最新生物反应工程期末总结

L-B 法: E-H法：H-W r

p

1

r

p

1 K m r max

r max

1

C s

C s C

s

r

K m

K r max r s

C s

绪论

1.生物技术产品的生产过程主要由哪四个部分组成？

（1）原材料的预处理；

（2）生物催化剂的制备；

（3）生化反应器及其反应条件的选择和监控；

（4）产物的分离纯化。

2.什么是生化反应工程 , 生化反应工程的研究的主要内容是什么 ? 定义：以生化反应动力学为基础，运用传递过程原理及工程学原理与方法，进行生化反应过程的工程技术分析、开发以及生化反应器的设计、放大、操作控制等综合边缘学科。主要内容：生物反应动力学和生物反应器的设计，优化和放大

3.生物反应过程的主要特点是什么？

1.采用生物催化剂，反应过程在常温常压下进行，可用DNA重组及原生质体融合技术制

备和改造

2.采用可再生资源

3.设备简单，能耗低

4.专一性强，转化率高，制备酶成本高，发酵过程成本低，应用广，但反应机理复杂，较难控制，反应液杂质较多，给提取纯化带来困难。

4.研究方法经验模型法、半经验模型法、数学模型法；多尺度关联分析模型法（因次分析法）和计算流体力学研究法。

第1章

1.酶作为生物催化剂具有那些催化剂的共性和其独特的催化特性？谈谈酶反应专一性的机制。

催化共性: 降低反应的活化能，加快生化反应的速率；反应前后状态不变.

催化特性:高效的催化活性; 高度的专一性;

酶反应需要辅因子的参与; 酶的催化活性可被调控; 酶易变性与失活。

机制：锁钥学说；诱导契合学说

2.什么叫抑制剂？

某些物质，它们并不引起酶蛋白变性，但能与酶分子上的某些必需基团（主要是指活性中心上的一些基团）发生化学反应，因而引起酶活力下降，甚至丧失，致使酶反应速率降低，能引起这种抑制作用的物质称为抑制剂。

3.简单酶催化反应动力学（重点之重点）

4．酶动力学参数的求取方法（L-B 法、 E-H法、 H-W法和积分法）

积分法：

1

r max t C s0X s +K m ln 1

,间歇式的反应器中

1-X s

抑制百分数：

r S r SI

r

SI

i1

r

S

r

S

竞争性抑制：

i 1

r

SI

1

r max C s

/

r max C

s

C I

(CS ic )

r

S

K mI

C s

K m

C s KI (1 C s

) CI

K m

非竞争性抑制：

C I

i K I C I

反竞争性抑制：

C I

i (C S , i u )

K m

K I (1

) C I

kd 的倒数称为时间常数 td 。t1/2 称为半衰期

1 ln 2

k d

=

t

d

t

1 / 2

第2章

得率系数

对底物的细胞得率系数： 消耗 1g 基质生成细胞的克数称为细胞得率或称生长得率 Yx/s

可忽略，在此基础上建立的模型。

结构模型：考虑细胞内部结构组成变化的基础上建立的模型。

3. 细胞反应过程主要特征： 细胞是反应过程的主体； 本质是酶反应； 细胞反应与酶催化有着 明显的不同：

复杂反应，多种途径，难以描述。

kd 可称为衰变常数 Y

X/S

m

X c

Xt c

X0

m S

c

S0 c

St

非结构模型和结构模型

非结构模型：把细胞视为单组分，不考虑细胞内部结构，则环境变化对细胞组成的影响

临界溶氧浓度 c OL,c

:能满足微生物呼吸的最低氧浓度 . 它表示氧的 比消耗速率最大时所对应的溶解浓度 .

氧的比消耗速率 （细胞的呼吸强度 ）q O 2 r

O2

1

O2

C X Y X /O

耗氧速率 （OUR ）

OUR r O 2

q O 2

c X

1

c X

Y

X /O 2

第3章

影响固定化酶动力学的因素有： 空间效应 （包括构象效应和位阻效应） 、 分配效应 （包 括亲水效应、疏水效应和静电效应）和 扩散效应 （包括外扩散效应和内扩散效应） 。 构象效应： 在固定化过程

中，由于存在着酶和载体的相互作用从而引起酶的活性部位发生 某种扭曲变形，改变了酶活性部位的三维结构，减弱了酶与底物的结合能力。 分配效应（微环境效应）：当固定化酶处在反应体系的主体溶液中时，

反应体系成为固液

非均相体系。 由于固定化酶的亲水性、 疏水性及静电作用等引起固定化酶载体内部底物或产 物浓度与溶液主体浓度不同。

呼吸商在一定时间内放出的二氧化碳量和消耗的氧气量（量为物质的量）之比。

1 dc X

绝对速率和比速率 r

dc

X ,r

dc

s

r X

dt

,r s

dt

绝对速率 : 指单位时间，单位反应体积某一组分的变化量。 比速率 : 指以单位浓度细胞（或单位质量）为基准而表示的各个组分的速率。

Gaden 根据产物生成速率与细胞生长速率之间的关系，

将产物形成动力学分为那三种类型？

并简述之。 （1）相关模型 （2）部分相关模型 （3）非相关模型

限制性底物： 某种底物浓度的增加会影响生长速率 , 而其它营养组分浓度的变化对生长速率 没有影响作用，这种底物称限制性底物。

无抑制的细胞生长动力学（减速期 ,指数期 ）monod

方程：

c X dt

,q s

c

X

dt

1