生化工程习题.doc

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1、本征反应动力学：不考虑传递等工程因素时，生物反应固有的速率。该速率除与反应本身特性有关，只与各反应组分的浓度、温度、催化剂及溶剂的性质有关，而与传递因素无关。反应器（宏观）反应动力学：考虑传递因素的反应动力学。非结构细胞反应动力学：将细胞看作是具有单一组分、均一的细胞反应体系的动力学。别构酶：变构酶，调节酶，它是一种寡聚酶(由多个亚基组成)，具有别构部位和活性部位。DC:临界稀释率，Si为CSTR反应器中入口处的限制性底物浓度。当稀释率达到DC时，出口处细胞浓度为0，反应器处于“洗出”操作状态。返混：不同停留时间的微元流体之间的混合。CSTS返混程度最大，CPFR返混程度最小。固定化酶

2、：是一种在空间运动上受到完全约束或局部约束的酶。呼吸商RQ：RQ＝CER/OUR；细胞每消耗1molO2所产生的CO2的量。Thiele模数：φ＝表面浓度下的反应速率/内扩散速率。表示了以固定化酶外表面的浓度为基准的反应速率与内扩散传质速率的相对大小。可以通过φ值大小来判断内扩散阻力对催化反应的影响程度。限制性底物：某种底物浓度的增加会影响生长速率,而其它营养组分浓度的变化对生长速率没有影响作用，这种底物称限制性底物。效应物：凡能使酶分子发生别构作用的物质叫效应物，通常为小分子代谢物或辅因子。如因别构导致酶活性降低的物质称为负效应物。失活：由于酶蛋白分子变性而引起的酶活力丧失的现象称为

3、失活。抑制：由于酶的必需基团化学性质的改变，但酶未变性，而引起酶活力的降低或丧失。可逆抑制：抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活力降低或丧失，能用物理方法除去抑制剂而使酶复性，这种抑制作用是可逆的，称为可逆抑制不可逆抑制：抑制剂与酶的必需基团或活性部位以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶活力恢复的作用。酶的非竞争性抑制:抑制剂既能与酶结合又能与ES复合物结合导致酶反应速率下降。酶的反竞争抑制：抑制剂不能直接与游离酶相结合，而只能与复合物[ES]相结合生成[ESI]复合物，引起酶活性下降。竞争性抑制：抑制剂在酶的活性部位结合，阻碍酶与底物的结合

4、使反应速率下降1.生物反应器的放大方法（KLa；单位体积的输入功率；混合时间；搅拌器末端速度）恒定2.减少固定化酶传质阻力？采用大孔介质；增加底物浓度；增加扰动；减少颗粒尺寸3.影响kLa的因素物系的性质：粘度，扩散系数，表面张力。操作条件：温度，压力，通气量，搅拌转数。反应器的结构：反应器的结构型式，搅拌器结构，搅拌方式。4.提高机械搅拌罐的传氧速率（OTR）？（1）由OTR＝kLa(CL*-CL)可知，（2）氧在培养基中的溶解度：降低温度，增加操作罐压，增加空气中氧气的浓度（通往富氧空气或纯氧）等。（3）氧的体积传质系数kLa：增加搅拌减少气泡大小，增加通气，改变搅拌浆的结构参数和

5、层数以提高搅拌性能，改变反应器的结构型式以提高氧的体积传质系数。5.简述影响酶催化反应速率的因素？浓度因素：酶浓度，底物浓度，产物浓度。外部因素：温度，压强，pH，表面张力，离子强度。内部因素：底物，效应物，酶结构。6.三种抑制特点反竞争性抑制剂只与酶-底物复合物结合，而不与游离酶结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制作用使得Vmax，Km都变小，但Vmax/Km不变。竞争性抑制:a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同；c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；d.动力学参数：Km值增大，Vm值不变。非竞

6、争性抑制：a.抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；b.必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；c.动力学参数Km值不变，Vm值变小。7.次级代谢产物，非偶联模型，如何提高该产物生产强度？缩短菌体生长时间：采用对数期的强壮种子，加大接种量以减少延滞期的时间；调整合适的细胞培养条件加快菌体生长。增加细胞培养的密度：采用流加培养的策略提高细胞密度，增加合成产物的细胞量。采用两段发酵技术：对菌体生长期的培养条件和产物合成条件可以采取不同的发酵策略。8.产物的三种类型偶联型：产物的生成与细胞的生长相关的过程，产物是细胞能量代谢的结果。此时产物通常是基质的分解代谢产物，代谢产物的生成与细胞的

7、生长是同步。如乙醇、葡萄糖酸、乳酸等。非偶联模型：产物的生成与细胞的生长无直接联系。它是二级代谢产物。特点是当细胞处于生长阶段时，并无产物的积累，而当细胞生长停止后，产物却大量合成。如抗生素、微生物毒素等。部分偶联型：产物的生成与基质消耗仅有间接的关系。产物是能量代谢的间接结果。在细胞生长期内，基本无产物生成，其动力学可表示为：qP=αμ+β。如柠檬酸、氨基酸的生产。9.BSTR—分批操作的搅拌槽式反应器CSTR—连续操作的搅拌槽式反应器CPF