一 、是非题
1、米氏方程中饱和常数的倒数1/Ks 可表示酶与底物亲和力的大小。它的值越大，表示酶与底物亲和力越小。
2、气升式反应器与自吸式反应器的原理一样都不需要搅拌设备
3、分配效应是由于固定化载体与底物或效应物之间的的亲水性、疏水性及静电作用引起微环境和宏观环境之间物质的不等分配，改变了酶反应系统的组成平衡，从而影响反应速率的一种效应。
4、动物细胞的培养方式有悬浮培养和贴壁培养两种方式。
5、连续培养洗出点（临界稀释率）与补入的限制性底物浓度S 0有关。
二、名词解释
1．固定化酶的位阻效应
2．微生物生长动力学的概率论非结构模型
3. 混合时间
4．贴壁培养
三、简答题
1．Monod 方程与米氏方程的区别是什么？
答： 莫诺方程：S K S S +=m ax μμ 米氏方程：S
K S r r m +=m ax 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： 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) K S :半饱和常数(mol/L) 方程中各项含义： r ：反应速率(mol/L.h) r max ：最大反应速率(mol/L.h) S ：底物浓度(mol/L)
K m ：米氏常数(mol/L)
适用于单一限制性底物、不存在抑制的情况 适用于单底物酶促反应不存在抑制的情况
2．简述生物反应工程研究内容？
答：包括反应动力学和生物反应器两大主要内容。其中反应动力学涉及到微观动力学和宏观共力学。反应器涉及到：1）反应器的三传一反：三传即质量、动量和热量传递；一反即生化反应；2）反应器的设计与放大；3）反应器的控制与优化
3．简述机械搅拌发酵罐的基本结构以及自吸式发酵罐吸气的原理。
答：1）机械搅拌发酵罐的基本结构包括：1）罐体；2）搅拌器和挡板；3）消泡器；4）联轴器及轴承；5）变速装置；6）空气分布装置；7）轴封；8）控温装置；9）附属设施
2）自吸式发酵罐充气的原理：液体和空气在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘。转子中心处形成负压，转子转速愈大，所造成的负压也愈大。转子的空膛与大气相通，发酵罐外的空气通过过滤器不断地被吸入，随即甩向叶轮外缘，再通过导向叶轮使气液均匀分布甩出。
4. 举例说明连续培养的应用。
答：由于连续培养存在杂菌污染问题、菌种变异问题、成本问题，使其在生产中的应用受到限制，目前主要用于面包酵母的生产、及污水处理。连续培养在科研领域有着重要的应用，主要表现在以下几个方面：
(1) 利用恒化器测定微生物反应动力学参数。例如μm 、Ks 的测定。
(2) 确定最佳培养条件。例如面包酵母生产中最佳葡萄糖浓度的确定。
(3) 利用冲出现象进行菌种的筛选。
四、计算题和推导题
1．葡葡萄糖为碳源，NH 3为氮源，进行某种细菌好氧培养，消耗的葡萄糖中有2/3的碳源转化为细胞中的碳，计算得率系数Y X/S 和Y X/O 及RQ 。
解： 消耗1mol 葡萄糖中含有碳为72g ，转化为细胞中的碳为：
转化为CO 2的碳量为：
消耗1mol 葡萄糖生成的菌体量： 96.13247.1)3214(2=?+?=RQ
2．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rmax=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：
612623 4.47.30.86 1.222C H O aO bNH cC H N O dH O eCO ++??→++27248()3480.914.412g c ?===?724824()24212
g e -===:140.86140.78:1237.323.85:616216 1.216216161.47N b c b H b c d d O a c e d a =?=+=+=?+?=?+?+=//0.91(4.4127.310.8614 1.216)83.1()
83.10.46(/)180
83.1 1.77(/)1.4732
X S X O g Y g g Y g g ??+?+?+?=====?101011041045
15
0max =????==---S La C k r Da
所以：
反应速率：
比较为固定化的酶反应速率：
3．采用合成培养基，在1m 3生物反应器中进行大肠杆菌分批培养，菌体的生长变化可利用Monod 方程描述，已知μm =0.935 h -1，K S =1.0 kg/m 3，基质的初始浓度为50 kg/m 3，菌体的初始浓度为X 0=0.1 kg/m 3，Y X/S =0.6kg/kg （以细胞/基质计），求80%基质已反应时所需时间。
解：当80%的基质已反应时的基质浓度为
)kg/m (108.050503=?-=S
由于在整个反应过程中，S 》K S =0.71 kg/m 3，所以，Monod 方程可写为
X X t
X m X 935.0d d ===μγ 此时，菌体的生长反应近似一级反应，由于在反应时间内每升反应液中消耗基质量40g ，此期间6.0=S X Y ，生成的菌体量为
)kg (246.040)(0=?=-S X Y S S
所以，时间从0=t 至t t =时，菌体量由0.1增至24.1kg 。
210110255
0=??==--S m C K K 1112101=-+=-+=K Da α179.0111241211141222=??????-?+±=????????-+±=ααK C S mol/L 1079.1101179.065
0--?=??=?=S S i S C C C 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
)h (87.51
.01.24ln 935.01935.0d 1
.241.0=??
? ??==?X t 4. 利用稳态法建立单底物酶促反应动力学方程。设酶促反应机制为：
推导：由于[S]>>[E 0]，所以[S]>>[ES]，[S]-[ES]≈[S]
0][≈dt ES d （1） 0][][]][[d ][d 211=--=+-+ES k ES k S E k t
ES （2） ][][][0ES E E -= （3） 将方程（2）代入（1）得：
][]][[][1
210S k k k S E ES ++=++- 当反应初始时刻，底物[S]>>[E],几乎所有的酶都与底物结合成复合物[ES]，因此
[E0]≈[ES],反应速率最大，此时产物的最大合成速率为：
][02max E k V P += ][d ][d 2ES k t
P v P +== ][][][]][[d ][d max
1
2102S K S V S k k k S E k t P v m P P +=++==++-+ 12121++++-+=+=k k K k k k K S m ][02max E k V P +=