《生物工程》试卷（一）
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。
1/r Ⅰ Ⅱ ? 1 2 3 4d? /d?
曲线Ⅰ：
1/S 曲线1： 1
曲线2： 曲线3： 曲线Ⅱ：
X ，DX
X μ DX 图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率Dcrit和最大生产强度下的稀释率
Dm。图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？
五、简答题 （25分）
1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？
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kLa的因素有哪些，如何提高kLa或Nv？ 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YX/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，KS=2g/L。连续培养中，流加基质浓度So=48g/L，YX/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KS。
S(mg/L) 6
13
33
40
64
102
122
153
170
221
210
D S 2
μ(h) 0.06 0.12 0.24 0.31 0.43 0.53 0.60 0.66 0.69 0.70 0.73
-1
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=0.9?10-3mol/g.h，碳源对菌体的理论得率YG=54g/mol，氧的维持常数mo=5.4?10-3mol/g.h，氧对菌体的理论得率YGO=14.5g/mol。计算与能量衡算相应的维持常数m/、mo/，YG/、YGO/。
《生物工程》试卷（一）标准答案
一、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。 二、请列出下列物理量的数学表达式 (10分)
停留时间：??
V
f
呼吸商：RQ?QCO2/QO2 稀释率：D?F VDa准数： Da?rm Nm 转化率：??S0?St S03
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。
1 1/r ? Ⅰ
图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率Dcrit和最大生产强度下的稀释率Dm。图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？
X ，DX 1/S d? /d? 4Ⅱ 2 3 曲线Ⅰ：竞争性抑制 曲线Ⅱ：无抑制 曲线1：宾汉流体 曲线2：胀塑性流体 曲线3：牛顿型流体
μ X μm DX 0.5μm Dcrit Dm 4
KS Scrit S
Scrit如图所示。 若S 五、简答题 （25分） 1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？ 答：莫诺方程与米氏方程的区别如下表所示。 莫诺方程：???maxSKS?S 米氏方程：r?描述酶促反应 rmaxS Km?S描述微生物生长 经验方程 方程中各项含义： μ：生长比速(h)μ max -1 理论推导的机理方程 方程中各项含义： -1 r：反应速率(mol/L.h) rmax：最大反应速率(mol/L.h) S：底物浓度(mol/L) Km：米氏常数(mol/L) ：最大生长比速(h) S: 单一限制性底物浓度(mol/L) KS:半饱和常数(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?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。 5
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