醇的進(jìn)液點） 。109、 7. 動物細(xì)胞進(jìn)入衰亡期后會大量死亡，細(xì)胞死亡有兩條途徑： 細(xì)胞壞死 和 細(xì)胞凋亡（細(xì)胞程控死亡），在大規(guī)模培養(yǎng)生物反應(yīng)器中細(xì)胞的死亡大部分是由 細(xì)胞凋亡 所導(dǎo)致。110、 9. 對剪切力比較敏感的生產(chǎn)菌種，在進(jìn)

22、行攪拌轉(zhuǎn)速的放大時，要以恒定的葉輪端線速度 作為放大原則或者校正原則。111、 10. a物質(zhì)的熱滅反應(yīng)活化能e=96232j/mol，b物質(zhì)的熱滅反應(yīng)活化能為e=343088j/mol，則高溫短時間滅菌有利于 b 物質(zhì)的破壞。112、 11. 動物細(xì)胞根據(jù)他們在培養(yǎng)器皿中是否能貼附于支持物上生長的特性，可以分為貼壁依賴性細(xì)胞 和非貼壁依賴性細(xì)胞 兩大類。113、 12. 微生物連續(xù)培養(yǎng)過程中物料平衡公式為：積累速率=流入速率-流出速率-反應(yīng)消耗速率 。114、 13. 細(xì)胞或者酶的固定化方法主要有三種分別為：載體結(jié)合法 ，交聯(lián)法 和包埋法 。115、 14. 反應(yīng)器的d/h越小，越接近全混流

23、cstr型理想反應(yīng)器，反應(yīng)器的d/h越大，越接近 活塞流pfr 型理想反應(yīng)器。116、117、 三、名詞解釋（每小題2分，共5小題10分）118、 1.深層過濾介質(zhì)119、 過濾介質(zhì)的截面孔隙大于微生物，為了達(dá)到所需要的除菌效果，介質(zhì)必須有一定的厚度。120、 2.呼吸強(qiáng)度121、 比耗氧速率，即單位重量的細(xì)胞在單位時間內(nèi)消耗氧氣的量。122、 3.傳氧效率指標(biāo)123、 每溶解1千克溶氧所消耗的電能。124、 4.吸附法固定化細(xì)胞125、 通過共價鍵、離子鍵、物理吸附等鍵合力將細(xì)胞固定在水不溶性載體上的固定化細(xì)胞的一種方法。126、 5. 均衡生長127、 在細(xì)胞的生長過程中，細(xì)胞內(nèi)各組分均以

24、相同的比例增加時稱為均衡生長。128、129、 四、回答下列問題（每小題5分，共7小題35分）130、 1. 簡述非牛頓流體的顯示粘度a的求算方法。131、 在某非牛頓流體的實際測得的流變特征曲線圖的橫軸上找出與攪拌速度相應(yīng)的d/dr值，過此點作垂直線交流變特征線于一點，連接該點與原點，此直線與橫軸的夾角的正切，即為此流體在剪應(yīng)速率d/dr的顯示粘度a。132、 2.說明深層過濾除菌過程中主要的過濾機(jī)理。 133、 1）慣性沖撞機(jī)制134、 氣流中運動的顆粒，質(zhì)量，速度，具有慣性，當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度向著纖維垂直運動時，空氣受阻改變方向，繞過纖維前進(jìn)，微粒由于慣性的作用，不能及時改變方向，

25、便沖向纖維表面，并滯留在纖維表面。（2分）135、 2）阻截（截留）機(jī)制136、 阻截機(jī)制對阻截小顆粒比較有效。細(xì)菌的質(zhì)量小，緊隨空氣流的流線前進(jìn)，當(dāng)空氣流線中所攜帶的顆粒和纖維接觸時被捕集。截留微粒的捕集效率幾乎完全取決于微粒的直徑，和氣流速度關(guān)系不大。（2分）137、 3）布朗擴(kuò)散機(jī)制138、 微小的顆粒之間，顆粒與空氣分子之間。碰撞布朗運動與纖維介質(zhì)相撞被捕集。（1）139、 3. 生物反應(yīng)器設(shè)計和操作的限制因素有那些？140、 a：生物催化劑（包括酶、微生物、動物細(xì)胞和植物細(xì)胞）的濃度和和比活力還不夠高，限制了生物反應(yīng)器生產(chǎn)效率的提高（3分）。141、 b：反應(yīng)器的傳質(zhì)和傳熱能力還不夠

26、迅速，也限制生物反應(yīng)器生產(chǎn)效率的提高，需要改進(jìn)（2分）。142、 4.簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的特點。143、 1）細(xì)胞的貼壁依賴性144、 來自動物實體組織的大多數(shù)細(xì)胞是貼壁依賴性的。必須貼附在合適的固體介質(zhì)上并鋪開，才能開始生長。 （1分）145、 2）動物細(xì)胞培養(yǎng)對培養(yǎng)基要求嚴(yán)格146、 往往需要多種氨基酸、維生素、輔酶、核酸、嘌呤、嘧啶、激素和生長因子等，其中很多成分系用血清、胚胎浸出液等提供，在很多情況下還需加入10的胎牛或新生牛血清。（1分）147、 3）動物細(xì)胞培養(yǎng)的另一個突出特點，是對環(huán)境條件要求嚴(yán)格。（1分）148、 5.簡述反應(yīng)器攪拌功率和攪拌轉(zhuǎn)數(shù)放大時所要遵循基本原則和校正原則。

27、149、 基本原則：1）以單位體積培養(yǎng)液所消耗的功率相同原則放大。（1分）150、 2）以單位培養(yǎng)液體積所消耗的通氣功率相同原則放大。（1分）151、 3）以氣液接觸中體積傳質(zhì)系數(shù)kla相等的原則放大。（1分）152、 校正原則：以恒定攪拌葉輪尖端線速度作為放大原則或者校正原則。（1分）153、 以恒定混合時間作為放大或者校正基準(zhǔn)。（1分）154、 6. 解釋什么是兩段培養(yǎng)。155、 根據(jù)細(xì)胞的最適生長條件和最適生產(chǎn)條件不同，把培養(yǎng)過程分為細(xì)胞生長期和生產(chǎn)期，分別采取不同的培養(yǎng)條件，達(dá)到在細(xì)胞生長期使接種細(xì)胞大量繁殖，提高比生長速率，獲得高密度細(xì)胞，在生產(chǎn)期保持細(xì)胞的高濃度，維持存活率，降低細(xì)

28、胞死亡速率，持續(xù)獲得目標(biāo)產(chǎn)物的目的。156、 7. 說明一級冷卻加熱除菌流程的優(yōu)缺點和適用場合，并分析其原因。157、 優(yōu)點：設(shè)備投資稍低，冷卻水耗量小。 （1分）158、 缺點：只適合氣候干燥（相對濕度?。┑牡貐^(qū)。 （1分）159、 原因：一級冷卻加熱除菌流程是根據(jù)相對濕度小的氣候條件而設(shè)計的，在比較干燥的氣候條件下，一級冷卻就足可以分離出壓縮空氣中的水分。（3分）160、161、 五、論述動植物細(xì)胞培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)有哪些區(qū)別。（6分）162、163、 1）動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞需要附壁（固體或半固體）生長；（1分）164、 2）對培養(yǎng)基的營養(yǎng)要求相當(dāng)苛刻，要求含有多種氨基酸

29、、維生素、無機(jī)鹽、血清等物料； （1分）165、 3）對培養(yǎng)環(huán)境十分敏感，對溫度、ph、溶氧濃度等條件都比微生物培養(yǎng)要嚴(yán)格得多； （1分）166、 4）動物細(xì)胞對流體剪切力十分敏感，強(qiáng)烈的機(jī)械與通氣鼓泡所引起的過大剪切力都會損傷細(xì)胞，使細(xì)胞破裂。植物細(xì)胞雖然有細(xì)胞壁，但對流體剪切力的耐受程度也要比微生物差；（1分）167、 5） 由于動植物細(xì)胞的生長要比微生物緩慢得多，一般只有在高細(xì)胞密度下，才能得到一定濃度的產(chǎn)物。（1分）168、 6）生長慢，又非常容易染菌，因此需要嚴(yán)格的無菌防范措施。 （1分） 169、170、 六、微生物代謝產(chǎn)物的生成和菌體的生長之間通常有幾種類型的關(guān)聯(lián)，寫出動力學(xué)方程

30、并分別說明。（9分）171、 共有三種類型的關(guān)聯(lián)，分別是生長偶聯(lián)型、混合生長偶聯(lián)型和非生長偶聯(lián)型。（3分）172、 生長偶聯(lián)型：伴隨著菌體生長，代謝產(chǎn)物生成，菌體停止靜生長，代謝產(chǎn)物的生成也停止。 173、 這種類型的典型例子是酵母利用糖生產(chǎn)乙醇的代謝。（2分）174、 混合生長偶聯(lián)型：伴隨著菌體生長，代謝產(chǎn)物生成，菌體停止靜生長，代謝產(chǎn)物仍然生成。 175、 這種類型的典型例子是細(xì)菌利用糖生產(chǎn)乳酸的代謝。（2分）176、 非生長偶聯(lián)型：菌體生長停止后，代謝產(chǎn)物開始生成。177、 dp/ dt= rp x 178、 這種類型的典型例子是微生物代謝生產(chǎn)抗生素。（2分）179、180、 七 有一發(fā)

31、酵罐，內(nèi)裝有30m3的培養(yǎng)基，在121下進(jìn)行實罐滅菌。設(shè)每毫升培養(yǎng)基中含有耐熱菌的芽孢2107個，121時的滅菌速度常數(shù)為0.0287(1/秒)。若不考慮加熱升溫和冷卻降溫段對滅菌的貢獻(xiàn)，計算所需滅菌時間。（10分）181、 求算方法：182、 先計算無菌程度的判據(jù)： n0/n = 183、 ln (n0/n )=40.9 （3分）184、 k的數(shù)據(jù)值已知是0.0287185、 滅菌分為升溫段，保溫段和降溫段三部分：186、 滅菌總效果：187、 ln(n0/n3)=ln(n0/n1)+ln(n1/n2)+ln(n2/n3)188、 由于不考慮升溫段和降溫段的貢獻(xiàn)，則ln(n0/n3)= ln

32、(n1/n2)=40.9 （3分）189、 由ln(n1/n2)=kt=0.0287t =40.9 190、 計算t=40.9/0.0287=1426秒 （4分）191、 一、判斷（每小題1分，共10小題10分）192、 1動態(tài)法測量kla不能用于有菌體繁殖的發(fā)酵液。（）193、 2間歇培養(yǎng)好氧微生物時，菌體的對數(shù)生長期到來時，菌體的攝氧率大幅度增加。（）194、 3連續(xù)培養(yǎng)過程中如果保持比生長速率大于稀釋率，會造成沖出現(xiàn)象。（）195、 4. 莫諾方程描述的是微生物細(xì)胞數(shù)量與底物濃度之間的關(guān)系。（）196、 5. 動物細(xì)胞貼壁培養(yǎng)的優(yōu)點是很容易監(jiān)測細(xì)胞的生長情況。（）197、 6利用三種原則

33、來進(jìn)行空氣流量的放大時，放大后單位體積培養(yǎng)液在單位時間內(nèi)通入的空氣量都不會增加。（） 198、 7攪拌反應(yīng)器中擋板的作用是防止湍流在攪拌反應(yīng)器中出現(xiàn)。（） 199、 同一攪拌器在相同的轉(zhuǎn)速下，通氣比不通氣時輸入液體的功率低。（） 200、 植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，因此植物細(xì)胞耐受剪切力的能力要比微生物細(xì)胞強(qiáng)。（） 201、 設(shè)計合理的好氧生物反應(yīng)器，其kla值應(yīng)該較高，而傳氧效率指標(biāo)值應(yīng)該較低。 （）202、 203、 二、填空題（每空1分，共0空0分）204、 1. 生物反應(yīng)器設(shè)計的主要目標(biāo)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 生產(chǎn)成本 最低。205、 2. 生物反應(yīng)器空氣流量一般有兩種表示方法：1.以單位

34、培養(yǎng)液在單位時間內(nèi)通入的空氣量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）來表示, 2. 以操作狀態(tài)下的空氣直線速度vs表示。206、 3. 連續(xù)反應(yīng)器中稀釋率d=0.5h-1，則平均停留時間為 2h 。207、 4. a物質(zhì)的熱滅反應(yīng)活化能e小于b物質(zhì)的熱滅反應(yīng)活化能e，則高溫短時間滅菌有利于 b 物質(zhì)的破壞。208、 5. 在對數(shù)殘留方程中，設(shè)計上常常使用滅菌的標(biāo)準(zhǔn)是n=0.001 ，其意義是滅菌1000次，存活菌孢子的機(jī)會為1次 。209、 6. 連續(xù)發(fā)酵體系中，kla=3s-1，氧氣的飽和濃度c*=5ppm，假設(shè)在發(fā)酵液中溶解的氧氣完全被利用，即發(fā)酵液中完全沒有氧氣，則氧氣的傳遞速率是 15 mg/ls。210、 7

35、. 動物細(xì)胞培養(yǎng)按操作方式分為分批培養(yǎng)，流加培養(yǎng)，半連續(xù)培養(yǎng)，連續(xù)培養(yǎng) 和灌注培養(yǎng) 。211、 8. 轉(zhuǎn)化細(xì)胞相比正常細(xì)胞最大區(qū)別是轉(zhuǎn)化細(xì)胞具有無限的壽命，喪失了對生命控制的敏感性 。212、 9. 連續(xù)培養(yǎng)時微生物在葡萄糖中的生長符合莫諾方程，m=0.5 h-1，ks=0.1g/l，d=0.4h-1，則在穩(wěn)態(tài)時微生物的比生長速率為 0.4h-1 ，流出物中葡萄糖的濃度為0.4g/l 。213、 10. 生物反應(yīng)器放大時，一般要以保持 幾何相似 的原則為前提。214、 11. 動物細(xì)胞進(jìn)入衰亡期后會大量死亡，細(xì)胞死亡有兩條途徑： 細(xì)胞壞死 和 細(xì)胞凋亡（細(xì)胞程控死亡），在大規(guī)模培養(yǎng)生物反應(yīng)器中

36、細(xì)胞的死亡大部分是由 細(xì)胞凋亡 所導(dǎo)致。215、 12. 細(xì)胞或者酶的固定化方法主要有三種分別為：載體結(jié)合法 ，交聯(lián)法和包埋法。216、 13. 固定化酶的半衰期是指 酶活力降低一半的使用時間 。217、 14. 在空氣過濾除菌的空氣預(yù)處理流程中，在過濾器之前的空氣加熱器的設(shè)置目的是為了降低空氣的 相對濕度 ，防止打濕空氣過濾介質(zhì)。218、219、 三、名詞解釋（每小題2分，共5小題10分）220、 1. 有細(xì)胞回流的單級恒化器221、 在單級恒化器的流出液排出管路上安裝分離細(xì)胞的裝置，把細(xì)胞和液體分開，將分離出的細(xì)胞再連續(xù)打入單級恒化器中的一種單級連續(xù)培養(yǎng)操作模式。222、 2. 臨界溶氧濃

37、度223、 微生物的比耗氧速率隨溶氧濃度的增加而升高，當(dāng)溶氧增加到一定值時，比耗氧速率不再增加，這時的溶氧濃度稱為臨界溶氧濃度。224、 3. 牛頓型流體225、 粘度是只是溫度的函數(shù)，與流體的流動狀態(tài)無關(guān)，這樣的流體為牛頓型流體。226、 4. 灌注培養(yǎng)227、 動物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)方法一般采用灌注培養(yǎng)法，就是把細(xì)胞接入反應(yīng)器中，連續(xù)注入新鮮培養(yǎng)基，同時連續(xù)等量的排出用過的培養(yǎng)基（或者收獲培養(yǎng)基），但一般不排出細(xì)胞，或者排出部分細(xì)胞。228、 5. yx/s229、 yx/s是對基質(zhì)的細(xì)胞得率。230、231、 四、回答下列問題（每小題5分，共7小題35分）232、 1高溫短時滅菌的原因是什么

38、？滅菌的兩個最主要的控制參數(shù)是什么？233、 培養(yǎng)基被加熱滅菌時，要求即達(dá)到滅菌的目的，同時又不破壞或較少破壞培養(yǎng)基中有用成分。由動力學(xué)分析知，微生物受熱死亡時的活化能一般要比營養(yǎng)成分熱分解的活化能大得多，這意味著當(dāng)溫度升高時，微生物死亡速率的增加，要比營養(yǎng)成分破壞速率的增加大得多。所以要采用高溫短時的滅菌方法。（3分）234、 滅菌的控制參數(shù)是溫度和時間。（2分）235、 2. 什么是半連續(xù)培養(yǎng)？半連續(xù)培養(yǎng)主要有哪兩種不同的方式？并說明細(xì)胞濃度和底物濃度的變化特點。236、 分批培養(yǎng)過程中，于對數(shù)生長期的中后期，出現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)限制或代謝副產(chǎn)物之前，取出部分營養(yǎng)液。再補(bǔ)充新鮮的新鮮的培養(yǎng)液。這種

39、反復(fù)將分批培養(yǎng)的培養(yǎng)液部分取出，重新又加入等量的新鮮培養(yǎng)基，使反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液的總體積保持不變的培養(yǎng)方式，叫做半連續(xù)培養(yǎng)（2分）237、 分為:在取出部分培養(yǎng)液的同時取出部分細(xì)胞和不取出細(xì)胞兩種方式。（1分）238、 特點：取出細(xì)胞的培養(yǎng)方式，細(xì)胞濃度和底物濃度呈上下反復(fù)變化特點。（1分） 239、 不取出細(xì)胞的培養(yǎng)方式，細(xì)胞濃度一直升高，底物濃度呈上下反復(fù)變化特點。（1分）240、 3. 產(chǎn)物生成動力學(xué)模型有哪些？他們的相關(guān)特征是什么？241、 產(chǎn)物生成速率與菌體生長偶聯(lián)型，產(chǎn)物生成速率與菌體生長速率部分偶聯(lián)型，產(chǎn)物的生成與細(xì)胞生長非偶聯(lián)型。（2分）242、 特征 1.dp/dt=yp/x （

40、dx/dt）,產(chǎn)物的生成速率與菌體的生長速率相關(guān)。243、 2.dp/dt=dx/dt +x ，產(chǎn)物的生成速率與菌體的生長速率和菌體數(shù)量都有關(guān)系。244、 3.產(chǎn)物的生成與菌體的生長無關(guān)，dp/dt=kpx。245、 4. 生物反應(yīng)器空氣流量的放大原則有哪些？并說明這些放大原則的特點？ 246、 以單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則；以空氣直線流速相同的原則放大；以傳氧速率常數(shù)kla相同的原則放大。（2分）247、 第一個原則特點：vvm不變，vs增加。（1分）248、 第二個原則特點：vs不變，vvm減小。（1分）249、 第三個原則特點：vvm減小，但是減少倍數(shù)小于直線流速相同原則，vs增加，但是增加倍數(shù)小于單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則。（1分）250、 5. 幾種典型的非牛頓型流體有哪些？它們的流變學(xué)特性是怎樣的？251、 典型的非牛頓流體有擬塑性流體、膨脹塑性流體和彬漢塑性流體。（2分）252、 擬塑性流體的粘度隨剪應(yīng)速率的增加而下降，（1分）膨脹塑性流體的粘度隨剪應(yīng)速率的增加