山东大学网络教育期末考试试题及答案-生物反应工程A
一、是非题
1、竞争性抑制并不能改变酶促反应的最大反应速率.
2、Da准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一准数，Da准数越大，外扩散效率越高。
3、希望搅拌器产生径向流为主，可采用螺旋浆式搅拌器
4、流加培养达到拟稳态时，D=μ。
5、按产物生成速率与细胞生成速率之间的关系，次级代谢物的生成属于相关模型。
二、名词解释
1、产物合成动力学生长偶联型
2、酶的固定化技术
3、生物反应器
4、悬浮培养
三、简答题
1、请阐述生物反应过程及其特点。
答：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发进行工业生产的工艺过程
特点:
1）综合性
2）采用生物催化剂
3）原料为可再生资源
4）反应条件温和
5）产物浓度低
2、简述均相酶催化反应中动力学参数米氏常数Km的应用
答：1）鉴别酶的最适底物
2）计算达到一定反应速率时所需的底物浓度
3）催化可逆反应的酶，当正反应和逆反应Km值不同时，Km值小的底物所示的反应方向，应是该酶催化的优势方向。
4）km还可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。
5）作为判断同工酶种类的依据：由于存在Km值不同而功能相同的酶，从而发现同工酶。葡萄糖激酶的发现就是因为它的Km值与己糖激酶的Km值相差极大，从而发现葡萄糖激酶。
6）测定不同抑制剂对某个酶Km及Vmax的影响，可以区别该抑制剂是竞争性抑制剂还是非竞争性抑制剂。
7）为了鉴定不同菌株来源的天冬酰胺酶对白血病的治疗疗效，可以测定不同菌株的天冬酰胺酶对天冬酰胺的Km值，从中选用Km值较小的酶，因此这不仅是评价药用酶的理论基础之一，也是选用药用酶来源的依据。
3、简述气升式发酵罐的原理。
答：外循环气流搅拌罐是将空气上升管装在罐外，下端与罐底连通，管底装空气喷嘴，压缩空气以250～300m／s高速喷出，与上升管内醪液接触，由于气液混合体密度小于罐内醪液，所以在管内上升，管上端与罐身切线相连，液体由切线进入在罐内回旋下降，形成激烈循环。
4、生物反应器放大的方法有哪些？
答：生物反应器常用的放大方法有：1）单位体积的输入功率恒定；2）氧体积传递系数恒定；3）反应器的雷诺数恒定；4）混合时间恒定；5）搅拌器末端速度恒定
四、计算题和推导题
1．葡萄糖为唯一碳源进行酵母培养，反应式为
61262 3.92 6.5 1.94221.11 2.10 2.75 3.42C H O O C H O CO H O +→++
求：（1）Y X/S 和RQ （呼吸商）；（2）生成1kg 细胞量时的△Hh 。已知酵母细胞和葡萄糖的燃烧热分别为1.50×104kJ/kg 和1.59×104kJ/kg 解：)kg/kg (42.08.19958.8418011.11694.115.61292.3/==??+?+?=
S X Y 31.11.275.2==RQ 或88.132
1.24675.2=??=RQ 每生成1kg （1/84.58=0.0118mol ）酵母细胞，要消耗葡萄糖 1.11×0.0118=0.0131mol ，0.0131×180=
2.36(kg)，所以，
)
kJ (1025.21050.136.21059.1][)(][444?=?-??=??-??-??=?∑P H X H S H H P X S h
2．流加基质为葡萄糖，培养大肠杆菌。流加培养开始时的V 0=1.0L ，Sin=80g/L ，F=0.2L/h ，反应方程可以用Monod 方程来表示，其中μm =0.2h -1，K S =1.0g/L ，Y X/S =0.6g/g （以细胞/葡萄糖计）。流加培养2h 后，求
1) 此时的培养液体积?
2) 拟稳状态下反应器中葡萄糖浓度?
3) 反应完成时反应器中的菌体浓度?
答：1) t=0时，V=V0 为边界条件，对dV/dt=F 进行积分，得反应终止时的培养基体积为
V=V0+F ×t=1.0+0.2×2=1.4L
2) F/V=D=u =0.2/1.4=0.143(h -1)
Monod 方程变形，拟稳定状态下的基质浓度为：
S=DK S /（Vmax-D ）=(0.143×1)/(0.2-0.143)=2.5 (g/l)
3) 培养终止时的菌体浓度
X=Y X/S ×Sin=0.6×80=48（g/l ）
3、某酶固定于无微孔的球形载体上，在排除外扩散影响的条件下测得其动力学参数为r max =4×10-5mol/(L s)，Km=2×10-5mol/L ，现将固定化酶颗粒装入底物浓度为1×10-5mol/L 反应器中，并已知在这一操作条件下流体传质系数为4×10-1(1/S)，求：底物在固定化酶的外表面的反应速率。
解：
所以： 101011041045150max =????==---S La C k r Da 21011025
5
0=??==--S m C K K 1112101=-+=-+=K Da α179.0111241211141222=??????-?+±=????????-+±=ααK C S mol/L
1079.110
1179.0650--?=??=?=S S i S C C C
反应速率：
比较为固定化的酶反应速率： s)mol/(L 1033.01079.11021079.11045656
5max ??=?+????=+=-----i S m i S i S C K C r R s)mol/(L 1033.11011021011045555
500max 0??=?+????=+=-----S m S S C K C r R %8.2433.133.00===S i S R R η