20084生物反應工程A答案05級標準

1、測試方式：閉卷太原理工大學?生物反響工程?A試卷答案號學一.名詞解釋每題3分,共30分適用專業(yè)：05級生物工程測試日期：2022-4-時間：120 分鐘 共_6頁題號一一三四五六七八九總分得分名姓計分零按者違,題答準不內(nèi)線封密、級班、號學、名姓寫要不外線封產(chǎn)級班業(yè)專系院學1,固定化酶的位阻效應答：是載體的遮蔽作用如載體的空隙大小、固定化位置或方法不當給酶的活性中 心或調(diào)節(jié)中央造成空間障礙,使底物和效應物無法與酶接觸等引起的.2,單細胞微生物的世代時間答：細胞兩次分裂之間的時間.3,生物需氧量答：一般有機物可被微生物所分解,微生物分解水中有機物需消耗氧,所消耗水中溶 解氧的總量稱為生物需氧量,為

2、環(huán)境監(jiān)測指標.4 . Yatp答：消耗1摩爾ATP所獲得的干菌體克數(shù),g/mol.5,微生物生長動力學的非結構模型答：不考慮細胞結構,每個細胞之間無差異,即認為細胞為單一成分.這種理想狀態(tài) 下建立起來的動力學模型稱為非結構模型.6 .恒濁法答：指預先規(guī)定細胞濃度,通過基質(zhì)流量限制以適應細胞的既定濃度的方法.7 . kua答：體積傳質(zhì)系數(shù),1/s8,牛頓型流體9,答：剪切力與切變率比值為定值或剪切力與速度梯度成正比時稱為牛頓型流體.10 .臨界溶氧濃度答;指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度.11,非均衡生長12.答：隨著細胞質(zhì)量的增加,菌體組成如蛋白質(zhì)、RNA DNA細胞內(nèi)含水量等的合成速度不成比

3、例,這種生長稱為非均衡生長.二.判斷題每題2分,共30分號學) 封分零族著名違姓題答準不內(nèi) 繪密封密、級班級、 班號業(yè)學專、名系姓 寫要不外線封0院 學1 .米氏方程中飽和常數(shù)的倒數(shù)1/Ks可表示酶與底物親和力的大小.它的值越大,表示酶與底物親和力越大.V 2 .穩(wěn)態(tài)學說中所謂的穩(wěn)態(tài)是指中間復合物 ES的生成速率與分解速率相等, 達到動態(tài)平衡.V3 .分配效應是由于固定化載體與底物或效應物之間的的親水性、疏水性及 靜電作用引起微環(huán)境和宏觀環(huán)境之間物質(zhì)的不等分配,改變了酶反響系統(tǒng) 的組成平衡,從而影響反響速率的一種效應.V 4 .固定化酶的表觀速率是假定底物和產(chǎn)物在酶的微環(huán)境和宏觀環(huán)境之間的 傳

4、遞是無限迅速,也就是在沒有擴散阻力情況下的反響速率.X 5 .在酶促反響中,不同的反響時間就有不同的最正確反響溫度.,6 .固定化酶的分配系數(shù)Kp> 1,表示固定化酶固液界面外側的底物濃度大于內(nèi) 側 的 底 物 濃 度.x 7 .微生物反響是自催化反響,即在目的產(chǎn)物生成的過程中生物自身要生長 繁殖.,8 . Monod方程屬于微生物生長動力學確定論的結構模型.X 9 .按產(chǎn)物生成速率與細胞生成速率之間的關系,次級代謝物的生成屬于相關模型.x 10 .在微生物反響器的分批操作中,與其它操作方式相比,易發(fā)生雜菌污染.x11 .流加操作的優(yōu)點之一是可任意限制反響器中的基質(zhì)濃度.,12 .連續(xù)式

5、操作一般適用于大量產(chǎn)品生產(chǎn)的場合.V 13 .在單級連續(xù)培養(yǎng)中,一般由于Sin>>,所以根據(jù)Mono時程可以認 為 DCri = m max.14 .在連續(xù)培養(yǎng)中,如果一種雜菌進入反響器,它的比生長速率小于培養(yǎng) 所使用菌的比生長速率,那么雜菌可被洗出.V 15 .動物細胞的培養(yǎng)方式有懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)兩種方式.,三.推證題每題 5分,共20分只要每步推導正確, 最后得證即可得分1 .利用穩(wěn)態(tài)法建立非競爭性抑制動力學方程.設酶促反響機制為:e+s-Ues0e 十 p4- ,7 十E1 + SEIS*不能反響心試推導其速率方程為rpp,MAX S(Km S)(1 J)KI嗯=0,dt推

6、導：根據(jù)穩(wěn)態(tài)學說有：dS ="ES-k+k書ES , 2分；穩(wěn)態(tài)時,dt又由于：E0 =E+ES+EI +EIS, 0.5 分；EI ES I EI 一 EIS0.5 分；ksESES0.5 分；, k)*2km = , ( 0.5 分)；k1rp,max =E0k2, rp=ESk2 (0.5 分)；把上面式子整理可得:rprp,MAX S(Km S)(1 J)KI(0.5 分)2.試推導代謝產(chǎn)物的比生成速率 比消耗速率丫有如下關系：冗與微生物細胞的比生長速率小、基質(zhì)的推導:H=dP=YP/X,=-YP/ST Xdt兀=dP=dP£dX = Yp/x 業(yè)=dP/dS Xd

7、t Xdt / dXXdt/dS二丫幽iXdt3.試推導在微生物包化器法單級連續(xù)培養(yǎng)中,當?shù)竭_穩(wěn)態(tài)時,細胞的比生長速率等于稀釋率,即產(chǎn)D其中稀釋率D=F , F為培養(yǎng)液流入與流出速率,L/h;V為反響器內(nèi)培養(yǎng)液的體積,Lc V推導：對微生物菌體進行物料平衡計算：dX ,dX , FF VM=VXFX,2分；方程兩邊同除以 V得： = NX X ,由于D= 1分；dtdtVV所以dX = NX -DX .達穩(wěn)態(tài)時 =0,所以有NX DX =0所以N = D 2分.dtdt4.在微生物反響器的分批操作中,設靜止期菌體濃度為Xst,死亡速率常數(shù)為K,推導殘留菌體濃度與時間的關系式.解：在考慮微生物生

8、長的同時,也有一局部細胞死亡,此時 Monod方程改寫為：R JmaxS-Kd, 2分； 即呸=-max S X _ Kd X.在衰退期,由于底物已全部 ks S出 ks S1,1分；積分上式,那么：X = Xst©- ddX耗盡,因此, =Kd X. 1分；當t = 0時,X = X dt1 分.四.計算題每題5分,共20分1.在啤酒酵母的生長實驗中,消耗 0.2kg糖,得到0.0746kg酵母細胞,釋放出二氧化 碳0.121kg,并消耗了氧氣0.0672kg,求酵母細胞得率Yx/s和呼吸商RQ解：AS =0.2kg," =0.0746kg*.Yx.=隹=00746=0.

9、373kg/kg 2.5 分；s ：S0.2RQ = 1.3 (2.5 分).0.121 1000 = 440.0672 1000 - 322 .葡萄糖為碳源進行釀酒酵母培養(yǎng),呼吸商為1.04,氨為氮源.消耗100mol葡萄糖和48moi氨生成菌體48mol、二氧化碳312mol和水432moI.求氧的消耗量和酵母菌體的化 學組成.解：根據(jù)題意寫出如下反響方程式：aO2+100C6H12O6+48NH 3T 48CwH XOyNz+312CO2 +432H2O 2 分；元素平衡：C: 100M6 =48W+312 0.5 分；H: 100M12 +48M3 = 48X+432父2 0.5 分；

10、O： 2a 十 100M6 =48y +312M2+432 0.5分；N: 48M1=48z, 0.5分； 又由于：RQ= 312 0.5分；解上述方程得： aa = 300;w=6;x=10; y = 3 所以酵母的化學組成為：C6Hl0O3N 0.5分3 . 一種細菌連續(xù)包化器培養(yǎng)中獲得如下結果:GD) (h-1)0.0800.200.250.260.27S(g/i)0.050.31.02.03.0以為比生長速率,S為限制性底物濃度,假設反響適用 Monod方程,求的ax和K.二二二二 二封二二二二 二密二二二二二二二二二二二二二分零按者違,題答準不內(nèi)線封密、級班、號學、名姓寫要不外線封聲

11、號學 名姓 級班業(yè)專系 院學解：把M o n o d方程變形為：11K . 11' = '+4,2分；以'為橫坐標,1t-為縱坐max max SS標,作出如下列圖.1在縱坐標截距為3 .4 5 ,與橫坐標相交于7 .3 3,所以Ks= 0.14g/L 3分.7.33說明：由于此題屬于作圖求解,故所求數(shù)據(jù)稍有不同應得分.4.下表是在間歇操作的金式反響器中進行的一組實驗數(shù)據(jù), 試用Mono昉程擬合上述實 驗數(shù)據(jù)的菌體生成速率方程,并求其動力學參數(shù).t為兩次取樣的時間間隔, 國為兩 次取樣的平均基質(zhì)濃度,X為兩次取樣的菌體濃度.J*六 丁 ptSX110.5413715.5

12、 23.020.3611423.0 30.030.339030.0 38.840.354338.8 48.550.372948.5 58.360.38958.3 61.3,70.37261.3 62.5,廳P卜XX= X103SX rX(At)海一 色凹X17.519.37.313.891.390.72,卜卜27.026.58.819.441.360.7438.834.411.126.671.290.78卜49.743.623.327.711.580.63-59.853.434.526.492.020.50.r 63.059.8111.17.897.580.13 71.261.9500.03.2419.120.05,解：由上表得如下數(shù)據(jù):IT-：根據(jù)細胞生長動力學,細胞的生長速率可表示為: X K由Monod方程變形為：一=sX-maxS,3分；根據(jù)實驗提供的數(shù)據(jù),在很短的實驗時間X