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

1、學(xué)院 系 專業(yè)班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào)(密封線外不要寫姓名、學(xué)號(hào)、班級(jí)、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題，違者按零分計(jì))密封線考試方式：閉卷太原理工大學(xué)生物反應(yīng)工程A試卷答案適用專業(yè)：05級(jí)生物工程 考試日期： 2008-4- 時(shí)間： 120 分鐘 共 6頁題 號(hào)一二三四五六七八九總 分得 分一名詞解釋（每題3分,共30分)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)中心造成空間障礙，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

2、耗水中溶解氧的總量稱為生物需氧量，為環(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)胞之間無差別，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)流量控制以適應(yīng)細(xì)胞的既定濃度的方法。7. kLa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)、RN

3、A、DNA、細(xì)胞內(nèi)含水量等的合成速度不成比例，這種生長稱為非均衡生長。二判斷題 （每題2分，共30分）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。 （ ）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。 （ ）3. 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，改變了酶反應(yīng)系統(tǒng)的組成平衡，從而影響反應(yīng)速率的一種效應(yīng)。 （ ）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)境之間的傳遞是無限迅速，也就是在沒有擴(kuò)散阻力情況下的反應(yīng)速

4、率。 （ × ）5. 在酶促反應(yīng)中，不同的反應(yīng)時(shí)間就有不同的最佳反應(yīng)溫度。 （ ）6. 固定化酶的分配系數(shù)Kp1,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。 （ × ）7. 微生物反應(yīng)是自催化反應(yīng)，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。 （× ）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。 （× ）10. 在微生物反應(yīng)器的分批操作中，與其它操作方式相比，易發(fā)生雜菌污染。（×）11. 流加操作的優(yōu)點(diǎn)之一是可任意控制反應(yīng)器中的基質(zhì)濃度。

5、 （ ）12. 連續(xù)式操作一般適用于大量產(chǎn)品生產(chǎn)的場合。 （ ）13. 在單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)中，一般由于SinKs，所以根據(jù)Monod方程可以認(rèn)為Dcrimax。 （ ）14. 在連續(xù)培養(yǎng)中，如果一種雜菌進(jìn)入反應(yīng)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。 （ ）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)酶促反應(yīng)機(jī)制為： 學(xué)院 系 專業(yè)班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) (密封線外不要寫姓名、學(xué)號(hào)、班級(jí)、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題，違者按零分計(jì))密封線試推導(dǎo)其速率方程為推

6、導(dǎo)：根據(jù)穩(wěn)態(tài)學(xué)說有：，（2分）；穩(wěn)態(tài)時(shí)，0，又因?yàn)椋?（0.5分）；,（0.5分）； ，（0.5分）；，（0.5分）；（0.5分）；把上面式子整理可得：（0.5分）。 2. 試推導(dǎo)代謝產(chǎn)物的比生成速率（）與微生物細(xì)胞的比生長速率（）、基質(zhì)的比消耗速率（）有如下關(guān)系：=YP/X=-YP/S推導(dǎo)：= YP/X=-YP/S3. 試推導(dǎo)在微生物恒化器法單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)中，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，細(xì)胞的比生長速率等于稀釋率，即 =D其中稀釋率D=，F(xiàn)為培養(yǎng)液流入與流出速率，L/h;V為反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液的體積，L。推導(dǎo)：對微生物菌體進(jìn)行物料平衡計(jì)算：，（2分）；方程兩邊同除以V得： ，因?yàn)镈=（1分）； 所以。達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)0

7、，所以有=0 所以（2分）。4. 在微生物反應(yīng)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Kd，推導(dǎo)殘留菌體濃度與時(shí)間的關(guān)系式。解：在考慮微生物生長的同時(shí)，也有一部分細(xì)胞死亡，此時(shí)Monod方程改寫為：-Kd,（2分）；即。在衰退期，由于底物已全部耗盡，因此，。（1分）；當(dāng)時(shí)，（1分）；積分上式，則：（1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：（2.5分）；（2.5分）。2.葡萄糖為碳源進(jìn)行釀酒酵母培養(yǎng)，呼吸商為

8、1.04，氨為氮源。消耗100mol葡萄糖和48mol氨生成菌體48mol、二氧化碳312mol和水432mol。求氧的消耗量和酵母菌體的化學(xué)組成。解：根據(jù)題意寫出如下反應(yīng)方程式：（2分）；元素平衡：（0.5分）；：（0.5分）；：（0.5分）；：，（0.5分）；又因?yàn)椋海?.5分）；解上述方程得：；所以酵母的化學(xué)組成為：（0.5分）3. 一種細(xì)菌連續(xù)（恒化器）培養(yǎng)中獲得如下結(jié)果：µ(=D) (h-1)0.0800.200.250.260.27S(g/l)0.050.31.02.03.0µ為比生長速率，S為限制性底物濃度，若反應(yīng)適用Monod方程，求µmax和Ks

9、。 解： 把方程變形為：，（2分）；以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作出如下圖。在縱坐標(biāo)截距為.，與橫坐標(biāo)相交于.，所以（3分）。（說明：由于本題屬于作圖求解，故所求數(shù)據(jù)稍有不同應(yīng)得分）。 學(xué)院 系 專業(yè)班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) (密封線外不要寫姓名、學(xué)號(hào)、班級(jí)、密封線內(nèi)不準(zhǔn)答題，違者按零分計(jì))密封線4.下表是在間歇操作的釡?zhǔn)椒磻?yīng)器中進(jìn)行的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，試用Monod方程擬合上述實(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，為兩次取樣的平均基質(zhì)濃度，X為兩次取樣的菌體濃度。序號(hào)tX10.5413715.523.020.3611423.030.030.339030.038.840.354338.848.550.372948.558.360.38958.361.370.37261.362.5解：由上表得如下數(shù)據(jù)：序號(hào)X7.519.37.313.891.390.727.026.58.819.441.360.748.834.411.126.671.290.789.743.623.327.711.580.639.853.434.526.492.020.503.059.8111.17.897.580.131.261.9500.03.2419.1