《生化工程》
Biochemical Engineering
第六章 传递过程
Gas bubble Stagnant region Stagnant region Biochemical reaction Cell aggregation
Bulk fluid Gas-liquid interface Liquid-aggregate interface
Cells Cell membrane
氧是细胞的成分之一
? 氧是许多细胞呼吸链电子传递系统未端的电子受体，最
后与氢离子结合成水，在呼吸链的电子传递过程中，释放 出大量能量，供细胞的维持、生长和合成反应使用。
例, 酵母绝对需氧量约为
6g O2/L·h.
氧是一种难溶气体
1atm,室温下(25℃)空气中的氧在水溶液中的溶解度约为 0.26 mmol/L=8.32 mg/L. 培养基中含有大量有机物和无机盐，因而氧在培养基中的溶 解度就更低。
因此，仅仅依靠氧气的自然溶解过程是远远不能满足微生物生 长的需要的。需要强制供氧。 由于氧的溶解度很小，自然溶解的速率也较慢，因此需要不断 地往发酵液中通入氧气，以保证发酵液中菌体的生长需要。
影响传递的因素
? ? ? ? ? 流动模型 粘度 浓度 颗粒尺寸 密度
本章学习思路
1. 物质传递理论和微生物呼吸
引出
2. k L a的计算
k L a ，并介绍通风和搅拌的意义
机械搅拌罐Pg的计算
3. k L a 的调节 4. 计算举例 5. 小节
§6.1 氧传递过程
滞流区 气泡 滞流区 细胞团 生化反应
细胞 液相主体 气-液界面 液-细胞团界面 细胞培养体系中气-液传质过程 细胞膜
氧从气相主体扩散到气-液界面 通过气-液界面 通过在气泡外侧的滞流区扩散到达液相主体 从液相主体到达细胞或细胞团外的滞流液膜
§6.1 氧传递过程
滞流区 气泡 滞流区 细胞团 生化反应
细胞 液相主体 气-液界面 液-细胞团界面 细胞培养体系中气-液传质过程 细胞膜
通过滞流区与细胞团之间的界面 扩散进入细胞团，菌丝体团等 进入细胞
§6.1 氧传递过程
滞流区 气泡 滞流区 细胞团 生化反应
细胞 液相主体 气-液界面 OTR 细胞培养体系中气-液传质过程 液-细胞团界面 OUR 细胞膜
传氧速率Oxygen Transfer (OTR) 氧的气-液两相传质 摄氧速率Oxygen Uptake (OUR)
双膜理论
假设: 在气泡和液相主体之间存在着一个 界面： 气膜 和 液膜 在两相的界面的氧浓度之间存在一 个化学平衡： 亨利定律
CG 气膜
界面 液膜
CLi CGi
CL 液相主体
气相主体
M C Li = C Gi
双膜模型
CLi 和 CGi 分别是液相侧和气相侧的界面浓度,M为亨利系数. 在稳态状态时，氧气的传递通过气-液界面处的速率等于它传 递通过液膜一侧的速率以及通过气膜一侧的速率。 一般认为，气液界面和液相主体的传质阻力都很小，可以忽 略不计，因此，主要阻力来自于气膜和液膜。
氧气的传质速率 (mol O2/cm2·h)
界面 气膜 液膜
= k G (C G - C Gi )
(气膜侧) (液膜侧) CG CLi CGi 气相主体 液相主体 Two-Film Model
= k L (C Li - C L )
CL 和 CG 分别表示气相主体和液相 主体的氧浓度。
CL
由于氧的界面浓度很难测定，因此定义传质的总传质系数, 令
Flux = K L (C * ? C L ) L
KL 是总传质系数
C * 与气相分压相平衡的液相氧浓度。 L
From the five equations,
Flux = k G (C G - C Gi ) Flux = k L (C Li - C L ) Flux = K L (C - C L )
MC Li = C Gi
M C* = C G L
* L
Flux = C * - C Li L kGM
整理
Flux = C Li - C L kL Flux = C* - C L L KL
1 1 1 = + K L k L Mk G
对于难溶的氧气, M>>1, kG 一般显著大于kL,
∴KL ≈ kL
因此, 可以认为所有的传质阻力集中在液膜一侧, 因此又称液膜控制.
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) L-B法: E-H法： H-W法： 积分法： S S ) (1) S c mI s m s s I I m i K C K ↓ ?++
生物反应工程原理复习资料 生物反应过程与化学反应过程的本质区别在于有生物催化剂参与反应。 生物反应工程是指将实验室的成果经放大而成为可提供工业化生产的工艺工程。 酶和酶的反应特征 酶是一种生物催化剂，具有蛋白质的一切属性；具有催化剂的所有特征；具有其特有的催化特征。 酶的来源：动物、植物和微生物 酶的分类：氧化还原酶、水解酶、裂合酶、转移酶、连接酶和异构酶 酶的性质：1）催化共性：①降低反应的活化能②加快反应速率③不能改变反应的平衡常数。 2)催化特性：①较高的催化效率 ②很强的专一性 ③温和的反应条件 易变性和失活 3）调节功能：浓度、激素、共价修饰、抑制剂、反馈调节等 固定化酶的性质 固定化酶：在一定空间呈封闭状态的酶，能够进行连续反应，反应后可以回收利用。 与游离酶的区别： 游离酶----一般一次性使用（近来借助于膜分离技术可实现反复使用） 固定化酶--能长期、连续使用（底物产物的扩散过程对反应速率有一定的影响；一般情况下稳定性有所提高；以离子键、物理吸附、疏水结合等法固定的酶在活性降低后，可添加新鲜酶溶液，使有活性的酶再次固定，“再生”活性） 固定化对酶性质的影响：底物专一性的改变 、稳定性增强 、最适pH 值和最适温度变化、动力学参数的变化 单底物均相酶反应动力学 米氏方程 快速平衡法假设：（1）CS>>CE ，中间复合物ES 的形成不会降低CS （2）不考虑 这个可逆反应（3） 为快速平衡， 为整个反应的限速阶段，因此ES 分解成产物不足以 破坏这个平衡 稳态法假设：（1）CS>>CE ，中间复合物ES 的形成不会降低CS （2）不考虑 这个可逆反应（3）中间复合物ES 一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物ES 浓度保持衡定，即 P E ES S E k k k +→+?-2 1 1 P E ES +←ES S E ?+P E ES +→P E ES +←0=dt dC ES
１、糖酵解试验 不同微生物分解利用糖类的能力有很大差异，或能利用或不能利用，能利用者，或产气或不产气。可用指示剂及发酵管检验。 试验方法：以无菌操作，用接种针或环移取纯培养物少许，接种于发酵液体培养基管，若为半固体培养基，则用接种针作穿刺接种。接种后，置36±1.0°C培养，每天观察结果，检视培养基颜色有无改变（产酸），小倒管中有无气泡，微小气泡亦为产气阳性，若为半固体培养基，则检视沿穿刺线和管壁及管底有无微小气泡，有时还可看出接种菌有无动力，若有动力、培养物可呈弥散生长。 ２、淀粉水解试验 某些细菌可以产生分解淀粉的酶，把淀粉水解为麦芽糖或葡萄糖。淀粉水解后，遇碘不再变蓝色。 试验方法：以18~24h的纯培养物，涂布接种于淀粉琼脂斜面或平板（一个平板可分区接种，试验数种培养物）或直接移种于淀粉肉汤中，于36±1°C培养24~48h，或于20°培养5天。然后将碘试剂直接滴浸于培养表面，若为液体培养物，则加数滴碘试剂于试管中。立即检视结果，阳性反应（淀粉被分解）为琼脂培养基呈深蓝色、菌落或培养物周围出现无色透明环、或肉汤颜色无变化。阴性反应则无透明环或肉汤呈深蓝色。 淀粉水解系逐步进行的过程，因而试验结果与菌种产生淀粉酶的能力、培养时间，培养基含有淀粉量和pH等均有一定关系。培养基pH必须为中性或微酸性，以pH7.2最适。淀粉琼脂平板不宜保存于冰箱，因而以临用时制备为妥。 3 、明胶液化试验 有些细菌具有明胶酶（亦称类蛋白水解酶），能将明胶先水解为多肽，又进一步水解为氨基酸，失去凝胶性质而液化。 试验方法：挑取18~24h待试菌培养物，以较大量穿刺接种于明胶高层约2/3深度或点种于平板培养基。于20~22℃培养7~14天。明胶高层亦可培养于36±1℃。每天观察结果，若因培养温度高而使明胶本身液化时应不加摇动、静置冰箱中待其凝固后、再观察其是否被细菌液化，如确被液化，即为试验阳性。平板试验结果的观察为在培养基平板点种的菌落上滴加试剂，若为阳性，10~20min后，菌落周围应出现清晰带环。否则为阴性。 4 、石蕊牛奶试验有些微生物能水解牛奶中蛋白质酪素，酪素水解可有石蕊牛奶检测，石蕊牛奶培养基由脱脂牛奶和石蕊组成，是浑浊的蓝色。酪素水解成氨基酸和肽后培养基就会变得透明。石蕊牛奶也常用来检测乳糖发酵，有酸石蕊会转变为粉红色，过量的酸可引起牛奶的固化（凝乳形成）。氨基酸分解会引起碱性反应使石蕊变为紫色。某些细菌能还原石蕊使试管底部变为白色。 试验方法：取两支石蕊牛奶培养基试管，以无菌操作分别接种普通变形杆菌和金黄色葡萄球菌，置35℃恒温箱中，培养24~38h。观察培养基颜色。石蕊酸性时为粉红色，碱性为紫色，还原后为无色。 ５、靛基质试验 某些细菌能分解蛋白胨中的色氨酸，生成吲哚。吲哚的存在可用显色反应表现出来。吲哚与对二甲基氨基苯醛结合，形成玫瑰吲哚，为红色化合物。 试验方法：将待试纯培养物小量接种于试验培养基管，于36±1C培养24h时后，取约2ml培养液，加入Kovacs氏试剂2~3滴，轻摇试管，呈红色为阳性，或先加少量乙醚或二甲苯，摇动试管以提取和浓缩靛基质，待其浮于培养液表面后，再沿试管壁徐缓加入Kovacs 氏试剂数滴，在接触面呈红色，即为阳性。 6 、硫化氢（H2S）试验 有些细菌可分解培养基中含硫氨基酸或含硫化合物，而产生硫化氢气体，硫化氢遇铅盐
实验报告 课程名称： 医学微生物学 指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称： 细菌培养接种、常用生化反应及细菌生长方式 实验类型：_____同组学生姓名：_____ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1. 了解细菌常用培养基 2. 掌握细菌的分离培养技术及纯种移种法 3. 熟悉细菌各种生长现象 4. 熟悉细菌常用生化反应 二、实验材料 三、生理盐水、大肠杆菌液、白色葡萄球菌液、痢疾杆菌液，接种环、酒精灯以及多种培养基。 四、操作方法 1. 细菌接种法 1) 分离培养法——平板划线法（葡萄球菌/大肠埃希菌） 2) 纯种培养法 ① 斜面培养基接种法（葡萄球菌/大肠埃希菌） a) 用左手握住菌种管和斜面培养基管，右手持接种环或接种针。 b) 用右手小指与手掌、小指与无名指分别拔出两管的棉塞，将管口通过火焰灭菌。 c) 用接种环或接种针伸入菌种管内，挑取用来接种的菌苔。 d) 伸入斜面培养管内，先从斜面底部到顶端拖一条接种线，再自下而上蜿蜒划线。 e) 接种完成之后，用火焰灭菌培养管口，并塞上棉塞，置于37℃培养。 ② 半固体培养基接种法 --- 穿刺接种法（大肠埃希菌/痢疾杆菌） a) 用左手握住菌种管和半固体培养管，右手持接种针 b) 用右手小指与手掌、小指与无名指分别拔出两管的棉塞，将管口通过火焰灭菌。 c) 用接种针伸入菌种管内，挑取用来接种的菌苔。 d) 垂直刺入半固体中心，至近管底部，然后沿穿刺线退出。 e) 塞回棉塞，接种针重新灭菌。接种完毕，于37℃培养18—24h ，观察生长情况。 ③ 液体培养基接种法 （葡萄球菌/大肠埃希菌/痢疾杆菌） a) 用灭菌接种环挑取用来接种的菌苔。 b) 在试管内壁与液面交界处轻轻研磨，使细菌均匀得散落在液体培养基中。 装 订 线
反应工程期末考试试题集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物 的后处理三个组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合 和停留时间不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程； 3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应， 包括气相均相反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。3.按反应器型式来分类分为：管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○1根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型 式；○2结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；○3根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热 量衡算方程式。
1补料分批培养主要应用在哪些情况中？ ①生长非偶联型产物的生产②高密度培养③产物合成受代谢物阻遏控制④利用营养缺陷型菌株合成产物⑤补料分批培养还适用于底物对微生物具有抑制作用等情况。⑥此外，如果产物黏度过高或水分蒸发过大使传质受到影响时，可以补加水分降低发酵液黏度或浓度。 2比较理想酶反应器CSTR型与CPFR型的性能？ 答： A停留时间的比较： 在相同的工艺条件下进行同一反应，达到相同转化率时，两者所需的停留时间不同，CSTR型的比CPFR型反应器的要长，也就是前者所需的反应器体积比后者大。另外，以对两反应器的体积比作图可知，随反应级数的增加，反应器的体积比急剧增加。 B酶需求量的比较： 对一级动力学： 转化率越高，CSTR中所需酶的相对量也就越大。另外，比值还依赖于反应级数，一级反应时其比值最大，0级反应时其比值最小。 C酶的稳定性：0级反应时，CSTR与CPFR内酶活力的衰退没有什么区别。但如果反应从0级增至一级，那么，两种反应器转化率下降的差别就变得明显。CPFR产量的下降要比CSTR快得多，因而CPFR中酶的失活比CSTR中更为敏感。但是，如上所述，在某些场合，操作条件相同，要得到同样的转化率，CSTR所需酶的数量远大于CPFR所需的量。 D反应器中的浓度分布： CSTR与CPFR中的底物浓度分布。由图可知，在CPFR中，虽然出口端浓度较低，但在进口端，底物浓度较高；CSTR中底物总处于低浓度范围。如果酶促反应速率与底物的浓度成正比，那么对于CSTR而言，由于整个反应器处于低反应速率条件下，所以其生产能力也低。
3试着分析目前连续式操作难以大规模应用的原因？ 连续培养的工业生产应用的受限原因（连续培养的应用主要集中在研究领域）。 (1)杂菌污染问题。因连续培养以长期、稳定连续运转为前提，在整个培养过程中，必需不断地供给无菌的新鲜培养基，好氧发酵时，必需同时供给大量的无菌空气，这两种供给的过程中极易带来杂菌的污染，长期保持连续培养的无菌状态非常困难。 (2)变异问题。因工业化生产所用菌株大都是通过人工诱变处理的高度变异株，在长期的连续培养过程中容易使回复突变菌株逐渐积累，最后取得生长优势。 (3)成本问题，为降低成本,其一要使原料以最大的转化率和最大的产率转化为产物；是使发酵终了液中含有尽可能高的产物浓度，以缩小产物分离提取系统的规模和操作的费用。一些发酵过程其产物的分离提取费用约占生产总成本的40%以上；而对于大多数抗生素和精细化学品的发酵生产，其本身就是一个高成本分离过程的生产过程。而在连续培养过程中，流出的发酵液中产物浓度一般比分批培养、流加培养的低，结果加重了分离提取的负荷，在生产成本上没有竞争力。 4简述动植物细胞培养的特点难点，并与微生物细胞培养相比较 动植物细胞培养： 是一项将动植物的组织、器官或细胞在适当的培养基上进行无菌培养的技术。 动物细胞培养的特性 许多基因产物不能在原核细胞内表达，它们需要经过真核细胞所特有的翻译后修饰，以及正确的切割、折叠后，才能形成与自然分子一样的功能和抗原性。这就使动物细胞一跃成为一种重要的宿主细胞，用以生成各种各样的生物制品。动物细胞体外培养具有明显的表达产物的优点，为传统微生物发酵所无法取代。
化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO+3H2 CH4+H2O 进料时无惰性气体， CO 与H 2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子 CO =__A_。 A.-2 B.-1 C.1 D.2 K 1 P K 2 S 在间歇式反应器中，则 目的产物 P 的最大浓度CP,max 2、一级连串反应 A ___A____ 。 K 1 K 2 CA0 K K 2 C A0 ) K 2K 1 C A0( 2 ) K 2K 1 C A0( [(K 2/K 1) 1/ 2 1] 2 K [(K 1/K 2) 1/2 1] 2 A . K 2 B. C. 1 D . 3、串联反应A →P （目的）→R+S ，目的产物P 与副产物S 的选择 性SP =__C_。 nP nP0 nP nP0 nP nP0 n P n P0 A. n A0 n A B. nA0 C.n S n S0 D. n R n R0 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的 反应级数n___B__。 A . ＜0 B.=0 C. ≥ 0 D . ＞0 P(主) A 5、对于单一反应组分的平行反应 S(副) ，其瞬间收率 P 随CA 增大而单调下降，则最适合的反 应器为 ____B__ 。 A . 平推流反应器 B. 全混流反应器 C.多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流 反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 ____A___ 。 A . 平推流反应器 B. 全混流反应器 C.循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流 反应器 7、一级不可逆液相反应 A 2R ，C A02.30kmol/m 3 ，出口转化率xA 0.7 ，每批操作时间 t t 0 2.06h ，装置的生产能力为 50000kg 产物R/天，MR =60，则反应器的体积V 为_C_m 3 。 A.19.6 B.20. 2 C.22 .2 D.23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应 A →B ， rA0.01CAmol/l s ，当CA0 1mol/l 时，求反应至
填空题 1理想的酶反应器主要有两种：CPFR和CSTR 2养的传递有串联模型和并联模型（不好这样说） 3KLa中a大小取决于所设计的空气分布器，空气流动速率，反应器的体积和空气泡的直径等且空气泡的直径越小，越有利于传递 4的物理意义是最大反应速率和最大传质速率之比。Da准数越小，固定化酶表面浓度[S]s越是接近主题浓度[S],辨明最大传质速率越是大于最大反应速率，为反应控制。Da准数越小，越好。 5内部扩散与催化反应是同时进行的，二者相互影响，外扩散通常是先于反应。 6影响固定化酶促反应的蛀牙因素是：分子构象的改变，位阻效应，微扰效应，分配效应和扩散效应 7有效电子数：当1mol碳源完全氧化时，所需要氧的摩尔系数的4倍称为基质的有效电子数若碳源为葡萄糖，其完全燃烧是每摩尔葡萄糖需要 6mol，所以有效电子数是24，氧化一个有效电子伴随着焓值变化109.0KJ.即 8通过对细胞和环境之间能量的交换关系的研究，为培养基中（组分）的选择提供参考 9影响酶催化反应的环境因素有（温度），（pH），浓度等。影响酶催化反应的浓度因素有（底物浓度）和（效应物浓度）。影响酶催化反应的最基本的因素是（浓度）。 10反应器放大的目的是使产品的（质优）和（成本低效益好）；必须使菌体在大中小型反应器中所处的外界环境（相同）。 11若要消除外扩散限制效应，最常用的方法是（）；若是要消除内扩散限制效应，最常用的方法是（）。 12影响机械通气搅拌发酵过程中体系溶氧系数的因素有（操作变量），（培养液的理化性质），（反应器的结构）。 13根据Garden模型，如果产物和细胞的速率-时间曲线的变化趋势同步，则该产物的生成模型是（）。 15对米氏方程的讨论 当CS<
2007～2008学年第一学期期末考试试卷 A 卷 课程名称：_生物化学(二) __ 课程代码：_MED130067 ____ 开课院系：生物化学与分子生物学_考试形式： 闭卷 姓 名： 学 号： 专 业： 一、单选题：（每题1分，共50分） 1、第二信使的化学本质是： A ．糖蛋白 B ．RNA C ．DNA D ．脂蛋白 E ．小分子物质 2、蛋白质合成的终止信号由： Ａ．ｔＲＮＡ识别 Ｂ．转肽酶识别 Ｃ．延长因子识别 Ｄ．起始因子识别 Ｅ．以上都不能识别 3、核糖体循环中，不包括的过程有： Ａ．识别 Ｂ．转位 Ｃ．延长 Ｄ．进位 Ｅ．转肽 4、信号肽： （ 装 订 线 内 不 要 答 题 ）
Ａ．处于肽链Ｎ-末端Ｂ．处于肽链Ｃ-末端 Ｃ．处于肽链中段Ｄ．游离于胞浆 Ｅ．处于所有的分泌性蛋白分子上 5、操纵基因是： Ａ．诱导物结合部位Ｂ．σ因子结合部位 Ｃ．辅阻抑物结合部位Ｄ．ＤＤＲＰ结合部位 Ｅ．阻抑蛋白结合部位 6、通常既不见于ＲＮＡ，也不见于ＤＮＡ的含氮碱基是： Ａ．腺嘌呤Ｂ．黄嘌呤 Ｃ．鸟嘌呤Ｄ．胸腺嘧啶 Ｅ．尿嘧啶 7、诱导剂能诱导结构基因转录，其机理是： Ａ．诱导剂能与阻遏蛋白结合Ｂ．诱导剂能与操纵基因结合Ｃ．诱导剂能与结构基因结合Ｄ．诱导剂能与调节基因结合Ｅ．诱导剂能与辅阻抑物结合 8、在ＲＮＡ分子中ψ表示： Ａ．假腺苷Ｂ．假黄苷 Ｃ．假胸苷Ｄ．假尿苷 Ｅ．假胞苷 9、真核细胞核小体是： Ａ．染色质的基本结构单位Ｂ．细胞的核心颗粒 Ｃ．组蛋白和酸性蛋白复合体Ｄ．染色单体 Ｅ．染色体
10、氯霉素对原核细胞的生化效应是： Ａ．引起多肽的早期释放Ｂ．引起ｍＲＮＡ错读 Ｃ．抑制３０Ｓ核糖体亚基活性Ｄ．使ＤＮＡ解链 Ｅ．抑制５０Ｓ核糖体亚基活性 11、ＲＮＡ是： Ａ．核糖核苷酸Ｂ．脱氧核糖核酸 Ｃ．脱氧核糖核苷酸Ｄ．核糖核酸 Ｅ．核糖核蛋白体 12、下列有关核酸水解的不正确描述是： Ａ．ＤＮＡ和ＲＮＡ的磷酸二酯键不易被酸水解 Ｂ．ＤＮＡ嘌呤的Ｎ－糖苷键在中等酸度溶液中较不稳定 Ｃ．在碱性溶液中ＤＮＡ分子不如ＲＮＡ分子稳定 Ｄ．有一些核酸酶特异性低，既能水解ＤＮＡ又能水解ＲＮＡ Ｅ．有些核酸酶有特异性，只作用于核糖核酸或脱氧核糖核酸 13、关于ＤＮＡ变性后特点的描述，哪点是不对的 Ａ．氢键断裂，双链分开Ｂ．粘度下降 Ｃ．对紫外光的吸收增加Ｄ．碱基相互聚合 Ｅ．变性是可逆的 14、Ｘ和Ｙ两种核酸提取物，经紫外光检测，提取物Ｘ的Ａ260／Ａ280＝２，提取物Ｙ的Ａ260／Ａ280＝１，结果表明： Ａ．提取物Ｘ的纯度高于提取物ＹＢ．提取物Ｙ的纯度高于提取物ＸＣ．提取物Ｘ和Ｙ的纯度都低Ｄ．提取物Ｘ和Ｙ的纯度都高 Ｅ．不能表明二者的纯度
XX研究生课程考试试卷 （ XXXX 学年第 1 学期） 考试科目： 生物反应工程 （A卷） 考试班级： XXXXX 考试形式： 开 （开/闭卷） 考试时间： 120 分钟 考试人数： 命题人签名： 系分管领导签名： 1、请列出下列物理量的数学表达式 (5’) 停留时间 \ 呼吸商 \ 稀释率 \Da准数 \转化率 2、判断题(5’) 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。( ) 3、简答题 (每题10’) 1．实验测得分配系数KP 分别为（a） KP > 1，（2） KP = 1，（3）KP < 1，试从概念上说明载体颗粒与反应液之间的固液界面处底物浓度的变化情况。 2.CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。 3.莫诺方程与米氏方程的区别是什么？ 4、计算题(每题20’) 1.在甘露醇中培养大肠杆菌，其动力学方程为 g/(L·min)，已知cso =6 g/L, Yx/s=0.1。试求： (1)当甘露醇溶液以1L/min的流量进入体积为5L的连续操作搅拌槽式反应器（CSTR）中进行反应时，其反应器内细胞的浓度及其生长速率为多少? (2)如果要求大肠杆菌在CSTR内的生长速率达到最大，最佳的加料速率应为多少？大肠杆菌的生长速率为多大？
2.假设通过实验测定，反应底物十六烷烃中有2/3的碳转化为细胞中的碳。 计算下述反应的计量系数 (1) C16H34+aO2+bNH3→c(C4.4H7.3O0.86N1.2)+dH2O+eCO2 (2) 计算上述反应的得率系数Y X/S(g干细胞/g底物)和Y X/O(g干细胞/g 氧) 5、文献阅读归纳(20’) 用100-200字简述所附文献提及课题研究和发展情况。
1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。 4.对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优 空时 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。
1.微生物反应与酶促反应的主要区别？ 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。微生物反应是生物化学反应，通常是在常温、常压下进行；原料多为农产品，来源丰富。 （5）微生物反应产前准备工作量大，相对化学反应器而言，反应器效率低。对于好氧反应，需氧，故增加了生产成本，且氧的利用率不高。 （6）相对于酶反应，微生物反应废水有较高BOD值。 2. 何为连续培养的稳定状态？当时，一定是微生物连续培养的稳定状态吗？ 答：连续培养是将细胞接种于一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基；与此同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。 连续培养的稳定状态时，此时反应器的培养状态可以达到恒定，细胞在稳定状态下生长。在稳定状态下细胞所处的环境条件如营养物质浓度、产物浓度、pH值可保持恒定，细胞浓度以及细胞比生长速率可维持不变。稳定状态可有效的延长分批培养中的对数生长期。理论上讲，该过程可无限延续下去。细胞很少受到培养环境变化带来的生理影响，特别是生物反应器的主要营养物质葡萄糖和谷氨酰胺，维持在一个较低的水平，从而使他们的利用效率提高，有害产物积累有所减少。 当时，不一定是连续培养的稳定状态。最主要的是菌种易于退化。可以设想，处于如此长期高速繁殖下的微生物，即使其自发突变几率极低，也无法避免变异的发生，尤其发生比原生产菌株生长速率高、营养要求低和代谢产物少的负变类型。其次是易遭杂菌污染。可以想象，在长期运转中，要保持各种设备无渗漏，尤其是通气系统不出任何故障，是极其困难的。在高的稀释率下，虽然死细胞和细胞碎片及时清除，细胞活性高，最终细胞密度得到提高；可是产物却不断在稀释，因而产物浓度并未提高；尤其是细胞和产物不断的稀释，
实验十二细菌常用生理生化反应实验结果观察 结果观察 1 葡萄糖发酵实验直接观察试管，试管变黄者为葡萄糖发酵阳性菌，不变者为阴性菌 左边为恶臭假单胞菌，有气泡并变为黄色；右边为大肠杆菌 2 V. P.反应和甲基红试验： 将培养好的液体培养基分装于两个干净的小试管中，在一管中滴入2-3滴甲基红试剂，溶液 变红的为甲基红阳性菌，不变的为甲基红阴性菌?在另一管中加入V. P.试剂，在37C保温15 分钟，变红者为阳性菌，不变者为阴性菌. VP，图为右边为大肠杆菌，溶液变红，为阳性菌。 3吲哚实验 在培养好的液体培养基中加入1厘米高的乙醚，振荡，静置分层，加入2-4滴吲哚试剂，在掖面交界出现红色者为吲哚反应阳性菌，不变者为阴性菌?
左边为大肠杆菌，出现红色阳性菌；右边为产气杆菌，颜色不变，阴 性菌。 4硝酸盐还原实验 在点滴板上滴入革里斯试剂A液和B液，如过溶液变红说明有亚硝酸盐，为硝酸盐还原阳性菌，如果不变色需要再倒出部分培养基在另外的小孔中再滴如耳苯胺试剂，如果变蓝，说明此菌为阴性菌；如果不变色，说明此菌为硝酸盐还原强阳性菌. 右下方恶臭假单胞菌，加入革里斯试剂A、B后不变色，再加入二苯 胺试剂后变蓝，为阴性菌；左上方大肠杆菌为红色。 5柠檬酸盐实验 直接观察斜面，斜面变兰色者为柠檬酸盐利用阳性菌，不变者为阴性菌.
左边产生蓝色，产气杆菌阳性；右边为大肠杆菌，阴性。 6明胶水解 向培养好的明胶培养基中加入酸性氯化汞或三氯乙酸溶液，并铺满平板，菌落周围出现透明圈的菌为明胶水解阳性菌，没有透明圈的菌为阴性菌. 左边为大肠杆菌，出现透明圈，阳性；右边为枯草杆菌，阴性菌。 7淀粉水解实验 向培养好的淀粉培养基平板上加入碘液，并铺满平板，菌落周围出现透明圈的菌为淀粉水解阳性菌，没有透明圈的菌为阴性菌.
（1）微生物的热阻：微生物对热的抵抗力称为热阻。是指微生物在某一特 定条件(主要是温度和加热方式)下的致死时间。表征不同微生物对热抵抗能力强弱的指标。 （2）有效电子数：1摩尔碳源完全氧化时，所需的氧的摩尔数的4倍，称 为该基质的有效电子数。 （3）k L a ：以(C *-C)为推动力的体积溶氧系数(h -1) （4）混合：指的是相同停留时间、不同空间位置的物料之间的一种以达到 均匀状态为目的过程。 （5）停留时间：指反应物料从进入反应器时算起，至离开反应器时为止所 经历的时间。） （6）写出定义式： 细胞生长得率Yx/s=生成细胞的质量（干重）/消耗底物的质量 选择性 1.何为生化工程，生化工程的研究内容有哪些？ 生化工程全称是生物化学工程（Biochemical Engineering)，是为生物技术服务的化学工程。它是利用化学工程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，是生物化学与工程学相互渗透所形成的一门新学科。它应用工程学这一实践技术，以生物体细胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细胞）作为研究的主角、生物化学作为理论基础，从动态、定量、微观的角度，广泛而深刻地揭示了生物工业的过程。所以生化工程是化学工程的一个分支，也是生物工程的一个重要组成部分。 具体的研究内容： ① 原料预处理：即底物（酶催化反应中的作用物）或培养基(发酵过程中的底物及营养物，也称营养基质)的制备过程，包括原料的物理、化学加工和灭菌过程。 ②生物催化剂的制备：生物催化剂是指游离或固定化的活细胞或酶，微生物是最常用的活细胞催化剂，酶催化剂则从细胞中提取出来。 ③生物反应的主体设备：即生物反应器，凡反应中采用整体微生物细胞时，反应器则称发酵罐；凡采用酶催化剂时，则称为酶反应器。另还有适用于动植物细胞大量培养的装置。 ④生物化工产品的分离和精制：这一部分常称下游加工，是生化分离工程 ()S S a P S sp p -=
一．问答题（20分两道） 1.生化工程的发展： 1. 第一代微生物发酵技术－纯培养技术建立 人为控制发酵过程，简单的发酵罐（以厌氧发酵和表面固体发酵为主），生产酵母、酒精、丙酮、丁醇、有机酸、酶制剂等 2．第二代微生物发酵技术－深层培养技术建立 1928年英国弗莱明发现点青霉可以产生抑制葡萄球菌生长的青霉素 20世纪40年代：青霉素的大量需求－需氧发酵工业化生产 建立了高效通气搅拌供氧（深层培养）技术、无菌空气的制备技术及大型生物反应器灭菌技术，促进了生物制品的大规模工业化－进入微生物发酵工业新阶段 微生物学，生物化学与化学工程相结合，标志着生物化学工程（Biochemical Engineering）的诞生 2. 生化工程的概念： 定义：运用化学工程学原理方法, 将生物技术实验成果进行工程化、产业化开发的一门学科。实质：研究生物反应过程中的工程技术问题，是微生物学、生物化学与化学工程结合。 3.奠定生化工程学科基础的两个关键技术 ①通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 ②抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 4．高温灭菌机理： 微生物受热死亡的活化能ΔE比营养成分受热分解的活化能ΔE’大。ΔE大，说明反应速率随温度变化也大； 当温度升高，微生物死亡速度比营养成分分解速度快。故采取高温瞬时，有利于快速杀灭菌体，而且减少营养的破坏。养分虽因温度增高破坏也增加，但因灭菌时间大为缩短，总破坏量因之减少。 5. 深层过滤除菌机理： 深层过滤：一定厚度的介质，介质的孔径一般大于细菌，其主要由于滞留作用截获微粒，使空气净化。 滞留作用机制主要构成为： 1．惯性碰撞滞留作用：一定质量的颗粒随气流运动，若遇到纤维，由于惯性力作用直线前进，最终碰撞到纤维，摩擦、黏附作用被停滞于纤维表面。 2．阻拦滞留作用：当V< V c 时, 气流流过纤维，纤维周围产生滞流层，微小颗粒在滞流层接触纤维，由于摩擦黏附作用被纤维阻拦滞留的现象。 3．扩散作用：当V< V c时，微小颗粒在流速缓慢的气流中发生布朗运动，与介质碰撞而被捕获。 6.为什么说提高溶氧速率是需氧型发酵的关键问题： ?28℃下，氧在发酵液中100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol/L左右，比糖的溶解度小 7000倍。 ?在对数生长期，即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若中止供氧，发酵液 中溶氧可在几分钟之内便耗竭，使溶氧成为限制因素。 7. Monod方程 经验公式：μ＝μm S/ (Ks + S) （μ性质？指出下图中的K s，μmax,s等代表什么，图中反映了什么关系？） μ：菌体的生长比速（1/h）； S：限制性基质浓度（g/L）；Ks：饱和常数(相当于1/2
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：生化反应工程课程代码：3283 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《生化反应工程》是高等教育自学考试生物技术（生物制药方向）专业的一门专业课，是在完成生物化学、微生物学、物理化学和化工原理等课程后开设的必修课程之一。本课程的学习对全面掌握生物技术进行生化工程的研究开发起着重要的作用。 本课程重点论述了生化反应过程动力学和生化反应器两个方面。前者着重论述了均相酶催化反应、固定化酶催化反应和细胞反应过程的基本动力学规律，并重点探讨了传递因素对反应动力学的影响及处理方法；对于生化反应器的设计和分析，则重点讨论了三种理想反应器，并适当介绍了对非理想流动反应器的处理方法。通过学习可以使学生对于生化反应工程有较系统的认识，达到熟悉并掌握该课程的基本任务、内容、研究对象和研究方法。 本大纲是根据国家教育部制定的高等教育自学考试生物技术专业本科生培养目标编写的，立足于培养高素质人才，适应生物制药专业的培养方向。本大纲叙述的内容尽可能简明，便于自学。 二、课程目标与基本要求 本课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学和辅导考试，进行有关生化反应工程的基础理论、基本知识的考察和训练，并了解现代生化反应的进展，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 课程基本要求如下： 1、了解生化反应工程的特点、任务、研究的对象及研究的内容和方法。 2、掌握均相酶催化反应、固定化酶催化反应动力学的规律和动力学方程、传递因素对反应动力学的影响及其处理方法。 3、掌握细胞反应过程计量学、细胞反应过程动力学的规律及动力学方程。 4、了解生化反应器的种类、基本设计方程和动物细胞培养反应器的种类。掌握三种理想生化反应器、半间歇半连续反应器的设计式和相关的计算。 5、学习生化反应器的流动模型与放大，了解停留时间的定量描述和理想流动模型。掌握停留时间分布密度、分布密度函数及统计特征值的计算，熟悉三种非理想流动模型及相应的计算。 三、与本专业其他课程的关系 本课程在生物制药专业的教学计划中被列为专业课，在生物化学、微生物学、物理化学和化工原理课程与生物制药工程等学科之间有着承前启后的相互联系作用，本课程的学习对全面掌握生物技术专业各学科的知识起着重要作用。 第二部分考核内容与考核目标 第一章绪论 (一般) 一、学习目的与要求 通过本章的学习，了解生化工程与生化反应工程。
细菌的生理生化反应实验报告 【实验目的】 了解细菌生理生化反应原理，掌握细菌鉴定中常见的生理生化反应方法。了解生理生化反应在鉴别细菌中的意义。 【实验原理】 通过测定微生物校内某些酶类的有无、对某些第五的利用能力、代谢产物的类型等来研究微生物带血的多样性。某些细菌产生色氨酸酶，能分解培养基蛋白胨中的色氨酸，产生吲哚， 吲哚与对二甲基氨基苯甲醛发生反应，形成红色的玫瑰吲哚，为吲哚反应阳性。微生物发酵葡萄糖成丙酮酸，2分子丙酮酸缩合脱羧成乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在碱性条件下与 肌酸类物质反应，生成红色化合物为.反应阳性。有些细菌发酵糖类产生有机酸较多，使发 酵液的pH下降到以下，当加入甲基红试剂后，时发酵液变红色，为甲基红反应阳性。某种 微生物能以某种糖类为碳源，产酸产气，则判断为发酵这种糖。 【实验材料和用具】 1.菌种：大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变形菌、枯草芽孢杆菌。 2.培养基：葡萄糖蛋白胨水培养基、蛋白胨水培养基、糖发酵培养基（葡萄糖、乳糖或蔗 糖）、V-P试剂、甲基红试剂、吲哚试剂 3.仪器：酒精灯、接种环、超净工作台、恒温培养箱、高压灭菌锅、试管、移液枪、滴管、 杜氏小管。 【实验方法】 （一）V-P反应 1.试管标记取5只装有葡萄糖蛋白胨水培养基的试管，分别标记大肠杆菌、产气肠杆菌、 普通变形菌、枯草芽孢杆菌和空白对照。
2.接种培养以无菌操作分别接种少量菌苔至上述相应试管的培养基中。空白对照不接种。 置37度恒温培养箱中培养24-48h。 3.观察记录去除以上培养物，分别取出2ml培养液加入另外5支相应编号的空试管中，加入与培养液等量的V-P试剂，充分震荡2min。放置37度恒温培养箱中培养30min观察记录结果。 （二）甲基红实验 于V-P实验留下的培养液中，分别加入2-3滴甲基红指示剂，立即观察培养液的颜色变化（三）吲哚实验 1.试管标记取5只装有蛋白胨水培养基的试管，分别标记大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变 形菌、枯草芽孢杆菌和空白对照。 2.接种培养以无菌操作分别接种少量菌苔至上述相应试管的培养基中。空白对照不接种。 置37度恒温培养箱中培养24-48h。 3.观察记录在培养基中加入乙醚1-2ml，经充分振荡使吲哚萃取至乙醚中，静置片刻后乙 醚层浮于培养液的上面，此时沿试管壁缓慢加入5-10滴吲哚试剂。观察记录结果 （四）糖发酵试验 1.试管标记取分别装有葡萄糖、蔗糖、乳糖发酵培养液试管各4支，分别标记大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变形菌和空白对照。 2.接种培养以无菌操作分别接种少量菌苔至上述相应试管的培养基中。空白对照不接种。 置37度恒温培养箱中培养24-48h。 3.观察记录 【实验结果与分析】 （一）V-P 大肠产气枯草变形对照 结果—+———
生化反应工程考试大纲 生物反应过程动力学和生物反应器是生物反应工程的核心内容。生物反应过程动力学则包括酶催化反应动力学、细胞反应过程动力学和固定化生物催化反应过程动力学；生物反应器则包括理想生物反应器操作模型、工业生物反应器传的传递特性、混合特性和反应器的设计和放大。 一、酶催化反应过程动力学 M－M方程的动力学特征：速率与酶浓度、底物浓度的关系、动力学参数的含义及求法； 可逆抑制的酶催化反应动力学：竞争，非竞争和反竞争三种可逆抑制的动力学特点、表示方法及如何区分； 不可逆抑制动力学的特点； 底物抑制与活化（变构酶催化）的动力学特点和其主要参数； 酶失活动力学的主要特征。 二、细胞生长及反应动力学 细胞得率系数、最大得率系数和呼吸商得概念和求法； 描述细胞生长的黑箱模型、结构模型和非结构模型的概念； Monod模型的动力学特征，μ、μmax和Ks的物理意义； 细胞不同生长阶段时μ的变化； 产物生成动力学的三种分类及其动力学特点； 底物消耗动力学的描述方法，Y X/S 与Y G 的关系； 三、固定化生物催化反应过程动力学 弄清空间效应、分配效应、扩散效应（包括外扩散和内扩散）、本征反应动力学和表观反应动力学的概念； 描述外扩散影响的无量纲数Da的物理意义以及用Da值判断反应过程的控制步骤；消除外扩散影响的方法； 描述内扩散影响的主要参数De、ф和η的定义，一级反应时ф1、η1的求法，用ф值大小判断反应的控制步骤；内扩散的消除方法； 表观梯勒模数Ф的定义；对一级M－M反应时Ф值的表示，用Ф值判断反应
控制步骤； 对一级反应，内外扩散同时存在时Bi、Da和ф1之间的关系，总有效因子的求法； 在扩散影响下的表观反应级数、表观化能和表观稳定性与其本征值有何变化及其变化原因。 四、生物反应器的操作模型 分批式、连续式和半分批式（流加操作）各自有何操作特点，流加操作对细胞反应有何特殊意义； 对BSTR，反应时间和辅助时间、反应时间的确定、反应器有效体积的确定； 对单级CSTR，D与τm的关系，D、Dopt、Dc和Cx、Cs、DCx的定义式及求的确定； 法，τm与V R 对循环的单级CSTR，R和β的定义，D与μ的关系； 对CPFR，模型的特征，τp的求法，CPFR与CSTR的比较，CPFR与CSTR相串联的特征； 对流加操作，其操作过程中主要特征、恒速流加与指数流加各有何特点； 反应－分离相耦合对细胞反应的意义。 五、生物反应器的传递与混合特性 牛顿型流体与非牛顿型流体的主要差别； 氧在细胞反应中的传递阻力如何确定，大多情况下氧的传递阻力是什么； 细胞反应中供氧速率与耗氧速率的关系，即OTR与OUR的关系，Col、Col*、Colc之区别，Kla的动态测定法； 混合程度与混合尺度、宏观混合与微观混合，宏观流体与微观流体，混合过程主要机理； 2的意义，CSTR和CPFR的宏观混合特宏观混合模型：E(t)、F(t)、E和σ t 征参数值；多重串联模型的模型参数； 微观混合的混合程度和混合时间的概念。 六、生物反应器的设计和放大 生物反应器具备的主要特点；