生物反应工程-贾士儒试卷

生物反应工程考试试卷（2003年6月）班级姓名成绩

一、名词解释(10分)

流加式操作：

能量生长非偶联型：

返混：

搅拌器轴功率：

固定化酶：

二、请列出下列物理量的数学表达式 (10分)

停留时间：

呼吸商：

稀释率：

Da准数：

转化率：

三、判断题(10分)

1、单罐连续培养稳态下，D=μ。( )

2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。( )

3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。( )

4、Da 准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一参数，Da 准数越大，外扩散效率越高。( )

5．酶经固定化后，稳定性增加，活性增大。( )

四、图形题（15分）

图1为酶促反应1/r~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为流体的流变学曲线，试说出每条曲线所代表的流体类型。

图1 图2

Ⅰ

Ⅱ

1/r

1/S

σ

d ω /d γ

1 2

3

4

曲线1： 曲线2： 曲线3： 曲线4：

曲线Ⅰ： 曲线Ⅱ：

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？

图3 图4

五、简答题 （25分）

1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？

X

DX

X ，D X

D

μ

S

2、CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。

3、何谓恒化器，何谓恒浊器，二者有何区别？

4、影响k

L a的因素有哪些，如何提高k

L

a或N

v

？

5、如何进行流加培养的控制、优化？

六、计算题（30分）

1、乙醇为基质，通风培养酵母，呼吸商RQ=0.6。反应方程为：

C 2H

5

OH+aO

2

+bNH

3

c（CH

1。75

N

0。15

O0

。5

）+dCO

2

+ eH

2

O

求各系数a、b、c、d及菌体得率Y

X/S

。

2、推导非竞争性抑制酶促反应动力学方程。

3．某微生物的生长可用Monod方程来描述，并且

m =0.5/h，K

S

=2g/L。连

续培养中，流加基质浓度S

o =48g/L，Y

X/S

=0.45g/g，在稳定状态下，菌体的

最大生产强度为多少？

4、在一定的培养条件下培养大肠杆菌，测得实验数据如下表所示。求该条

件下,大肠杆菌的最大比生长速率μ

m 和半饱和常数K

S

。

S(mg/L)613334064102122153170221210μ(h-1)0.060.120.240.310.430.530.600.660.690.700.73

5．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养Azotobacter vinelandii，从实验数据中求出碳源维持常数m=0.910-3mol/g.h，碳源对菌体的理论

得率Y

G =54g/mol，氧的维持常数m

o

=5.410-3mol/g.h，氧对菌体的理论得

率Y

GO =14.5g/mol。计算与能量衡算相应的维持常数m/、m

o

/，Y

G

/、Y

GO

/。

生物反应工程考试试卷标准答案

四、名词解释(10分)

流加式操作：先将一定量基质加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入反应器中，反应开始，反应过程中将特定的限制性基质按照一定要求加入反应器内，以控制限制性基质浓度保持一定，当反应终止时取出反应物料的操作方式。

能量生长偶联型：当有大量合成菌体材料存在时，微生物生长取决于ATP的供能，这种生长就是能量生长偶联型。

返混：不同停留时间的物料的混合，称为返混。

搅拌器轴功率：搅拌器输入搅拌液体的功率是指搅拌器以既定的转速回转时，用以克服介质的阻力所需用的功率，简称轴功率。它不包括机械传动的摩擦所消耗的功率，因此它不是电动机的轴功率。

酶的固定化技术：是指将水溶性酶分子通过一定的方式如静电吸附、共价键等与载体结合，制成固相酶的技术。

五、请列出下列物理量的数学表达式 (10分)

停留时间：f

V =

τ 呼吸商：22/O CO Q Q RQ = 稀释率：V

F D =

Da 准数： m

m

N r Da =

转化率：0

0S S S t

-=

χ 六、判断题(10分)

1、单罐连续培养稳态下，D=μ。( √ )

2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。( √ )

3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。( )

4、Da 准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一参数，Da 准数越大，外扩散

效率越高。( )

5．酶经固定化后，稳定性增加，活性增大。(

)

四、图形题（15分）

图1为酶促反应1/r~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为流体的流变学曲线，试说出每条曲线所代表的流体类型。

Ⅰ

Ⅱ

1/r

σ

1 2

3

4