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生物反应工程贾士儒试卷1

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生物反应工程课件

生物反应工程课件
广义的酸碱催化；共价催化；邻近及定向效应；扭曲变形和构象变化效 应；多元催化与协同效应。
酶是生物为提高其生化反应效率而产生的生物催化 剂。国际生物化学协会（IUB）根据催化反应的类 型，可将酶分为六大类：即氧、转、水、裂、异、 合。
补充讲解
化学反应分类： 基元反应——由反应物一步生成产物的反应，没有可由宏
+ CS
Cp)
1.2简单的酶催化反应动力学
例
1.2简单的酶催化反应动力学
1.2.3 参数的求取
rmax 和Km是M-M方程中两个重要的动力学 参数，必须在动力学实验的基础上，经过 适宜的数据处理，才能求取。
1.2简单的酶催化反应动力学
双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数，得 线1r = 斜rm1ax率+ rKm为max C1SrKmam,x以，1r截~ 距C1S 为作图rm1ax，,得根一据直直线线，斜直率 和截距可计算出Km和rmax。
1.2简单的酶催化反应动力学
积分作图法：
rs = rmaxCS
积分
Km + CS
通过动力学实验，测出Cs～t系列数据，代 入式子，通过线性作图求得动力学参数
1.2简单的酶催化反应动力学
例题
1-1 某酶催化反应，分别在两个不同的初始酶浓度 （CE01=0.015g/L,CE02=0.00875g/L)下进行，得到不 同初始底物浓度时代反应初始速率数据，见列表。试 用H-W作图法求Km，rmax，k+2
观实验方法探测到的中间产物 复合反应——由两个以上的基元反应组合而成的反应。组 合的方式或先后次序成为反应机理
反应速率方程（动力学方程） 在其它因素固定不变的条件下，定量描述各种物质的浓

生物反应工程教学大纲

生物反应工程教学大纲

十堰职业技术学院生物化工专业生物反应工程课程教学大纲(60-70学时）马俊林编一、《生物反应工程》课程的性质和任务《生物反应工程》是一门以生物学、化学工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科，它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动力学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应过程的分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。

生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题，因此，它在生物工业中起着举足轻重的作用，生物反应工程是工业生物技术的核心。

根据生物体的不同，生物反应过程可分为酶促反应过程，细胞反应过程（包括单一微生物细胞、多种微生物细胞的混合反应、动植物细胞培养等）和废水的生物处理过程。

生物反应工程的研究内容就是研究各种生物反应过程的生物反应动力学、生物反应器和生物反应过程的放大与缩小等。

生物反应工程是生物化工专业的一门主干专业课。

二、《生物反应工程》课程的基本要求通过本课的学习，要求学生了解生物反应工程研究的目的，生物反应工程学科的形成与沿革和生物反应工程领域的拓展。

理解酶促反应动力学、微生物反应动力学、动植物细胞培养动力学的特征和生物反应器中的传质过程。

掌握微生物反应过程的质量和能量衡算；动植物细胞的生长模型与培养条件。

熟练掌握微生物反应器的操作和生物反应器的特征、操作及设计。

三、讲课内容1、绪论教学内容：生物反应工程研究的目的；生物反应工程学的形成与沿革；生物反应工程的研究内容与方法；生物反应动力学；生物反应器；生物反应过程的放大与缩小。

教学要求：熟练掌握生物反应工程的概念，生物反应工程的研究内容与方法；理解生物反应工程研究的目的；了解生物反应工程学科的形成与沿革，生物反应过程的放大与缩小。

教学重点：生物反应动力学和生物反应器。

教学建议：教学中注意和化学反应动力学及化学反应器进行比较。

2、酶促反应动力学教学内容：酶促反应动力学的特点；酶的基本概念；酶的稳定性及应用特点；酶和细胞的固定化技术；酶促反应的特征。

生物反应工程原理习题解答

生物反应工程原理习题解答
（2）
（3）
4-3
解细胞对底物的C-mol得率系数
(1)
山梨糖对底物则为：
(2)
二氧化碳对底物则为：
(3)
由式(2)和式(3)可得：
(4)
又因为
代入式(4)，可得：
(5)
式(1)和式(5)相加，得出：
由于 ，则 。又由 ，代入上式，得到：
4-4
解
（1） 如下图所示。
（2）选取 的（ ）数据对作线性拟合，得出：
（5）
将式（4）和（5）代入（1）式，有
2-3
解
0.0288
0.0331
0.0405
0.0482
0.0475
0.0032
0.0049
0.0062
0.0080
0.0095
线性拟合方程， ， ， 。计算结果与使用最小二乘法的结果完全相同。
2-4
解
由， ，有
由， ，有
2-5
解
0.0100
0.00667
0.00500
1.79
1.33
1.18
1.00
0.781
0.719
0.549
，
，
基本不变，认为是竞争性抑制。
当 ，有
当 ，有
因此有平均值：
2-7
解
312.5
204.1
161.3
125.0
105.3
9.01
6.76
6.54
6.02
5.00
16.9
12.2
10.3
8.93
8.00
由L-B法，可得：
无抑制时， ，相关系数 ；
3-7
解
（1）

浅谈如何上好生物反应工程课

浅谈如何上好生物反应工程课

关键词 ： 生物反应工程； 工程思维； 授课 中 图分 类号 ：４ １ Ｇ２ 文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ — ６７ ２１ ）３ ０４ — ２ １ １ ９７ （０２０ — １８ ０ ０
Ｅｘ ｅ ｉｎｃ ｓｏ ｏ ｔ ａ ｈ Ｗ ｅｌＢｉｒ ａ ｔｏ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇ ｐ ｒｅ ｅ ｎ Ｈ ｗ ｏ Ｔｅ ｃ ｌ ｏ ｅ ｃｉｎ ｇ ｎｅ ｒｎ
察 、 释 和 处 理 工 程 实 际 问题 ， 展 在 理 论 解 析 和 理 论 指 导 下 的 解 开
生 的原 因； 掌握生物反应工程基本理 论 ， 初步 了解生物反 应 中传 质与反应 间的相互 关系 以及生 物反应过 程 的放大规 律 ； 了解 生 物反应工程 的前沿 信息 ， 通过 实验 的基本操作 技能 和基 本理论 知识 的强化 ， 明确 “ 生物反应工程 ” 课程是对 前续 的微 生物学 、 生 物化学 和化工原 理等课 程 的总 结 、 提高 ， 对于代 谢工 程 、 生物 工 艺学 和生 物工 程设备 等后续课 程 ， 支撑 作用 。通 过对 课程 内 起 容的整理 ， 使得课 程体 系更加 明 朗， 师教学脉 络也更 加 清晰 ， 教 也使得学生能够更好的把握知识结构。
的主 因与辅助 因素 ， 来帮助选择解决方 案 ， 增加课 程 的趣 味性和 件简单 的事情 。对 于我们 青年 教师来说 ， 我们需 要从各 个方 实用性 的特色 ， 学生们 了解这 门课程 是从实 验室 到工 厂实 际 让 面做些 实实在在 的基 础工作 ， 认真仔 细用 好上好 每一 堂课 是第 之间的一 门桥梁 。此外 ， 在教学 中我们 根据实 际情况 对课 程 内 步。下面笔者想结合 自己所讲授 的《 生物反 应工程 》 堂课 ， 容及授课 目标进行 了梳理 ， 这 以生物反 应过程及其放 大为 主线 ， 让 谈 一点体会 。 学生对生物反应及 其过程 的量化 有一定 了解 ； 掌握 基本 的工程 思维方法 ， 能够从工程的角度分 析 、 鉴别和判 断一些 生物现象 产

生物工程试题及答案

生物工程试题及答案

生物工程试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 生物工程的核心技术是什么？A. 遗传工程B. 细胞工程C. 酶工程D. 所有选项2. 下列哪项不是生物工程的应用领域？A. 医药B. 农业C. 能源D. 建筑3. 基因编辑技术CRISPR-Cas9主要用于什么？A. 基因测序B. 基因克隆C. 基因敲除D. 基因合成4. 以下哪种细胞类型不常用于生物工程？A. 植物细胞B. 动物细胞C. 微生物细胞D. 红细胞5. 以下哪个不是生物反应器的类型？A. 固定床反应器B. 流化床反应器C. 搅拌槽反应器D. 离心机二、填空题（每空2分，共20分）6. 生物工程中的_________技术可以用于生产药物。

7. 基因枪法是一种_________的方法。

8. 酶固定化技术可以提高酶的_________和_________。

9. 蛋白质工程可以通过_________、_________等手段对蛋白质进行改造。

10. 利用生物工程可以生产_________、_________等生物燃料。

三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述基因工程的基本步骤。

12. 解释什么是代谢工程，并举例说明其应用。

13. 描述生物工程在环境保护中的应用。

四、论述题（共30分）14. 论述生物工程在食品工业中的应用，并举例说明。

答案一、选择题1. D2. D3. C4. D5. D二、填空题6. 酶工程7. 基因转移8. 稳定性，重复使用性9. 基因重组，定向进化10. 生物柴油，生物乙醇三、简答题11. 基因工程的基本步骤包括：目标基因的克隆、目标基因与载体的连接、转化宿主细胞、筛选含有重组DNA的细胞、表达目标蛋白。

12. 代谢工程是通过对细胞的代谢途径进行改造，提高目标产物的产量或产生新的代谢产物。

例如，通过代谢工程改造大肠杆菌生产高价值的氨基酸。

13. 生物工程在环境保护中的应用包括：生物修复（利用微生物降解污染物）、生物能源生产（如生物柴油）、废物处理（利用微生物分解有机废物）等。

生物反应工程习题精解

生物反应工程习题精解

试根据稳态假设，求其速率方程式。 解：由题意可知：
rs = k4CES dC ES = k+1CE CS − k−1CES − k+2CES CS + k−2CSES + K +3CES = 0 dt dCSES = k C C − k C − k C = 0 +2 ES S −2 SES +2 SES dt C = C + C + C E ES SES E0
k + 2 & k − 1说 明 中 间 产 物 分 解 速 率 远 小 于 中 间 产 物 分 解 为 产 物 的 速 率 那么限制步骤在于中间产物的生成 ∴ 总 反 应 速 率 rs = k + 1C S C E
2.4 一分 批 进行的均相酶催化反应，底物的 初始 浓度为 3 × 10-5mol/l,Km=1 × 10-3mol/l,,经过 2min 后，底物转化了 5% ，假定该反应符合 M-M 方程，试问当
2.3 某酶催化反应机理式为
k+2 +1 !!! " E + S #!! →E + P ![ ES ] k
−1
k
若假定上述反应机理式中，k+1<<k+2 , k-1<<k+2 ,试推导其速率方程。 解： ∵ k + 2 & k + 1说 明 中 间 产 物 产 生 速 率 远 小 于 中 间 产 物 分 解 为 产 物 的 速 率
由上述方程组可推出：
⇒ CSES =
k+2 CES CS = KCES CS k−2 + k+3
4

《生物反应工程》课程教学大纲

《生物反应工程》课程教学大纲

《生物反应工程》课程教学大纲一、课程性质本课程是生物工程专业的一门专业必修课，是一门以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多门学科为基础的交叉学科。

它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应过程分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。

生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题，其在生物工业中起着举足轻重的作用。

从学科分类看，生物反应工程是工业生物技术的核心。

二、教学目的通过本课程的学习，使学生掌握生物反应过程动力学基本规律，掌握生物反应器的基本理论和设计的基本方法，了解本领域国内外的研究进展，能够运用所学的理论知识进行生物反应过程的工程分析与开发，以及生物反应器的设计、扩大、操作和优化控制等工作。

三、教材教参教材：《生物反应工程原理》,贾士儒，科学出版社，2008年3月。

教参：《生物反应工程》，岑沛林，高等教育出版社，2005年5月；《生物化学工程基础》，李再资，化学工业出版社，2006年1月；《生化工程》，伦世仪，中国轻工业出版社，1997年7月。

四、教学方式本课程以课堂讲授为主，自学和讨论为辅的方式组织教学。

借助多媒体教学系统实物展示台，将实物、图表等抽象东西尽量展示，制作图文并茂的课件进行教学，增加课堂信息量，扩大学生知识面。

五、教学内容及时数根据生物工程专业人才培养方案，本课程共2学分，总的教学时数为32学时，其中讲授32学时。

具体如下：1．绪论（2学时，其中讲授2学时）基本内容：本课程的学科性质、研究内容、及学科的形成与发展。

重点：生物反应工程的定义、生物反应工程研究的目的、生物反应工程的研究内容与方法。

难点：生物反应工程的定义和生物反应工程研究的目的、生物反应工程的研究内容与方法。

新知识点：生物反应工程的定义、生物反应工程研究的目的、生物反应工程的研究内容与方法。

生化反应工程试卷B

生化反应工程试卷B

〇--〇--〇〇--〇--〇题答要不内线封密试卷代号：天津渤海职业技术学院2004——2005学年度第二学期期末考试一、填空（每空1分，共40分）1、生化反应过程的特点：；；；2、根据国际生物化学协会规定的分类方法，仅根据酶所催化反应的类型，可将酶分为六大类，即、、、、、。

3、M-M方程中的参数r p,max=k+2·C Eo,它表示了时的反应速率，r p,max （正比/反比）于酶的初始浓度C Eo，k+2又称为，表示。

4、M-M方程所表示的动力学关系中r s与C s的关系表示了三个不同动力学特点的区域：当时酶催化反应可近似看作为一级反应，r s= C s；当时酶催化反应可近似看作为零级反应，r s= C s，当C s与K m的数量关系出于上述两者之间的范围时，则符合关系式5、影响固定化酶动力学的因素包括效应、效应和效应。

6、细胞反应过程的主要特征：是反应过程的主体；其本质是复杂的；细胞反应是之间的反应，细胞也能进行。

7、间歇培养时细胞生长过程包括、、、和四个阶段。

8、在有氧条件下，杆菌在甲醇上生长，进行间歇培养时μmax=0.305h-1，则细胞质量倍增时间t d=9、细胞受热死亡的规律中最常见的是对数死亡律，细胞的死亡速率可用一级动力学表示，其积分式是10、细胞固定化的方法包括、、、、。

11、通用发酵罐内设置机械搅拌的目的首先是；其次是。

二、名次解释（每题2分，共10分）1、生物技术2、生化反应工程3、均相酶催化反应4、固定化酶5、酶的比活力三、简答题(每题5分，共15分)1、酶的催化共性2、固定化细胞培养的优点3、简述连续式操作反应器的优点与缺点〇--〇--〇〇--〇--〇题答要不内线封密四、计算题1、在一间歇操作的搅拌反应器中进行脲酶催化尿素分解为氨和二氧化碳的反应，动力学常数为K m=0.0266mol/L,当酶浓度为5g/L时的最大反应速率为1.33mol/(L·s),则在等温反应条件下当酶浓度为0.001g/L时的大反应速率为多少？（5分）2、某一酶催化反应的K m=4.7×10-5mol/L，r max=22μmol/（L·min）, Cs=2×10-4mol/L,CI=3×10-4mol/L,试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。

天津科技大学生物反应工程课程PDF精讲课件教案合辑(共621页)

天津科技大学生物反应工程课程PDF精讲课件教案合辑(共621页)

• 2000年后人类基因组计划的完成，后基 因 组 计 划 的 进 行 ， 特 别 是 Metabolic Engineering and Systems Biology的形成 与发展，给生物反应工程技术带来新的 发展机遇。
分子生物学面临的挑战 ！？
• 如果生物反应现象仅是通过物理学家或化学家用机械的语 言、化学的语言、物理语言来描述，一定是将生物反应分 解至分子，或更小的单位，然后再以此为基础把生物现象 简化为化学过程或物理过程，这种将生物现象简化的方 法，无疑将抛弃生物反应的本质特征。 • 另外，由于决定生物生命的最小单位是细胞，因此，细胞 个体之间的相互影响也是利用生物过程获得目的产物的技 术人员不得回避的问题，但是，以往由于多种原因，无法 开展相关的研究。细胞之间的相互影响与细胞内部反应的 相互作用必然涉及影响强弱和时间的长短问题，而这必要 需要一些工程学方法来解决，因此，也就给生物反应工程 技术带来新的机遇与挑战。
经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初 始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低， 且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机 制。 工业上，为保证酶促反应高效率完成，常需要 使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持续较长时 间，反应体系多为非均相体系，有时反应是在有机 溶剂中进行。
2.2 均相酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础 可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。 对酶促反应 A B C D ，有：
Content内容
Bioreaction Kinetics, Bioreactors and Scale-Up of Bioprocesses
• • • • • • • Foundation of Biology and Engineering Enzyme Kinetics Biochemical Reactions Design of Fermentaton Processes Mass Transfor Scale-Up of Bioprocesses Advance of Bioreaction Engineering

生化反应工程试卷

生化反应工程试卷

生化反应工程试卷某某研究生课程考试试卷（某某某某学年第1学期）考试科目：生物反应工程（A卷）考试班级：某某某某某考试形式：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：考生注意：1．本试卷共4页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。

2．所有试题的答案均写在专用的答题册（纸）上，写在试题纸上一律无效。

3．考试结束后，考生不得将试卷、答题册（纸）和草稿纸带出考场。

一、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\\转化率二、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。

()三、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？第1页四、计算题(每题20’)1.2cSr某c某2cSg/(L·min)，已知co1.在甘露醇中培养大肠杆菌，其动力学方程为=6g/L,Y某/=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某/S(g干细胞/g底物)和Y某/O(g干细胞/g氧)五、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。

生物工程类试题及答案

生物工程类试题及答案

生物工程类试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 生物工程中，下列哪一项不是基因工程的基本操作？A. 基因克隆B. 基因表达C. 基因测序D. 基因转移答案：C2. 以下哪种技术不属于细胞工程？A. 细胞培养B. 细胞融合C. 基因编辑D. 酶工程答案：D3. 在生物反应器的设计中，下列哪一项不是必须考虑的因素？A. 温度B. pH值C. 氧气供应D. 重力答案：D4. 下列哪种物质不是生物工程中常用的酶？A. 淀粉酶B. 纤维素酶C. 蛋白酶D. 硫酸答案：D5. 在生物制药中，下列哪一项不是常见的生物反应器类型？A. 搅拌式反应器B. 填充床反应器C. 流化床反应器D. 离心机答案：D6. 以下哪种生物技术不是用于生产生物燃料？A. 发酵技术B. 光合作用C. 酶催化技术D. 基因工程技术答案：B7. 在基因编辑技术中，CRISPR-Cas9系统主要用于什么？A. 基因治疗B. 基因克隆C. 基因表达D. 基因敲除答案：D8. 以下哪种生物材料不是用于组织工程的？A. 胶原蛋白B. 聚乳酸C. 聚氯乙烯D. 聚己内酯答案：C9. 在生物传感器中，下列哪一项不是传感器的组成部分？A. 生物识别元件B. 信号转换元件C. 信号放大元件D. 电源答案：D10. 下列哪种生物技术不是用于环境保护？A. 生物修复B. 生物降解C. 生物合成D. 生物监测答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 生物工程中，下列哪些因素会影响细胞培养的效果？A. 营养物质B. 温度C. 光照D. 二氧化碳浓度答案：A, B, D12. 在生物工程中，下列哪些技术可以用于蛋白质的纯化？A. 色谱法B. 电泳法C. 离心法D. 沉淀法答案：A, B, C, D13. 下列哪些是生物工程中常用的生物反应器类型？A. 搅拌式反应器B. 填充床反应器C. 流化床反应器D. 膜反应器答案：A, B, C, D14. 在生物工程中，下列哪些因素会影响酶的活性？A. 温度B. pH值C. 底物浓度D. 酶浓度答案：A, B, C15. 生物工程中，下列哪些技术可以用于基因治疗？A. 病毒载体B. 非病毒载体C. RNA干扰D. CRISPR-Cas9答案：A, B, C, D三、填空题（每题2分，共20分）16. 生物工程中的基因工程主要涉及基因的________、________和________。

生物工程题库

生物工程题库

⽣物⼯程题库选择题1、对于⽓升环流式反应器：AA．导流筒区的混合较还隙区好和溶氧较还隙区差B．导流筒区的混合较还隙区差和溶氧较还隙区好C．导流筒区的混合和溶氧均较还隙区好D．导流筒区的混合和溶氧均较还隙区差2、在设计啤酒发酵罐时，当发酵罐的⼯作压⼒为2kg/cm2时，则设计压⼒为BA. 2 kg/cm2B．2.2 kg/cm2C. 2.5 kg/cm2D．3 kg/cm23、同样容积的啤酒发酵罐造价最便宜的是BA.锥形罐B.联合罐C.朝⽇罐D.塔式罐4、在塔式啤酒连续发酵中，酵母⽣长主要在AA.底部稳定区域B．不稳定区C.搅动区D．静⽌区5、圆筒锥底啤酒发酵罐中发酵液的对流主要依靠：DA.搅拌B.空⽓C.温度变化D. CO26、与啤酒发酵醪进⾏热交换时，圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内不宜采⽤的冷媒是：CA.⼄⼆醇B.⼄醇C.冷冻⽔D.氨7、下列反应器形式中，不适⽤于植物细胞培养的是：CA．机械搅拌式反应器B．⽓升式反应器C．微载体反应器D．中空纤维细胞培养反应器8、下列动物细胞反应器中，即可培养悬浮⽣长细胞，⼜可培养贴壁依赖性细胞CD．通⽓搅拌式反应器E．⽓升式反应器F．中空纤维细胞培养反应器D．微载体反应器9、还不能实现在线检测的参数是：DA.发酵尾⽓中的氧⽓B.发酵尾⽓中的⼆氧化碳C.发酵液中的氧D.发酵液中的细胞浓度10、下列关于滤饼⽐阻叙述正确的是：CA.加⼊助滤剂易使细⼩的胶体粒⼦“架桥”长⼤，形成⼤孔径的滤饼层，从⽽使滤饼⽐阻降低B. 加⼊絮凝剂，降低了滤饼层的可压缩性，使弯曲因⼦变⼩，从⽽使滤饼⽐阻降低C. 滤饼⽐阻与单位⾯积滤饼层上⽑细孔数⽬成反⽐。

D．滤饼⽐阻与滤饼层⽑细孔直径成反⽐11、下列关于过滤速率叙述不正确的是：DA. 过滤速率与过滤压差成正⽐B. 过滤速率与过滤⾯积成正⽐C. 过滤速率与滤液黏度成反⽐D. 过滤速率与滤饼⽐阻⼒成反⽐12、反映离⼼机分离的重要指标是：CA.转速B.转⿎直径C.离⼼分离因数D.操作体积13、当⼀台离⼼机转速达到10000rpm时DA .可⽤于⼤肠杆菌发酵液的澄清B. 不可⽤于⼤肠杆菌发酵液的澄清C. 可⽤于⼤肠杆菌发酵液的浓缩D. 不确定14、BMY型压滤机表⽰该设备是CA. 明流、液压厢式压滤机B. 暗流、液压厢式压滤机C. 明流、液压板框压滤机D. 暗流、液压板框压滤机15、将发酵液加⽔后，降低了发酵液中固形物的浓度及其发酵液的黏度，从⽽使发酵液的过滤速度DA. 提⾼B. 降低C. 相等D. 不确定16、对于黏度⼤、固含物⾼的料液，适合采⽤下列哪种形式的膜分离设备BA.板式膜过滤器B.管式膜过滤器C.中空纤维式膜分离器D.螺旋卷式膜分离器17、萃取浓度⾼的萃取⽅式是CA. 单级萃取B. 多级错流萃取C. 多级逆流萃取D. 先错流萃取，后逆流萃取18、下图是⼀台多级离⼼萃取机，正确的叙述是：CA. A是重液出⼝，B是重液⼊⼝，C是轻液⼊⼝，D是轻液出⼝B. A是轻液出⼝，B是轻液⼊⼝，C是重液⼊⼝，D是重液出⼝C. A是重液出⼝，B是轻液⼊⼝，C是重液⼊⼝，D是轻液出⼝D. A是重液⼊⼝，B是轻液出⼝，C是重液出⼝，D是轻液⼊⼝19、下图是⼀台ABE-216⽴式连续离⼼萃取机轻重液流向⽰意图，下列叙述正确的是：AA. A是轻液出⼝，B是重液出⼝，C是重液⼊⼝，D是轻液⼊⼝B. A是重液出⼝，B是轻液出⼝，C是轻液⼊⼝，D是重液⼊⼝C. A是重液出⼝，B是轻液⼊⼝，C是重液⼊⼝，D是轻液出⼝D. A是重液⼊⼝，B是轻液出⼝，C是重液出⼝，D是轻液⼊⼝20、反吸附离⼦交换时，其树脂的饱和度要⽐正吸附BA. ⾼B. 低C. 相等D. 不确定21、下列那个因素会导致升膜式真空蒸发浓缩设备在浓缩过程中产⽣“⼲壁”现象。

生物工程试卷

生物工程试卷

1、填空题（共60分）1、1990年，医生对一位因缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患复合型免疫缺陷综合征的美国女孩进行治疗。

采用的方法是首先将患者的淋巴细胞取出做体外培养，然后用某种病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，再将这些转基因淋巴细胞回输到患者的体内。

经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。

请回答下列问题：（10分）（1）该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中，运载体是，目的基因是 ，目的基因的受体细胞是。

（2）将转基因淋巴细胞多次回输到患者体内后其免疫能力趋于正常，这是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是和 。

（3）人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是 ；与大肠杆菌基因相比，其主要特点是 。

（4）该病的治疗方法属于基因工程运用中的 ，这种治疗方法的原理是 。

2、下图为基因工程模式图，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指物质结构，A、B、C、D、E表示过程。

请据图回答：（7分）（1）指出下列物质结构的名称：Ⅰ为 ，Ⅱ为，Ⅲ为 。

（2）为使过程A和B顺利完成，应使用的酶是 ，它的主要作用是 。

（3）基因工程中所应用的Ⅰ，必须具备的条件是 （4）Ⅲ导入受体细胞的过程D称为。

要使这一过程顺利进行，其关键是3、细胞的全能性是指 。

其理论基础是生物体的每一个细胞都包含该物种所特有的 ，都有发育成为完整个体所必需的 。

（3分）4、请阅读下列材料，并回答问题：（7分）1997年 2月 27 B，英国爱丁堡 ROSLIN研究所宣布，他们在世界上首次克隆出高等动物个体，即克隆出了一头绵羊，取名叫“多利”（DOLLY）。

“多利”的克隆过程是，从一只成年的白面绵羊乳腺组织中取出一些细胞，选出某个细胞取出细胞核，再从另一只黑面绵羊体内取出卵细胞，利用显微操作技术剔除卵细胞中的细胞核。

然后将取出的乳腺细胞的细胞核注入到去核的卵细胞中成为重组细胞。

在培养基上将重组细胞发育成胚胎，再把胚胎移植到第三只绵羊的子宫中受孕，胚胎在第三只绵羊的子宫中继续发育成小羔羊，几个月后分娩产生的小羊就是克隆学，取名DOLLY。

生化反应工程期末试卷

生化反应工程期末试卷

武汉工程大学生物反应工程试题班级 _______ 学号_________ 姓名___________一、名词解释（5 2分）底物的抑制作用倍增时间t d位阻效应停留时间反复分批操作二、填空题（6 4）1、K m是［ES］的分解速率 ____ 与形成速率（k i）的比值，K m值的大小反映了______________ （1）试求在单一CSTR中在最佳操作条件下反应器中的底物浓度？（2）若采用带循环的反应器系统，循环比为 1 /3 ，c xr /c xf=6 试求在总反应系统的出口处底物的浓度c sf 和菌体浓度c xf 各位多少？四、简答题（ 5 6 分）1、简述酶的抑制作用机理和酶的抑制剂（概念、种类、特点）。

5 分2、Monod 方程建立的几点假设是什么？3、影响延迟期长短的因素有哪些？如何从实际生产中缩短延迟期？4、流体扩散时，其在微孔内所受的扩散阻力主要来自于哪几个方面？某组分在微孔内的扩散属于何种机理该如何判断？5、简述实施补料分批操作的目的及应用在哪些过程。

通过测定K m值可以判断酶的最适底物，其值最小者为2、对竞争性抑制，抑制程度i= ______________ ，底物浓度的增大可抑制剂的影响可；对非竞争性抑制，抑制程度i= _______________ ，底物浓度的增大 __________ 抑制剂的影响。

3、在细胞反应过程中，可将细胞反应视为生成多种产物的复合反应，根据“黑箱”计量模型和相应简化处理，细胞生长和产物形成的总反应式可表示为： ________________________ 4、在同一测定条件下，固定化酶的催化活性一般 _______ 等摩尔原酶的催化活性，固定后，酶的热稳定性________5、对于液体，由于其分子运动的平均自由程很小，组分在微孔内的扩散可视为__________6、对一简单的S P的液相反应，若要求单位时间内产量为R,反应的初始浓度为c so,其转化率为X s,则单位时间所处理反应物料的体积应为：F= 。

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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2ⅠⅡ1/rd/d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？XDX2、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：C2H5OH+aO2+bNH3 c（CH1。

75N0。

15O0。

5）+dCO2+ eH2O 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μm和半饱和常数K。

SS(mg/L) 6 13 33 40 64 102 122 153 170 221 210 μ(h-1) 0.06 0.12 0.24 0.31 0.43 0.53 0.60 0.66 0.69 0.70 0.735．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：fV=τ 呼吸商：22/O CO Q Q RQ =稀释率：VF D =Da 准数： mmN r Da =转化率：00S 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。

ⅠⅡ1/rd/d图1 图2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 4S crit 如图所示。

若S<S crit ，此基质为限制性基质五、简答题 （25分）1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？SXDX答：莫诺方程与米氏方程的区别如下表所示。

莫诺方程：SK SS +=m ax μμ米氏方程：SK Sr 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、CSTR 、PFR 代表什么含义？比较CSTR 型和PFR 型酶反应器的性能。

答：CSTR 代表连续全混流酶反应器。

PFR 代表连续活塞式酶反应器。

CSTR 型和PFR 型酶反应器的性能比较：1）达到相同转化率χ时，PFR 型酶反应器所需停留时间较短。

2）在相同的停留时间达到相同转化率时，CSTR 型反应器所需酶量要大大高于PFR 型反应器。

因此一般来说，CSTR 型反应器的效果比PFR 型差，但是，将多个CSTR 型反应器串联时，可克服这种不利情况。

3）与CSTR 型酶反应器相比，PFR 型酶反应器中底物浓度较高，而产物浓度较低，因此，发生底物抑制时，PFR 型酶反应器转化率的降低要比CSTR 型剧烈得多；而产物抑制对CSTR 型酶反应器影响更显著。

3、何谓恒化器，何谓恒浊器，二者有何区别？答：恒化器、恒浊器指的是两种控制方法。

恒化器是通过控制流量而达到相应的菌体浓度。

恒浊器则是通过监测菌体密度来反馈调节流量。

前者通过计量泵、溢流管来保证恒定的流量；后者通过光电池监测细胞密度，以反馈调节流量来保证细胞密度的恒定。

恒化器便于控制，其应用更为广泛。

4、影响k L a的因素有哪些，如何提高k L a或N v？答：影响k L a的因素有：①设备参数如设备结构尺寸、搅拌器直径；②操作参数如搅拌转速、通风量；③发酵液性质，如流变学性质。

提高k L a或N v的措施有：①提高转速N，以提高P g，从而提高k L a。

②增大通风量Q。

当Q不大时，增大Q可明显提高k L a；但当Q已较大时，继续提高Q，将降低P g，其综合效果不会明显提高k L a，甚至可能降低，因此有些调节措施是将提高转速N和增大通风量Q二者结合。

③为了提高N V，除了提高k L a之外，提高C*也是可行的方法之一。

通入纯氧或在可行的条件下提高罐内操作压力，均可提高C*。

④丝状菌的生长导致发酵液粘度的急剧上升和k L a的急剧下降。

过分提高转速和通气量可能导致菌丝体的机械破坏和液泛。

在此情况下可重复地放出一部分发酵液，补充新鲜灭菌的等体积培养基，这样可使k L a大幅度回升。

⑤向发酵液中添加少量氧载体，可提高k L a。

5、如何进行流加培养的控制、优化？答：流加培养的控制方法有反馈控制和无反馈控制，前者又包括直接反馈控制和间接反馈控制。

流加培养优化是指控制适当的稀释率或菌体生长比速，是生产强度和得率尽可能最大。

大量的菌体时产生产物的前提，因此在菌体生长阶段，应控制较高的生长比速，使菌体量快速增长。

进入产物生成阶段后，应控制较低的菌体生长比速，以减少基质的消耗，并保证“壮龄”细胞在细胞群体中占绝大多数。

进行流加培养优化时，还应考虑以下边界条件： 1)最大比生长速率m μ。

流加操作拟定态要求m D μ<。

2)临界比生长速率crit μ，应满足crit D μ>，保证“壮龄”细胞在细胞群体中占绝大多数。

3)发酵罐最大允许细胞浓度。

4)细胞对底物的耐受力。

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 5OH+aO 2+bNH 3 c （CH 1。

75N 0。

15O0。

5）+dCO 2+ eH 2O 求各系数a 、b 、c 、d 及菌体得率Y X/S 。

解：根据元素平衡式有：C ： 2 = c + d (1) H: 6+3b=1.75c+2e (2) O: 1+2a=0.5c+2d+e (3) N: b=0.15c (4)已知RQ=0.6，即d=0.6a (5)以上5式联立求解，得a=2.394b=0.085c=0.564d=1.436e=2.634因此反应式为：C2H5OH+2.394O2+0.085NH3 0.564（CH1。

75N0。

15O0。

5）+1.436CO2+ 2.634H2O菌体得率Y X/S=0.56423.85/46=0.292、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？ 解：D m =m [1-K S 1/2/(K S +S 0)1/2]=0.4(1/h)(DX)m =D m Y X/S (S 0-S)= D m Y X/S [S 0-K S D m /(m -D m )]=7.2(g/L.h)因此在稳定状态下菌体的最大生产强度为7.2g/L.h4、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μm 和半饱和常数K S 。

解：计算S/μ，列入数据表。

S(mg/L) 61333 4064102 122 153 170 221 μ(h -1)0.06 0.12 0.240.31 0.430.530.600.660.690.70S/μ(mg.h/L) 100 108.3 137.5 129 148.8 192.5 203.3 231.8 246.4 315.7绘制S S~曲线。

0501001502002503003500100200300S（mg/L）S /μ(m g .h /L )由图中可知：直线截距为C=95,斜率为K=0.93,则)(08.111-==h Km μ,L g L mg C K m S /102.0/102===μ5．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 。