20084生物反應(yīng)工程A答案05級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1、測試方式：閉卷太原理工大學(xué)?生物反響工程?A試卷答案號(hào)學(xué)一.名詞解釋每題3分,共30分適用專業(yè)：05級(jí)生物工程測試日期：2022-4-時(shí)間：120 分鐘 共_6頁題號(hào)一一三四五六七八九總分得分名姓計(jì)分零按者違,題答準(zhǔn)不內(nèi)線封密、級(jí)班、號(hào)學(xué)、名姓寫要不外線封產(chǎn)級(jí)班業(yè)專系院學(xué)1,固定化酶的位阻效應(yīng)答：是載體的遮蔽作用如載體的空隙大小、固定化位置或方法不當(dāng)給酶的活性中 心或調(diào)節(jié)中央造成空間障礙,使底物和效應(yīng)物無法與酶接觸等引起的.2,單細(xì)胞微生物的世代時(shí)間答：細(xì)胞兩次分裂之間的時(shí)間.3,生物需氧量答：一般有機(jī)物可被微生物所分解,微生物分解水中有機(jī)物需消耗氧,所消耗水中溶 解氧的總量稱為生物需氧量,為

2、環(huán)境監(jiān)測指標(biāo).4 . Yatp答：消耗1摩爾ATP所獲得的干菌體克數(shù),g/mol.5,微生物生長動(dòng)力學(xué)的非結(jié)構(gòu)模型答：不考慮細(xì)胞結(jié)構(gòu),每個(gè)細(xì)胞之間無差異,即認(rèn)為細(xì)胞為單一成分.這種理想狀態(tài) 下建立起來的動(dòng)力學(xué)模型稱為非結(jié)構(gòu)模型.6 .恒濁法答：指預(yù)先規(guī)定細(xì)胞濃度,通過基質(zhì)流量限制以適應(yīng)細(xì)胞的既定濃度的方法.7 . kua答：體積傳質(zhì)系數(shù),1/s8,牛頓型流體9,答：剪切力與切變率比值為定值或剪切力與速度梯度成正比時(shí)稱為牛頓型流體.10 .臨界溶氧濃度答;指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度.11,非均衡生長12.答：隨著細(xì)胞質(zhì)量的增加,菌體組成如蛋白質(zhì)、RNA DNA細(xì)胞內(nèi)含水量等的合成速度不成比

3、例,這種生長稱為非均衡生長.二.判斷題每題2分,共30分號(hào)學(xué)) 封分零族著名違姓題答準(zhǔn)不內(nèi) 繪密封密、級(jí)班級(jí)、 班號(hào)業(yè)學(xué)專、名系姓 寫要不外線封0院 學(xué)1 .米氏方程中飽和常數(shù)的倒數(shù)1/Ks可表示酶與底物親和力的大小.它的值越大,表示酶與底物親和力越大.V 2 .穩(wěn)態(tài)學(xué)說中所謂的穩(wěn)態(tài)是指中間復(fù)合物 ES的生成速率與分解速率相等, 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡.V3 .分配效應(yīng)是由于固定化載體與底物或效應(yīng)物之間的的親水性、疏水性及 靜電作用引起微環(huán)境和宏觀環(huán)境之間物質(zhì)的不等分配,改變了酶反響系統(tǒng) 的組成平衡,從而影響反響速率的一種效應(yīng).V 4 .固定化酶的表觀速率是假定底物和產(chǎn)物在酶的微環(huán)境和宏觀環(huán)境之間的 傳

4、遞是無限迅速,也就是在沒有擴(kuò)散阻力情況下的反響速率.X 5 .在酶促反響中,不同的反響時(shí)間就有不同的最正確反響溫度.,6 .固定化酶的分配系數(shù)Kp> 1,表示固定化酶固液界面外側(cè)的底物濃度大于內(nèi) 側(cè) 的 底 物 濃 度.x 7 .微生物反響是自催化反響,即在目的產(chǎn)物生成的過程中生物自身要生長 繁殖.,8 . Monod方程屬于微生物生長動(dòng)力學(xué)確定論的結(jié)構(gòu)模型.X 9 .按產(chǎn)物生成速率與細(xì)胞生成速率之間的關(guān)系,次級(jí)代謝物的生成屬于相關(guān)模型.x 10 .在微生物反響器的分批操作中,與其它操作方式相比,易發(fā)生雜菌污染.x11 .流加操作的優(yōu)點(diǎn)之一是可任意限制反響器中的基質(zhì)濃度.,12 .連續(xù)式

5、操作一般適用于大量產(chǎn)品生產(chǎn)的場合.V 13 .在單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)中,一般由于Sin>>,所以根據(jù)Mono時(shí)程可以認(rèn) 為 DCri = m max.14 .在連續(xù)培養(yǎng)中,如果一種雜菌進(jìn)入反響器,它的比生長速率小于培養(yǎng) 所使用菌的比生長速率,那么雜菌可被洗出.V 15 .動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)方式有懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)兩種方式.,三.推證題每題 5分,共20分只要每步推導(dǎo)正確, 最后得證即可得分1 .利用穩(wěn)態(tài)法建立非競爭性抑制動(dòng)力學(xué)方程.設(shè)酶促反響機(jī)制為:e+s-Ues0e 十 p4- ,7 十E1 + SEIS*不能反響心試推導(dǎo)其速率方程為rpp,MAX S(Km S)(1 J)KI嗯=0,dt推

6、導(dǎo)：根據(jù)穩(wěn)態(tài)學(xué)說有：dS ="ES-k+k書ES , 2分；穩(wěn)態(tài)時(shí),dt又由于：E0 =E+ES+EI +EIS, 0.5 分；EI ES I EI 一 EIS0.5 分；ksESES0.5 分；, k)*2km = , ( 0.5 分)；k1rp,max =E0k2, rp=ESk2 (0.5 分)；把上面式子整理可得:rprp,MAX S(Km S)(1 J)KI(0.5 分)2.試推導(dǎo)代謝產(chǎn)物的比生成速率 比消耗速率丫有如下關(guān)系：冗與微生物細(xì)胞的比生長速率小、基質(zhì)的推導(dǎo):H=dP=YP/X,=-YP/ST Xdt兀=dP=dP£dX = Yp/x 業(yè)=dP/dS Xd

7、t Xdt / dXXdt/dS二丫幽iXdt3.試推導(dǎo)在微生物包化器法單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)中,當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí),細(xì)胞的比生長速率等于稀釋率,即產(chǎn)D其中稀釋率D=F , F為培養(yǎng)液流入與流出速率,L/h;V為反響器內(nèi)培養(yǎng)液的體積,Lc V推導(dǎo)：對(duì)微生物菌體進(jìn)行物料平衡計(jì)算：dX ,dX , FF VM=VXFX,2分；方程兩邊同除以 V得： = NX X ,由于D= 1分；dtdtVV所以dX = NX -DX .達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí) =0,所以有NX DX =0所以N = D 2分.dtdt4.在微生物反響器的分批操作中,設(shè)靜止期菌體濃度為Xst,死亡速率常數(shù)為K,推導(dǎo)殘留菌體濃度與時(shí)間的關(guān)系式.解：在考慮微生物生

8、長的同時(shí),也有一局部細(xì)胞死亡,此時(shí) Monod方程改寫為：R JmaxS-Kd, 2分； 即呸=-max S X _ Kd X.在衰退期,由于底物已全部 ks S出 ks S1,1分；積分上式,那么：X = Xst©- ddX耗盡,因此, =Kd X. 1分；當(dāng)t = 0時(shí),X = X dt1 分.四.計(jì)算題每題5分,共20分1.在啤酒酵母的生長實(shí)驗(yàn)中,消耗 0.2kg糖,得到0.0746kg酵母細(xì)胞,釋放出二氧化 碳0.121kg,并消耗了氧氣0.0672kg,求酵母細(xì)胞得率Yx/s和呼吸商RQ解：AS =0.2kg," =0.0746kg*.Yx.=隹=00746=0.

9、373kg/kg 2.5 分；s ：S0.2RQ = 1.3 (2.5 分).0.121 1000 = 440.0672 1000 - 322 .葡萄糖為碳源進(jìn)行釀酒酵母培養(yǎng),呼吸商為1.04,氨為氮源.消耗100mol葡萄糖和48moi氨生成菌體48mol、二氧化碳312mol和水432moI.求氧的消耗量和酵母菌體的化 學(xué)組成.解：根據(jù)題意寫出如下反響方程式：aO2+100C6H12O6+48NH 3T 48CwH XOyNz+312CO2 +432H2O 2 分；元素平衡：C: 100M6 =48W+312 0.5 分；H: 100M12 +48M3 = 48X+432父2 0.5 分；

10、O： 2a 十 100M6 =48y +312M2+432 0.5分；N: 48M1=48z, 0.5分； 又由于：RQ= 312 0.5分；解上述方程得： aa = 300;w=6;x=10; y = 3 所以酵母的化學(xué)組成為：C6Hl0O3N 0.5分3 . 一種細(xì)菌連續(xù)包化器培養(yǎng)中獲得如下結(jié)果:GD) (h-1)0.0800.200.250.260.27S(g/i)0.050.31.02.03.0以為比生長速率,S為限制性底物濃度,假設(shè)反響適用 Monod方程,求的ax和K.二二二二 二封二二二二 二密二二二二二二二二二二二二二分零按者違,題答準(zhǔn)不內(nèi)線封密、級(jí)班、號(hào)學(xué)、名姓寫要不外線封聲

11、號(hào)學(xué) 名姓 級(jí)班業(yè)專系 院學(xué)解：把M o n o d方程變形為：11K . 11' = '+4,2分；以'為橫坐標(biāo),1t-為縱坐max max SS標(biāo),作出如下列圖.1在縱坐標(biāo)截距為3 .4 5 ,與橫坐標(biāo)相交于7 .3 3,所以Ks= 0.14g/L 3分.7.33說明：由于此題屬于作圖求解,故所求數(shù)據(jù)稍有不同應(yīng)得分.4.下表是在間歇操作的金式反響器中進(jìn)行的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù), 試用Mono昉程擬合上述實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)的菌體生成速率方程,并求其動(dòng)力學(xué)參數(shù).t為兩次取樣的時(shí)間間隔, 國為兩 次取樣的平均基質(zhì)濃度,X為兩次取樣的菌體濃度.J*六 丁 ptSX110.5413715.5

12、 23.020.3611423.0 30.030.339030.0 38.840.354338.8 48.550.372948.5 58.360.38958.3 61.3,70.37261.3 62.5,廳P卜XX= X103SX rX(At)海一 色凹X17.519.37.313.891.390.72,卜卜27.026.58.819.441.360.7438.834.411.126.671.290.78卜49.743.623.327.711.580.63-59.853.434.526.492.020.50.r 63.059.8111.17.897.580.13 71.261.9500.03.2419.120.05,解：由上表得如下數(shù)據(jù):IT-：根據(jù)細(xì)胞生長動(dòng)力學(xué),細(xì)胞的生長速率可表示為: X K由Monod方程變形為：一=sX-maxS,3分；根據(jù)實(shí)驗(yàn)提供的數(shù)據(jù),在很短的實(shí)驗(yàn)時(shí)間X