第三章 微生物反应动力学习题
化学动力学三四章习题和答案
《化学反应动力学》第 三、四章习题1、试推导A + B → P ，当其为二级反应r = k ［Ａ］［Ｂ］时，其积分速率方程为： ln{1 + Δ0（P 0 - P ∞）/ [A]0（P t – P ∞）} = ln [B]0 / [A]0 +Δ0k t式中，P 为用物理仪器测定的体系的某种物理性质（如吸光系数），该性质与浓度有线性关系，Δ0 = [B]0 - [A]0解： 设B 过量A +B → Pt = 0 [A]0 [B]0 P 0 = [A]0λA + [B]0λB + λM (1) t = t [A]0-x [B]0-x P t = ([A]0-x) λA + ([B]0-x) λB + λM (2) t = ∞ [B]0 - [A]0 P ∞ = ([B]0- [A]0) λB + λM (3) 据二级反应速率方程：)]([][)]([][ln ][][1000000x B A x A B B A kt ---= x x A A B kt B A --+=-000000]B [][ln ][][ln)][]([ kt A B x A x B 00000][][ln ][][ln ∆+=-- （1）-（3）得：P 0 – P ∞= [A]0(λA +λB ) , 即：00A ][A P P B ∞-=+λλ （1）-（2）得：P 0 – P t =λA x + λB x由上面两式可得：000][A P P P P x t ∞--= 0000000000][][][][ln ][][ln A P P P P A A P P P P B x A x B t t ∞∞------=-- 000000000000][][][][][][][][ln A P A P P A P A P A P A P B P B t t +--+--=∞∞ )(][][][][][)][]([ln00000000∞∞∞∞-+-+--=P P A P A P A P A P B P A B t t)(][)(][))(][]([ln 00000∞∞∞--+--=P P A P P A P P A B t t ))(][)(1ln(000∞∞--∆+=P P A P P t 故： kt A B P P A P P t 000000][][ln ))(][)(1ln(∆+=--∆+∞∞ 2、反应Np 3+ + Fe 3+ → Np 4+ + Fe 2+。
微生物生理学第三章练习题
微生物生理学第三章练习题微生物生理学第三章练习题异养微生物的生物氧化一、名词解释两向（用）代谢途径初级代谢次级代谢发酵有氧呼吸第一型酒精发酵stickland反应发酵平衡 P/O二、填空1. 生物体内葡萄糖被酵解为丙酮酸的过程为糖酵解，主要分为5各种途径即、磷酸酮酶途径（WD ）、HMP途径、和葡萄糖直接氧化途径。
2. EMP途径的特征性酶是1,6-二磷酸果糖醛缩酶，它催化1,6-二磷酸果糖裂解为3-磷酸甘醛和磷酸二羟丙酮，最后形成2分子的丙酮酸。
3. EMP 途径的关键酶是和。
4. HMP途径的产物为2分子丙酮酸，2个ATP和2个。
5. HMP途径是一个循环反应体系，可分为2个阶段，即和。
6. HMP途径的氧化阶段由磷酸已糖生成磷酸戊糖，使NAPP还原成NADPH，从6-磷酸葡萄糖开始，经脱氢、水解、氧化脱羧形成和二氧化碳。
7. 8. 9. 10.HMP途径的非氧化阶段的两个特征性酶为和。
通过HMP途径，1 分子6-磷酸葡萄糖转变成1分子，3分子二氧化碳和6分子NADPH。
1分子葡萄糖径ED途径最后生成2分子、1分子ATP、1分子NADPH和1分子NADH。
ED途径的特征性酶是催化2-酮-3-脱氧6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解生成一个丙酮酸+和一个3-磷酸甘油醛。
11. WD途径的特征性酶是，所以WD途径又称磷酸解酮酶途径。
把具有磷酸戊糖解酮酶的途径称为PK途径，把具有磷酸己糖解酮酶的途径称为HK途径。
12. 微生物产生ATP的方式有、和三种方式。
13. 在好氧条件下，葡萄糖经HMP途径可以完全降解生成二氧化碳和水，此时生成不进入EMP途径，而是缩合生成磷酸己糖。
即6个分子的葡萄糖进入HMP途径，其中分子葡萄糖完全分解成6分子CO2和12分子NADPH，另外有个磷酸己糖再生。
14. ED途径中2分子丙酮酸来源不同，2个丙酮酸的羧基分别来自葡萄糖的第位和第位碳原子。
而EMP途径释放出的2个二氧化碳来自葡萄糖的第位和第位碳原子。
反应动力学习题及答案
反应动力学习题及答案反应动力学习题一、判断题：1、催化剂只能改变反应的活化能，不能改变反应的热效应。
.........................（）2、质量作用定律适用于任何化学反应...............................................（）3、反应速率常数取决于反应温度，与反应物、生成物的浓度无关。
................（）二、选择题：1.若反应：A + B → C 对 A 和 B 来说都是一级的，下列叙述中正确的是....（）。
(A) 此反应为一级反应；(B) 两种反应物中，当其中任一种的浓度增大 2 倍，都将使反应速率增大 2 倍；(C) 两种反应物的浓度同时减半，则反应速率也将减半；(D) 该反应速率系数的单位为 s -1。
2. 反应A + B → 3D 的 E a ( 正) = m kJ·mol -1，E a ( 逆 ) = n kJ·mol -1，则反应的△r H m = ............ （）。
(A) (m -n ) kJ·mol -1； (B) (n -m ) kJ·mol -1； (C) (m -3n ) kJ·mol -1； (D) (3n -m ) kJ·mol -1。
3. 下列关于催化剂的叙述中，错误的是................................................（）。
(A) 在几个反应中，某催化剂可选择地加快其中某一反应的反应速率；(B) 催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同；(C) 催化剂不能改变反应的始态和终态；(D) 催化剂可改变某一反应的正向与逆向的反应速率之比。
4. 当速率常数的单位为mol -1·dm 3·s -1时，反应级数为.............................................（）（A ）一级; （B ）二级; （C ）零级; （D ）三级5. 对于反应2A + 2B → C ，下列所示的速率表达式正确的是.............................（）（A ）⊿[A]⊿t =23 ⊿[B]⊿t(B) ⊿[C]⊿t =13 ⊿[A]⊿t (C) ⊿[C]⊿t =12 ⊿[B]⊿t (D) ⊿[B]⊿t =⊿[A]⊿t6. 反应2A + B → D 的有关实验数据在表中给出，此反应的速率常数k/mol -2·dm 6·min -1约为 .......................................................................................................................... .....（）初始浓度最初速率[A]/mol· dm -3 [B]/mol·dm -3 v/mol·dm -3·min -10.05 0.05 4.2×10-20.10 0.05 8.4×10-20.10 0.10 3.4×10-1(A) 3.4×102 (B) 6.7×102 (C) 3.4×103 (D) 6.7×1037. 催化剂是通过改变反应进行的历程来加速反应速率。
微生物学各章试题及答案
微生物学各章试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 微生物学是研究下列哪类生物的科学？A. 动物B. 植物C. 微生物D. 人类答案：C2. 细菌的基本形态包括：A. 球状、杆状、螺旋状B. 球状、杆状、棒状C. 球状、杆状、链状D. 球状、杆状、环状答案：A3. 病毒的复制过程不包括以下哪个阶段？A. 吸附B. 侵入C. 组装D. 光合作用答案：D4. 真菌的主要繁殖方式是：A. 无性繁殖B. 有性繁殖C. 无性繁殖和有性繁殖D. 无性生殖和分裂生殖答案：C5. 下列哪种微生物是厌氧性微生物？A. 大肠杆菌B. 酵母菌C. 乳酸菌D. 蓝细菌答案：C6. 微生物的分类依据不包括以下哪项？A. 形态特征B. 生理生化特性C. 遗传信息D. 地理分布答案：D7. 微生物的培养基中通常不包含以下哪种成分？A. 碳源B. 氮源C. 无机盐D. 空气答案：D8. 微生物的致病性与其下列哪种结构无关？A. 荚膜B. 鞭毛C. 芽孢D. 叶绿体答案：D9. 微生物的耐药性通常与以下哪种结构有关？A. 细胞壁B. 细胞膜C. 质粒D. 核糖体答案：C10. 下列哪种微生物属于原核生物？A. 酵母菌B. 曲霉C. 蓝细菌D. 病毒答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 微生物的分类依据包括以下哪些？A. 形态特征B. 生理生化特性C. 遗传信息D. 地理分布答案：ABC12. 微生物的培养条件包括以下哪些？A. 温度B. 湿度C. 光照D. 氧气答案：ABD13. 微生物的致病机制包括以下哪些？A. 产生毒素B. 侵入宿主细胞C. 竞争营养D. 引起免疫反应答案：ABCD14. 微生物的耐药性机制包括以下哪些？A. 药物外排B. 药物修饰C. 靶位改变D. 抗生素替代答案：ABC15. 微生物的遗传变异方式包括以下哪些？A. 自然突变B. 基因重组C. 基因转移D. 染色体变异答案：ABC三、填空题（每题2分，共20分）16. 微生物学是研究__________的科学。
微生物工程课程练习题
微生物工程课程练习题微生物工程课程练习题一、名词解释1.发酵动力学2.分批培养3.葡萄糖效应4.代谢互锁5.合作终产物抑制6.巴斯德效应7.同型乳酸发酵8.协同反馈抑制9.初级代谢产物10.补料分批培养11.酵母Ⅰ型发酵12.酵母Ⅱ型发酵13.酵母Ⅲ型发酵14.优先合成途径15.营养缺陷型16.代谢渗漏型17.标准呼吸链18.侧呼吸链19.呼吸强度20.摄氧率21.抗结构类似物突变型22.微生物的热阻23.对数残留定律二、填空题（每空0.5分，共30分）1.当前微生物工业用菌种的总趋势是从发酵菌转向，从野生菌转向，从自然选育转向，从诱发基因突变转向。
2.调节培养基pH值的常用方法有、、。
3.淀粉的糖化过程包括、、等三种化学反应。
4.在酵母Ⅱ发酵液中添加发酵的终产物是。
5.谷氨酸合成中氨的导入方式有、和。
6.微生物发酵中供氧是指氧分子从空气泡里通过、和扩散到中。
7.供氧阻力包括、、和；8.耗氧阻力包括、、和。
9.溶氧系数的测定方法主要有、和。
10.只含有单一液相，且粘度小的典型溶液属于流体；含有固相、气相和液相而且粘度较大的发酵醪属于流体。
11.常用的菌种保藏方法有斜面低温保藏法、、、、和。
12.调节培养基pH值的常用方法有、、。
13.淀粉的糖化过程包括、、等三种化学反应。
14.酵母的Ⅲ型发酵是在条件下进行的，其产物为、、和。
15.微生物发酵中耗氧是指氧分子从液体主流通过、和扩散到。
16.谷氨酸合成中氨的导入方式有、和。
17.Monod方程的表达式为，它描述的是微生物生长和之间的关系。
18.在分批培养中，典型的细菌生长曲线包括、、和四个不同生长阶段。
19.干热灭菌对微生物有、和等作用。
20.干热灭菌主要用于，其特点是、。
21.紫外线灭菌的特点是，只能用于、等空间灭菌。
22.紫外线灭菌以波长nm灭菌效率为最高，一般用功率为的紫外灯照射分钟。
23.紫外线灭菌时，温度高则杀菌效率，湿度大则灯的使用寿命，空气中悬浮杂质多则。
生化反应工程试题库
试题库结构章节 试题分布名词解释 数学表达式 简答题图形题推导题判断题 计算题合计第一章 0 0 9 0 0 0 0 9 第二章 0 0 11 0 0 0 2 13 第三章 1 3 9 3 11 4 2 33 第四章 1 11 6 7 1 11 14 51 第五章 3 1 7 8 2 0 13 34 第六章 6 0 6 2 0 0 0 14 第七章 2 2 2 2 0 0 13 21 第八章 0 0 36 0 0 0 2 38 合计 13 17 86 22 14 15 46 213一、名词解释[03章酶促反应动力学]酶的固定化技术：[04章微生物反应动力学]有效电子转移：[05章微生物反应器操作]流加式操作：连续式操作：分批式操作：[06章生物反应器中的传质过程]粘度：牛顿型流体：非牛顿型流体塑性流体假塑性流体胀塑性流体[07章生物反应器]返混：停留时间：二、写出下列动力学变量（参数）的数学表达式[03章酶促反应动力学]1. Da准数：2. 外扩散效率因子：3. 内扩散效率因子：[04章微生物反应动力学]1. 菌体得率：2. 产物得率：3. 菌体得率常数：4. 产物得率常数：5. 生长比速：6. 产物生成比速：7. 基质消耗比速：8. 生长速率：9. 产物生成速率：10. 基质消耗速率：11. 呼吸商：[05章微生物反应器操作]1. 稀释率：[07章生物反应器]1. 停留时间：2. 转化率：三、简答题：[01章绪论]1．什么是生物反应工程、生化工程和生物技术？2．生物反应工程研究的主要内容是什么？3．生物反应工程的研究方法有哪些？4．解释生物反应工程在生物技术中的作用。
5. 为什么说代谢工程是建立在生化反应工程与分子生物学基础之上的？6. 何为系统生物学？7. 简述生化反应工程的发展史。
8. 如何理解加强“工程思维能力”的重要性。
9. 为什么在当今分子生物学渗入到各生物学科领域的同时，工程思维也成为当今从事生物工程工作人员共同关注的话题？[02章生物反应工程的生物学与工程学基础]1. 试说明以下每组两个术语之间的不同之处。
生化反应器 第三章 细胞反应动力学1
所以： a= 0.782，b=1.473，c=0.909，d=3.855，e=2
即： C6H12O6+0.782NH3+1.473O2=0.909C4.4H7.3O1.2N0.86 +3.855H2O+2CO2 （2）底物对细胞的得率YX / S的计算
YX / S
max
= 1 / 0.0167 = 59.8802(g/mol)
m = 0.0012(mol/g ⋅ h )
由而可看出两种作法的计算结果时接近的
0.04 0.035 0.03 YX/S （g/mol） 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 5 10 1/ µ （h ） 15 20
0.008 0.007 q S （mol/g·h） 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4
µ （1/h ）
qS及µ的实验数据计算YX/S ，以1/YX/S对1/µ进 行回归得到 则
1 / Y X / S = 0.0167 + 0.0012 / µ
对N元素平衡，有：
a = 0.86c = 0.782
对H元素平衡，有：
12 + 3a = 7.3c + 2d ， 12 + 3a − 7.3c d= 2 12 + 3 × 0.782 − 7.3 × 0.909 = 2 = 3.855
对O元素平衡，有：
6 + 2 × b = 1 .2 c + d + 2 e ，
化学反应动力学的练习题
化学反应动力学的练习题化学反应动力学是研究反应速率和反应的速率规律的学科。
这个领域的重要内容就是解决反应速率与温度、浓度、催化剂等因素的关系。
本篇文章将结合一些练习题，来说明化学反应动力学的相关概念和计算方法。
一、题目解析1. 硫酸铁(III)催化硫代硫酸钠分解的反应:2NaSSO3 + 2H2SO4 → 3SO2 + 2Na2SO4 + H2O它的速率方程为：v = k[H2SO4]m[NaSSO3]n，已知当[H2SO4]=0.2mol/L，[NaSSO3]=0.1mol/L时，反应速率为2.25mol/L·min。
请问该反应的速率常数 k、反应级数 m 和 n 分别为多少？二、解答过程在解答该练习题之前，我们首先需要了解速率常数、反应级数和速率方程的概念。
速率常数：表示反应速率与反应物浓度关系的比例常数，用符号 k表示。
反应级数：根据反应物浓度与速率之间的关系，确定反应速率方程的指数值。
速率方程：表示反应速率与反应物浓度之间的关系式。
对于题目中给出的反应速率方程：v = k[H2SO4]m[NaSSO3]n，已知当[H2SO4]=0.2mol/L，[NaSSO3]=0.1mol/L时，反应速率为2.25mol/L·min。
我们可以根据题目给出的数据，利用速率方程求解：v = k[H2SO4]m[NaSSO3]n二次代入已知条件：2.25 = k × (0.2)m × (0.1)n ----(1)为了确定每个指数的值，我们需要利用不同条件下的反应速率数据来进行消元计算。
考虑尝试不同的条件，我们可以重复着这一过程直到找到一个关系成立的组合。
假设此时反应速率为 v₁：v₁ = k × (c₁[NaSSO3]) × (c₂[H2SO4]) ----(2)将条件1代入方程2，我们得到：2.25 = k × (0.2/c₂ )m × (0.1/c₁ )n ----(3)为了方便计算，我们可以将等式两边取对数：log(2.25) = log(k) + mlog(0.2/c₂) + nlog(0.1/c₁) ----(4)继续进行计算，可得：log(2.25) = log(k) + -log(c₂)/log(5) + (log(0.1) - log(c₁))/log(10) ----(5)整理方程，我们可以得到：log(k) = log(2.25) + log(c₂)/log(5) - (log(0.1) - log(c₁))/log(10) ----(6)根据已知条件，我们可以计算出 c₁和 c₂的值，将其代入方程6中求解 log(k)。
生物反应动力学
生物反应动力学•一、微生物生长动力学•1、生长速率γx=dX/dt=μX；（1）式中，X为菌体浓度，g·L-1;μ为比生长速率，h-1；【例题】以乙醇为唯一碳源进行产气气杆菌培养，细胞初始浓度X0=0.1kg/m3，培养至3.2h，细胞浓度为8.44kg/m3，如果不考虑延迟期，比生长速率一定，求倍增时间td。
【解】dX/dt=μX （1）当t=0，X=X0，积分（1）得lnX=μt+lnX变形为ln(X/X0)=μt （2）倍增时间是指X/X0=2所需时间，因此ln2=μtd（3）由（2）和（3），可得到t d=............= 0.5（h）•练习•下面为某微生物的生长数据，求此微生物的μ，1小时和2小时时候的生长速率。
•时间/h 0 0.5 1.0 1.5 2.0•细胞干重/(g/L) 0.1 0.15 0.23 0.34 0.512、生长的非结构模型确定论的非结构模型，是一种理想状况，不考虑细胞内部结构，每个细胞之间无差别，细胞群体作为一种溶质；•目前，常使用确定论的非结构模型是Monod方程•μ=μmax[S]/(K s+[S]) （2）•式中，μmax是最大比生长速率，[S]是某限制性营养物的浓度，K s为基质利用常数，相当于μ=μmax /2时的基质浓度．g·I-1，这是菌对基质的亲和力的一种度量。
【例题】乙醇为唯一碳源进行面包酵母培养，获得如下数据：[S]/(g/L) 0.4 0.33 0.18 0.10 0.07 0.049 0.038 0.020 0.014μ/(h-1) 0.161 0.169 0.169 0.149 0.133 0.135 0.112 0.0909 0.0735求μmax 和KS。
•3、基质消耗动力学•以菌体得率为媒介，可确定基质的消耗速率与生长速率的关系。
基质的消耗速率γS可表示为•-γS=d[S]/dt=γX/Y X/S （3）•基质的比消耗速率指基质的消耗速率除以菌体的量，以q S来表示，即qS=γS/X （4）•-q S=μ/Y X/S （5）•【例题】葡萄糖为唯一碳源进行酵母培养，反应式为：• 1.11C6H12O6+2.10O2→C3.92H6.5O1.94+2.75CO2+3.42H2O•μ为0.42h-1，求（1）Y X/S，（2）基质的比消耗速率•练习:•在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg葡萄糖0.0672kgO2，生成0.0746kg酵母细胞和0.12lkg CO2，请计算酵母得率YX/S•μ由Monod 方程表示时，（5）式可变形为：•-q S =（-q S ，max )[S]/(K S +[S]) (6)•当以氮源、无机盐类、维生素等为基质时，由于这些成分只能组成菌体的构成成分，不能成为能源，Y X/S 近似一定，所以式(6)能够成立，但当基质既作为能源又是碳源时，就应考虑维持代谢所消耗的能量。
第三章 微生物反应动力学
分类：界（ Kingdom ）、门（ Phylum ）、 纲 （ Class ） 、 目 （ Order ） 、 科 （ Family ） 、 属 （ Genus ） 、 种 （Species）。 种 以 下 有 变 种 （ Variety ） 、 型 （Form）、品系（Strain）等。 命名：“双名法”。 属名：大写字母开头，是拉丁词的名词， 用以描述微生物的主要特征； 种名：小写字母打头，是一个拉丁词的 形容词，用以描述微生物的次要特征。
例4-1
• 以葡萄糖为基质进行面包酵母(S. cerevisiae)培养， 培养的反应式可用下式表达，求计量关系中的系数 a、 b、c和d。
C6 H12O6 3O2 aNH3 bC6 H10 NO3 (面包酵母) cH2O dCO2
O2的消耗速率与CO2的生成速率可用来定义好 氧培养中微生物生物代谢机能的重要指标之一 的呼吸商(respiratory quotient )，其定义式为：
四、pH • 不同微生物有其最适生长的 pH 值范围。大 多数自然环境的 pH值为 5～ 9，许多微生物 的最适生长 pH 也在此范围内，只有少数种 类可生长在pH值低于2或高于10的环境中。 大多数酵母与霉菌在微酸性（ pH5 ～ 6 ）环 境中生长最好，而细菌、放线菌则在中性 或微碱性条件下生长最好。
细胞生产量 细胞含碳量 YC YX 基质消耗量 基质含碳量
S
XC SC
• 式中Xc和Sc分别为单位质量细胞和单位质量基质中 所含碳源素量。Yc值一般小于1，为0.4—0.9。式 （3-1）中的系数c实际就是Yc。
例4-4
• 乙醇为基质，好氧培养酵母，反应方程为
碳源 氮源 氧 菌体 有机产物 CO2 H 2 O
第三章 微生物反应动力学习题答案
第三章 微生物反应动力学习题答案1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？ 答：微生物反应与化学反应相比，具有以下特点：1）微生物反应属于生化反应，通常是在常温常压下进行；2）反应原料来源相对丰富；3）易于生产复杂的高分子化合物和光学活性物质；4）通过菌种改良，可大大提高设备的生产能力；5）副产物多，提取有一定难度；6）生产微生物受外界环境影响比较大；7）开发成本较大；8）废水BOD较大2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？答：微生物反应与酶促反应的最主要区别在于，微生物反应是自催化反应，而酶促反应不是。
此外，二者还有以下区别：（1）酶促反应由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反应而言，基质不可能全部转化为目的产物，副产物的产生不可避免，给后期的提取和精制带来困难，这正是造成目前发酵行业下游操作复杂的原因之一。
（2）对于微生物反应，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，如果其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。
（3）与微生物反应相比，酶促反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制。
微生物反应是利用活的生物体进行目的产物的生产，因此，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际控制有一定难度。
（4）酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应过程，与微生物反应相比，在经济上有时并不理想。
4. 答：Monod 方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。
Monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示：Monod 方程：SK SS +=max μμ米氏方程：SK Sr r m +=max方程中各项含义： μ：生长比速 μmax ：最大生长比速 S: 单一限制性基质浓度 K S : 半饱和常数 方程中各项含义： r：反应速率 r max ：最大反应速率 S：底物浓度 K m ：米氏常数 微生物生长动力学方程酶促反应动力学方程经验方程 理论推导的机理方程适用于单一限制性基质的情况 适用于单底物、无抑制的情况5、答：由于细胞的组成是复杂的，当微生物细胞内部所含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素等的含量随环境条件的变化而变化时，建立起的动力学模型称为结构模型。
生物反应工程第三章答案
第3章 固定化酶催化反应过程动力学一、基本内容：酶的固定化是为了解决游离酶分子在催化反应过程中不易回收、稳定性差、操作成本太高而采用的一种方法。
酶固定化后必然会对其催化反应动力学有一定的影响。
因此，本章主要分析来阐明固定化酶与游离酶催化反应动力学的区别，并对重要的扩散效应进行了详尽的研究。
1、固定化酶是通过物理或化学方法，将游离酶转变成为在一定空间内其运动受到完全约束、或受到局部约束的一种不溶于水，但仍具有活性的酶。
主要优点有：易于分离、可反复使用、增加稳定性、提高机械强度、便于生产连续化和自动化、降低酶催化反应操作成本等。
2、酶的固定化方法有：吸附法、包埋法、共价法、交联法。
每种固定化方法均有利有弊，要根据实际情况进行选择。
3、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）。
不同因素对酶动力学影响结果见下图：游离酶固定化酶改变的本征速率和动力学参数固有速率和动力学参数宏观速率和动力学参数本征速率和动力学参数空间效应分配效应扩散效应4、固定化酶催化反应外扩散效应。
固定化酶与溶液中底物反应过程包括三步：（1）底物从液相主体扩散到固定化酶表面；（2）底物在固定化酶表面进行反应；（3）产物从固定化酶表面扩散到液相主体。
其中酶催化反应速率可由M －M 方程表示max SiSi m S r C R K C =+0()S Si i；底物由液相扩散到催化剂表面速率可表示为Sd L R k a C C =−。
在稳态时，应存在Si Sd R R =，即max 0()SiL S Si m S r C k a C C K C −=+i。
5、固定化酶催化反应外扩散效应影响下反应速率的求解。
主要包括两个方面：由表面浓度C Si 求解和由有效因子E η求解。
（1）表面浓度C Si 求解。
由式max max00max 0002()10Si SiL S Si S Si m Si L m SiSi m S S S L S SS S Sr C r C k a C C C C K C k a K C C K r C K C C k aC C C C K C K C −=⇒−=++−⇒+引入＝，＝，定义Da=可得：＝Da +（＋Da-1）＝S K −Da-1当a>0时，取“＋”号，当a<0时，取“-”号。
生物反应工程试题 及答案
一、基本概念(8分)返混：酶的固定化技术：能量生长偶联型：有效电子转移：二、写出下列概念的数学表达式(8分)停留时间：稀释率：转化率：Da准数：外扩散效率因子：菌体得率：产物生成比速：菌体得率常数：三、判断题(8分)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、流加培养达到拟稳态时，D=μ。
( )4、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内基质浓度为零。
( )5、连续培养微生物X过程中，污染了杂菌Y，若μX>μY，则杂菌Y不能在系统中保留。
( )四、图形题（12分）图1为微生物生长动力学1/μ~1/S曲线，指出曲线Ⅰ、Ⅱ中哪条代表竞争性抑制，哪条代表无抑制情况。
图2为产物的Lueduking and Piret模型，指出曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表的产物类型。
图1图2曲线Ⅰ：曲线Ⅰ：曲线Ⅱ：曲线Ⅱ：曲线Ⅲ：图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率D crit和最大生产强度下的稀释率D m。
图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？ⅠⅡ1/μⅠⅡXDX图3 图4五、简答题（24分）1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？2、影响固定化酶促反应的主要因素有哪些？3．举例说明连续培养的应用？4．CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。
六、计算题（40分）1．以葡萄糖为限制性基质，在稀释率D = 0.08 (1/h)条件下，连续培养Candida utilis，建立了化学平衡式，结果如下，求菌体得率Y X/S。
（4分）0.314C6H12O6+0.75O2+0.19NH3CH1.82N0.19O0.47 +0.90CO2 +1.18H2O2．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养Azotobacter vinelandii，从实验数据中求得维持常数m=0.9×10-3mol/g.h，菌体得率常数Y G=54g/mol。
6发酵工艺控制及微生物反应动力学自学习题1
6发酵⼯艺控制及微⽣物反应动⼒学⾃学习题1温度对发酵过程的影响及其控制（三组）1、说说温度和微⽣物⽣长的关系？及温度对发酵⽣产的影响有哪些？（周超）答：⼀⽅⾯随着温度的上升，细胞中依靠酶的⽣物化学反应速率加快，导致微⽣物⽣长速度加快；另⼀⽅⾯，组成细胞的物质如蛋⽩质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的升⾼，这些物质的⽴体结构受到破坏，使得依靠酶的化学反应失活，从⽽引起微⽣物⽣长的抑制，甚⾄死亡。
因此只在⼀定的温度范围内，微⽣物的代谢活动和⽣长繁殖才随着温度的上升⽽增加。
温度上升到⼀定程度，开始对微⽣物产⽣不良影响，如果温度继续升⾼，微⽣物细胞功能急骤下降以致死亡。
温度可以影响发酵⽣产中的菌⽣长速率、呼吸强度、产物的⽣成率。
2、举例说说温度影响到微⽣物细胞的⽣物合成⽅向？（周超）答：例如，在四环类抗⽣素发酵中，⾦⾊链丝菌能同时产⽣四环素和⾦霉素，在低于30℃时，它合成⾦霉素的能⼒较强。
随着温度的提⾼，合成四环素的⽐例提⾼。
当温度超过35℃时，⾦霉素的合成⼏乎停⽌，只产⽣四环素。
3、温度可影响培养液的哪些物理性质？举例说明。
（周超）答：温度可以改变发酵液的物理性质，使其中的基质发⽣变化，在发酵⽣产中，温度对所需要的产物建⽴在发酵液上，温度偏低，影响微⽣物的繁殖；偏⾼，影响其代谢⽣长。
例如，温度对氧在发酵液中的溶解度就有很⼤的影响，随着温度的升⾼，⽓体在溶液中的溶解度减⼩，氧的传递速率也会改变。
4、说说温度对细胞内酶的影响？（周超）答：不同的酶的最适温度不同。
在低于其最适温度时，细胞内的代谢速率减慢，酶活性降低，但其基本空间结构不改变；在⾼于其最适温度时，随着温度的不断升⾼，细胞内的代谢加快，酶的供应更⼤，但酶的空间构象改变，失去其活性，可能使细胞内的某些代谢途径改变，最终死亡。
5、什么是发酵热？它由⼏部分组成？并说出它们的来源？（周超）答：发酵热即发酵过程中释放的出来的净热量。
它由五部分构成；⽣物热，即微⽣物在⽣长繁殖过程中，本⾝产⽣的⼤量热，其中微⽣物进⼊对数期以后就产⽣⼤量的⽣物热，与呼吸强度、培养基成分相关；搅拌热，顾名思义即发酵罐搅拌带动液体做机械运动，造成液体之间、液体与设备之间发⽣摩擦；蒸发热是随发酵罐排出的尾⽓带⾛的⽔蒸发的热量，其温度和湿度随控制条件和季节的不同⽽各异，⽔的蒸发以及排出的⽓体还夹带着部分显热散失到外界；显热，由于空⽓、⽔分的改变使得发酵液中的温度改变；辐射热，因罐内外温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射，辐射热在⼀年四季是不同的，冬天影响⼤些，夏天影响⼩些。
微生物动力学计算例题
【解】根据YX/S、YX/O定义，每消耗1mol葡萄糖，可得到： 菌体 ΔX=180g， 消耗氧 Δ[O2]=180/30.4=5.92 mol 根据P/O=1，生成ATP量为ΔATP=5.92×2=11.84 mol 则， X 180 YATP 13.0( g / mol) ATP 11.84 2
3-1-3 微生物反应过程的计量学
【例题2】乙醇为基质，好氧培养酵母，反应方程为：
C2 H5OH aO2 bNH3 c(CH1.75 N 0.15O0.5 ) dCO2 eH2O
呼吸商RQ = 0.6。求各系数a、b、c、d、e。
【解】根据元素平衡式（2）有
C :2 cd H : 6 3b 1.75c 2e O : 1 2a 0.5c 2d e N : b 0.15c
例题
【例题3】已知某细菌以葡萄糖为单一碳源生长时，细胞得率 YX/S=85g· mol-1，通过元素分析得知该细菌的分子式为 CH1.7O0.46N0.18。求这个反应的得率系数YC。
【解】葡萄糖分子量为180，根据YC定义，得
YC YX
S
XC 85 SC 180
1 12
(1 12 1.7 0母细胞的化学组成 CH1.84N0.21O0.52。
例题
【例1】乙醇为基质，好氧培养酵母，反应方程为：
C 2 H 5OH 2.394O2 0.085NH3 0.564(CH 1.75 N 0.15O0.5 ) 1.436CO2 2.634H 2O
求酵母细胞(CH1.75N0.15O0.5)培养过程中的Yx/s和Yx/o。 【解】由（1）式
313微生物反应过程的计量学所以上述反应的计量关系式为以上方程联立求解得313微生物反应过程的计量学配平微生物反应方程式时一部分系数是通过实验获得另一部分系数需计算获得
第三章 微生物反应动力学习题
第三章微生物反应动力学习题1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？3. 进行微生物反应过程的物量衡算有何意义，请举例说明。
4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？6. 以葡萄糖为单一碳源，进行某种微生物好氧或厌氧培养。
已知此菌的比生长速率μ、葡萄糖的比消耗速率γ、细胞、葡萄糖、二氧化碳和各产物中的碳元素含量α1、α2、α3 和αi，利用这6 个常数给出此菌的与生长相关的物料衡算式。
7. 葡萄糖为碳源的复合培养基进行干酪乳杆菌的厌氧培养，1mol葡萄糖可生成乳酸或乙酸或乙醇或甲酸为0.05mol、1.05mol、0.94mol和1.76mol，试讨论各分解代谢的碳元素的恒算及生成ATP的摩尔数。
8. 荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）好氧培养中，已知：Y x/s=180g/mol,Y x/o=30.4g/mol,每消耗1mol葡萄糖可生成2molATP，氧化磷酸化的P：O比为1，求Y ATP？9. 在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg 葡萄糖和0.0672kgO2，生成0.0746kg 酵母菌和 0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率Y X/S 和呼吸商RQ。
10. 微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有4 分裂或8 分裂的，试证明当n 分裂时，有如下式子：，式中： 为倍增时间， 为世代时间。
11．分别采用含有蛋白胨和牛肉膏的复合培养基、含有20 余种氨基酸的合成培养基和基本培养基进行运动发酵单胞菌厌氧培养，碳源为葡萄糖，获得如下表所示结果。
已知菌体的含碳量（以碳源/细胞计）为0.45g/g，求采用不同培养基时的Y KJ。
12. 葡萄糖为碳源进行酿酒酵母培养，呼吸商为1.04，氨为氮源。
消耗100mol 葡萄糖和48mol氨，生成细胞48mol、二氧化碳312mol 和水432mol。
微生物学与免疫学_复习资料 物化题目(1至6章)
物化课堂练习题第一章热力学第一定律热力学第一定律的数学表示式只能适用于（1）理想气体（2）封闭体系（3）孤立体系（4）敞开体系一封闭体系，当状态从A到B发生变化时经历二条任意的不同途径，则（1）Q1=Q2 （2）W1=W2（3）Q1+W1=Q2+W2 (4)∆U=03、25︒C时有反应C6H6(l)+7.5O2 ∀3H2O(l)+6CO2(g)，若反应中各物质均可视为理想气体，则其∆H与∆U之差约为（）（1）-3.7kJ (2)1.2 (3)-1.2 (4)3.74、若已知H2O(g)及CO(g)在298K时的标准生成焓∆fHmo分别为-242及111kJ.mol-1，则反应H2O(g)+C(s) →H2(g)+CO(g)的反应热为（）kJ(1)-353 (2)-131 (3)131 (4)3535、已知25︒C时反应的½H2 (g)+½Cl2(g) →HCl(g)∆H为-92.5kJ，则此时反应的∆U（）无法知道（2）一定大于∆H （3）一定小于∆H （4）等于∆H6、1mol液体苯在298K时置于弹式量热计中完全燃烧，生成水和二氧化碳气体，同时放出热量3264kJ，则其等压燃烧热Qp约为（）kJ (1)3268 (2)-3265 (3)3265 (4)-32687、已知反应H2(g)+½O2→H2O(g)+的∆H，下列说法中，何者不正确？( )（1）∆H是H2O(g)的生成热（2）∆ H是H2(g)的燃烧热(3)∆H与反应的∆ U数值不等（4）∆H是负值8、已知反应CO(g)+ )+½O2→CO2(g)的∆ H，下列说法中何者是不正确的？( )（1）∆H是CO2(g)的生成热(2)∆H是CO(g)的燃烧热(3)∆H与反应的∆U数值不等（4）∆H是负值9、∆H=Qp 的适用条件是（）(1)可逆过程(2) 理想气体(3) 等压的化学反应(4)等压只作膨胀功10、反应在298K时CH3CHO(g) →CH4(g)+CO(g)的∆H为-16.74kJ.K-1，并从各物质的Cp 值可知反应∆ Cp的值为16.74J.K-1，则该反应的反应热为零时，反应温度约为（）(1)1298K (2)1000K (3)702K (4)299K11、3mol单原子理想气体，从初态T1 =300K，P1 =1atm反抗恒定的外压0.5atm作不可逆膨胀，至终态T2 =300K，P2 =0.5atm 。
生物反应工程试题5及答案
五、简答题 （24 分） 1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？
莫诺方程： µ = µmax S KS + S
米氏方程： r = rmax S Km + S
描述微生物生长
描述酶促反应
经验方程
理论推导的机理方程
方程中各项含义：
方程中各项含义：
μ：生长比速(h-1) μmax：最大生长比速(h-1) S: 单一限制性底物浓度(mol/L) KS:半饱和常数(mol/L)
YX / S
=
∆X − ∆S
= 12 +1.82 + 0.19 ×14 + 0.47 ×16 0.314 × (6×12 +12 + 6 ×16)
= 0.42
2．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养 Azotobacter vinelandii，从实 验数据中求得维持常数 m=0.9×10-3mol/g.h，菌体得率常数 YG=54g/mol。求氧 的维持常数 mo 及氧对菌体的理论得率 YGO。（6 分）
解此方程组，得
r
=
KS
rmCS + CS + CS2
K SS
5 初始浓度为 0.1mol/m3 麦芽糖在酶的作用下水解生成葡萄糖，底物流量 F=0.002m3/s，转化率 χ=80%，反应符合米氏方程，rm=4.0×10-3mol/(m3.s)，
Km=1.0mol/m3。求(1)采用 PFR 型酶反应器所需体积。（2）采用单级 CSTR 型 酶反应器所需体积。（10 分）
=
dP Xdt
菌体得率常数： YG
=
dX (−dS )G
三、判断题(8 分) 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、流加培养达到拟稳态时，D=μ。( √ ) 4、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内基质浓度为零。( × ) 5、连续培养微生物 X 过程中，污染了杂菌 Y，若μX>μY，则杂菌 Y 不能在 系统中保留。( √ )
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第三章微生物反应动力学习题
1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？
2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？
3. 进行微生物反应过程的物量衡算有何意义，请举例说明。
4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？
5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？
6. 以葡萄糖为单一碳源，进行某种微生物好氧或厌氧培养。
已知此菌的比生长速率μ、葡萄糖的比消耗速率γ、细胞、葡萄糖、二氧化碳和各产物中的碳元素含量α1、α2、α3 和αi，利用这6 个常数给出此菌的与生长相关的物料衡算式。
7. 葡萄糖为碳源的复合培养基进行干酪乳杆菌的厌氧培养，1mol葡萄糖可生成乳酸或乙酸或乙醇或甲酸为0.05mol、1.05mol、0.94mol和1.76mol，试讨论各分解代谢的碳元素的恒算及生成ATP的摩尔数。
8. 荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）好氧培养中，已知：Y x/s=180g/mol,Y x/o=30.4g/mol,每消耗1mol葡萄糖可生成2molATP，氧化磷酸化的P：O比为1，求Y ATP？
9. 在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg 葡萄糖和0.0672kgO2，生成0.0746kg 酵母菌和 0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率Y X/S 和呼吸商RQ。
10. 微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有4 分裂或8 分裂的，试证明当n 分
裂时，有如下式子：，式中： 为倍增时间， 为世代时间。
11．分别采用含有蛋白胨和牛肉膏的复合培养基、含有20 余种氨基酸的合成培养基和基本培养基进行运动发酵单胞菌厌氧培养，碳源为葡萄糖，获得如下表所示结果。
已知菌体的含碳量（以碳源/细胞计）为0.45g/g，求采用不同培养基时的Y KJ。
12. 葡萄糖为碳源进行酿酒酵母培养，呼吸商为1.04，氨为氮源。
消耗100mol 葡萄糖和48mol氨，生成细胞48mol、二氧化碳312mol 和水432mol。
求氧的消耗量和酵母细胞的化学组成。
13. 以葡萄糖为唯一碳源的最低培养基进行Candida utilis 培养，Y x/s=91.8g-细胞/mol 葡萄糖，求Y kJ。
已知葡萄糖的燃烧热为2830KJ/mol。
15. 以葡萄糖为唯一碳源的基本培养基厌氧培养产气气杆菌, Yx/s= 26.1 g 细胞/mol 葡萄糖,试求分解代谢消耗葡萄糖的量占总消耗量的分率? 已知每克细胞含0.45g 碳,每mol 葡萄糖含72g 碳,且△S=△S 合成 +△S分解。
16.一个新发现的微生物在每一次细胞分裂时，可产生3个新细胞，由下列生长数据求：①此微生物的比生长速率μ(h-1)；②两个细胞分裂的平均间隔时间；③此微生物细胞的平均世代时间。
时间/h 0 0.5 1.0 1.5 2.0
细胞干重/(g/L) 0.10 0.15 0.23 0.34 0.51
17．在一连续稳定进出料的搅拌罐中，进行以葡萄糖为碳源生成乙醇的动力学研究，反应方程式可表示为：S（葡萄糖）→酵母
P（乙醇）+X（酵母），试验结果见下表。
[X]0=0 [P]=0
[X]0=0 [P]=20
τ/h 11.90 10.00 6.25 5.05 4.13
S/(g/L) 0.054 0.079 0.138 0.186 0.226
1/S(L/g) 18.52 12.66 7.25 5.38 4.42
τ/h 11.90 10.00 6.25 5.05 4.13
S/(g/L) 0.070 0.095 0.182 0.250 0.384
1/S(L/g) 14.29 10.53 5.49 4.00 2.60
已知P max =120g/L,求包括葡萄糖消耗及乙醇抑制酵母生长的速率方程式。
18.以甲醇为基质，进行某种微生物好氧分批培养，获得如下数据： 时间/h 0 2 4 8
10 12
14 16 18 X/(g/L) 0.2 0.211 0.305 0.98 1.77 3.2 5.6 6.15 6.2 S/(g/L) 9.23
9.21
9.07
8.03
6.8
4.6
0.92
0.077
求：μmax ；Y x/s ;倍增时间t d ;饱和常数K s 和t=10h 时微生物细胞的比生长速率。
19. 通过实验测定，已知反应底物十六烷烃和葡萄糖中有2/3 的碳转化为细胞中的碳。
（1）计算下述反应的计量系数， 十六烷烃：
葡萄糖：
（2）计算上述两反应的得率系数Y X/S (g 干细胞/g 底物)和Y X/O (g 干细胞/g 氧)。