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第一章 绪论

1.什么是生物反应工程、生化工程和生物技术？

2.生化反应工程研究的主要内容是什么？

3.生化反应工程的研究方法有那些？

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？

第二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。生物工程与生物科学、发酵工程与生物工程、

速率和速度、反应速率与传质速率

2. 何为准数和雷诺准数？并解释后者的物理意义

3. 工程思维的具体含义是什么？

4. 简述酶的催化特性与调节功能。

5. 在一个实际的生物催化过程中如何确保生物催化剂（如酶）的稳定性，并提高催化效率？

6. 酶在应用过程中有哪些不同于化学催化剂和微生物作为生物催化剂的地方？

7. 微生物培养过程中微生物的世代时间与倍增时间是否是同一概念。

8. 在生物工业中，微生物细胞的量一般采用干重表示，为什么？

9. 为什么要固定化酶或微生物细胞？

10. 进行生物催化剂（酶或微生物细胞）催化机理研究时，采用固定化酶或微生物细胞是否

更有利于清楚了解催化过程机理？

11. 何为生物分子工程？

12. 在微生物培养过程中，操作工人观察到发酵罐上的压力表中的读数为0.025MPa,罐中的

发酵液深度为10米，试问在罐底处的微生物细胞承受多大压力？在发酵液表面呢？

13. 如果在2小时完成生物反应器中70m3的装液量，请计算物料输入管的管径。如果要求

50分钟将反应液排空，请计算物料输出管的管径。

第三章 酶促反应动力学

1. 简述酶促反应的特征及其与化学反应的主要区别是什么？。

2 .应用直线作图法（Lineweaver—Burk法；Haneswoolf法；Eadie—Hofstee法和积分法）

求取米氏方程中的动力学参数K

s和r

max，并比较由各种方法所得结果的误差大小。

3. 在pH对酶促反应速率影响的研究中，试证明对任一底物浓度S，产物生成速率r

P与pH

的相关性为一左右对称的钟形曲线。

4. 某酶反应机理为

PESESEcatkk

k

1

1

若假定上述反应机理式中，k

+1<< k

cat，k

-1<

cat，试推导其速率方程。

5. 利用稳态法建立竞争性抑制动力学方程。设酶促反应机理式为 IEIEPESESE

k

kkk

kcat









3

31

1

I为抑制剂，EI为非活性复合物。

6. 许多酶催化水解反应的机理式为

221

321

1

''

PEOHESPESESSE

kkk

k







整个反应分两个阶段进行，分别采用快速平衡法和稳态法建立反应动力学方程，均可写

成如下形式：

SKSek

r

mcal

s



试比较采用上述两种方法所获得的反应方程中的k

cal和K

m与k

+1、k

cat、k

+3和k

-1，[H

2O]有何

关系，写出相关式子。

7. 有人研究了不同温度对酶的稳定性与酶活力的影响，得到如图所示结果。基于此，他得

到结论是：该酶在50℃以下是稳定的，并且最适反应温度为30℃。这一结论正确与否，请

说明。

图3-13 实验结果

（a）无底物存在时，保温10min后残存活力。

（b）在0.5M底物存在下,保温10min后产物生成量。

8. 一般对于同一种酶促反应，在进行连续反应时的实际操作温度比分批实验所求得的最适

温度要低。请从实际反应时间较长来说明，并说明原因。

9. 利用稳态法建立可逆反应酶促反应的动力学方程。

10. 某种酶以游离酶形式进行酶促反应时所得动力学参数LmolKm/05.0和

min)/(10

maxLmolr。该酶在某种载体颗粒表面固定化后进行同一酶促反应，所得动力学参

数为LmolKm/10.0'和min)/(6'

maxLmolr。求底物浓度为1[mol/L]时，该固定化酶的效率

因子η。

11. 试举例说明评价酶的固定化效率。

12. 实验测得分配系数K

p分别为（a）K

p＞1,（b）K

p=1,（c）K

p＜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。

13. 书中在讨论内扩散对固定化酶促反应时，是以酶促反应符合米氏反应规律为基准的，试

讨论如果酶促反应以一级或零级反应规律进行时，底物的稳态浓度分布与的计算方法。

14. 已知酶的失活过程为二步串联方式：

212121

EEEkk

式中k

1和k

2分别为失活常数，φ

1和φ

2分别为E

1和E

2在总酶活中所占百分比。试求时间t

时酶的残存活性比率φ（t）为多少？

15. 根据以下反应及其反应常数，建立酶促反应的底物抑制动力学方程。

PEESESSSESESSE

16. 酶促反应机理式为PEESESSEkkk

k431

2"'，证明采用稳态法获得反应速度为

SKSr

r

max，式中：

)()(

;

431234

43430

maxkkkkkk

K

kkkkE

r







；S:底物浓度；E0:酶总浓度；E:酶浓度；

P:产物浓度；k1、k2、k3、k4:反应速度常数

17. 一酶促反应，其米氏常数K

m为1mmol，底物初始浓度为3mmol。2 min后，5%的底物被

转化，试求10 min、30 min、60 min后，底物转化率分别为多少?

18. 底物S

0=2mol/L和酶e

0=0.001mol/L加到分批式生化反应器中，反应至4.1min时底物的

转化率为90%，试证明此反应的动力学方程是-r

s=103e

0S/(1+S)。

若制造和操作一连续进料的全混式生化反应器，已知S

0=2mol/L,e

0=0.001mol/L，为使90%

的底物转化，空时τ应为多少？

19. 基于表3-3中的公式，试探讨影响西勒(Thiele)准数的主要因素。

20. 蔗糖酶固定在直径为1mm的球形离子交换树脂上，反应器中酶量为0.05Kg/m3，在一

小的柱形反应器中装有20 cm3固定化酶颗粒。浓度为16mmol/L的75mL蔗糖溶液快速流过

固定化酶层。在另一个反应器等量的游离酶与同体积蔗糖溶液相混合，并假定游离酶和固定

化酶的动力学特征是相同的，即Km=8.8mol/m3,kcat=2.4×10-3mol/(g﹒s),蔗糖在离子交换树脂

中有效扩散系数De为2×10-6 cm2/s。试求：

（1）游离酶的反应速率是多少？

（2）固定化酶的反应速率是多少？

第四章 微生物反应动力学

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方程与米式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α

1、α

2、α

3和α

i，

利用这6个常数给出此菌的与生长相关的物量衡算式。

7.葡萄糖为碳源的复合培养基进行干酪乳杆菌（Lactobacillu caset）的厌氧培养，1 mol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衡算及生成ATP的摩尔数。

8.荧光假单胞菌（Psenudomonas fluorescens）好氧培养，已知：molgY

SX/180，

molgY

OX/4.30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0.0672kgO

2，生成0.0746kg酵母菌和

0.121kgCO

2，请写出该反应的质量平衡式，并计算酵母得率Y

X/S和呼吸商QR。

10. 微生物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有4分裂祸分裂的，试证明当n分裂时，有如下式子：ntt

gdln2ln，式中t

d为倍增时间，t

g为世代时间

11.分别采用含有蛋白胨和酵母膏的复合培养基、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，获得如表所示结果。已知细胞的含碳量

为0.45g碳源/g细胞，求采用不同培养基时的YkJ。