生化工程考點(diǎn)

1、1.在恒化器中，可通過控制培養(yǎng)基的流動(dòng)速度F的變化來控制生長(zhǎng)速率的水平。這也稱為單罐恒流速連續(xù)發(fā)酵。2.單罐連續(xù)培養(yǎng)時(shí)的最大稀釋率Dn為理論上連續(xù)培養(yǎng)中最適宜的稀釋率。3.微生物產(chǎn)物形成的動(dòng)力學(xué)模型有偶聯(lián)型、非偶聯(lián)型、混合型三種。4.連續(xù)發(fā)酵時(shí)的臨界稀釋率是指：當(dāng)D=m時(shí)，X0，即稀釋率達(dá)到最大，此時(shí)D=Dc（臨界稀釋率）=m，SSo。5補(bǔ)料分批培養(yǎng)主要應(yīng)用在間歇補(bǔ)料操作、連續(xù)補(bǔ)料操作、循環(huán)分批操作、循環(huán)間歇補(bǔ)料操作、循環(huán)連續(xù)補(bǔ)料操作 五種。6.固定化酶的優(yōu)點(diǎn)可概括為：酶穩(wěn)定性增強(qiáng)、酶能反復(fù)利用、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化酶反應(yīng)、縮小反應(yīng)體積、反應(yīng)條件易控制、可提高產(chǎn)物的純度和產(chǎn)率、充分利用資源、節(jié)省能源、

2、環(huán)境保護(hù)等方面的優(yōu)點(diǎn)。7.酶固定化的方法有吸附法、包埋法、交聯(lián)法、共價(jià)結(jié)合法、聯(lián)合固定化法。8.影響固定化酶性能的因素有：酶結(jié)構(gòu)的改變、位阻效應(yīng)、分配效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)。9.固定化酶的方法有多種，每一種由于固定化條件不同，其固定化酶性能也不同，評(píng)價(jià)固定化效率的指標(biāo)有：酶的固定化率、酶活力表現(xiàn)率、酶活力效率、有效因子。10.固定化酶反應(yīng)器的選擇應(yīng)考慮的因素有：反應(yīng)形式，反應(yīng)速率，反應(yīng)器操作成本，底物濃度性質(zhì)，物質(zhì)傳遞速率，活性失活方式11.固定化酶的反應(yīng)器種類有：攪拌罐、汽化床、膜式反應(yīng)器、鼓泡塔、固定床發(fā)酵罐。12.微生物反應(yīng)器種類有：機(jī)械攪拌發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵塔、塔式發(fā)酵罐、氣升式

3、流化床、固定床。13.在恒化器中，如果通過的干物料速率過快，造成表現(xiàn)產(chǎn)率系數(shù)下降導(dǎo)致生產(chǎn)率Pc大幅降低（因?yàn)镈增大，剛進(jìn)入的細(xì)胞未來得及生長(zhǎng)就被沖走，Pc下降）。14.比較圓盤、平直葉、彎葉、箭葉渦輪攪拌器，在相同的轉(zhuǎn)速下平直葉輸出功率最大，箭葉造成軸向流動(dòng)最強(qiáng)。15.固定化細(xì)胞有兩種，即固定化活細(xì)胞和固定化休眠細(xì)胞。16.設(shè)計(jì)空氣預(yù)處理流程最關(guān)鍵的系數(shù)是捕集效率，一般要求進(jìn)空氣過濾器的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是微粒及細(xì)菌微生物的尺寸為0.52.0m。17.一般深層空氣過濾器設(shè)計(jì)是以最低捕集效率時(shí)的空氣流速計(jì)算，這時(shí)，單纖維慣性碰撞捕集效率等于0。18.高溫瞬時(shí)滅菌是基于高溫瞬時(shí)滅菌既能快速滅菌又能有效保

4、存培養(yǎng)基中的有效成分。19.培養(yǎng)基滅菌主要考慮所需的無菌程度和培養(yǎng)基中有效成分被破壞的允許范圍兩個(gè)因素。20.深層過濾除菌機(jī)理包括慣性碰撞、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電吸引。選擇題1.所謂發(fā)酵罐中“三進(jìn)”是從下列管道中進(jìn)入蒸汽：空氣進(jìn)口、排料口、取樣口2. Monod模型使用條件如下：平衡生長(zhǎng)、培養(yǎng)基充分混合、被認(rèn)為是非結(jié)構(gòu)模型。3.培養(yǎng)基滅菌應(yīng)考慮的因素：滅菌的殺死程度、營(yíng)養(yǎng)成分的破壞率、低溫慢速對(duì)培養(yǎng)基成分破壞大。4. 恒化連續(xù)培養(yǎng)達(dá)穩(wěn)定時(shí)：dx/dt=0、ds/dt=o、dp/dt=o5. 設(shè)計(jì)空氣預(yù)處理流程應(yīng)考慮：濕空氣的含濕量大小、進(jìn)罐時(shí)空氣的溫度在40左右6. 對(duì)于恒化培養(yǎng)：基質(zhì)

5、存在限制作用、恒定基質(zhì)流量7. 單罐連續(xù)發(fā)酵中，理論推導(dǎo)公式D.X=D.Yx/sSo-Ks.D/(m-D)假定：培養(yǎng)液流加量與罐內(nèi)發(fā)酵液體積恒定、罐中發(fā)酵液充分混合、滿足Monod模型、Yx/s=常數(shù)8. 管式維持器中培養(yǎng)基流型應(yīng)是：活塞流簡(jiǎn)答題1.高溫瞬時(shí)滅菌經(jīng)濟(jì)實(shí)用，有時(shí)常用分批操作，即加熱、保溫、冷卻，如何處理這三個(gè)操作段，使其達(dá)到最優(yōu)？答：三個(gè)階段對(duì)孢子的死亡和培養(yǎng)基中有效成分破壞所作貢獻(xiàn)不等。孢子受熱死亡符合-Dn/dt=Kn,LnNo/N=LnNo/N1+LnN1/N2+LnN2/N，即LnNo/N由三塊面積組成，滅菌過程中保溫是主要的，加熱和冷卻特別是冷卻階段滅菌作用很小，而且物

6、料在這兩段時(shí)間營(yíng)養(yǎng)破壞更多，所以要盡可能的加快換熱速度，以縮短加熱和冷卻的時(shí)間。一般認(rèn)為當(dāng)溫度超過100后，才有殺菌作用，且作用隨溫度的升高而增大。（No-初始活雜菌總數(shù)，N1-加熱結(jié)束后活雜菌總數(shù)，N2-保溫結(jié)束后活雜菌總數(shù)，N-冷卻結(jié)束后活雜菌總數(shù)）。2.連續(xù)滅菌比分批滅菌優(yōu)越，具體體現(xiàn)在哪些方面？答：連續(xù)滅菌操作易提高溫度，易實(shí)現(xiàn)高溫瞬時(shí)滅菌，可減少培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的損失，提高產(chǎn)物收率連續(xù)滅菌操作條件恒定，可獲得穩(wěn)定的滅菌質(zhì)量易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)避免反復(fù)的加熱和冷卻，可提高熱利用率總滅菌時(shí)間較分批滅菌短，縮短了發(fā)酵周期。3.連續(xù)發(fā)酵有很多優(yōu)點(diǎn)，為什么工業(yè)中應(yīng)用較少？答：穩(wěn)定性問題：連續(xù)發(fā)

7、酵要求系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)，首先要求確保菌種穩(wěn)定，但大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵過程中常出現(xiàn)菌種變異和退化的現(xiàn)象。無菌度問題：連續(xù)發(fā)酵是純種培養(yǎng)，要求整個(gè)系統(tǒng)無雜菌，但由于發(fā)酵周期長(zhǎng)，染菌幾率大。勻態(tài)問題：如果混合不充分或均勻度不夠，則微生物生長(zhǎng)不一致，發(fā)酵操作不穩(wěn)定而降低產(chǎn)率。連續(xù)培養(yǎng)流出的發(fā)酵液中底物濃度低，增加提取負(fù)荷，增大生產(chǎn)成本。放大問題：由于微生物出現(xiàn)特性和環(huán)境因素影響比較復(fù)雜，從實(shí)驗(yàn)室放大到生產(chǎn)規(guī)模也有不少問題。4. 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程U=UmS|S+Ks。說明式中各符號(hào)含義，并討論微生物生長(zhǎng)過程中的變化答：m最大比生長(zhǎng)速率，s限制性基質(zhì)濃度，Ks飽和常數(shù)（比生長(zhǎng)速率達(dá)到最大時(shí)限制性基質(zhì)濃度的一半）

8、，比生長(zhǎng)速率當(dāng)培養(yǎng)基中任一營(yíng)養(yǎng)物濃度SKs時(shí)，=m，即各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足，無限制性生長(zhǎng)現(xiàn)象當(dāng)KSS，Us,即營(yíng)養(yǎng)物濃度成為限制微生物生長(zhǎng)的因素，減小。從m開始減少時(shí)基質(zhì)底物濃度為臨界底物濃度，如果任一營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度高于臨界濃度，則為非限制性底物，低于限制性濃度為限制性底物。一般m變化不大，Ks變化較大5. 莫諾方程的適用條件以及與米氏方程的比較答：適用條件1，非結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)2，細(xì)胞組成不變3，底物對(duì)細(xì)胞的親和力不隨其他條件的變化而變化4，無抑制條件下生長(zhǎng)的微生物5，單一限制基質(zhì)莫諾方程與米氏方程形式上是一樣的，因?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)可以看做酶反應(yīng)的粗略代表，不同的是米氏方程是應(yīng)用酶反應(yīng)理論推導(dǎo)得到的，莫諾

9、方程是經(jīng)驗(yàn)公式，兩方程的意義也是不同的，米氏方程表達(dá)了底物S消耗很少，產(chǎn)物生成極少時(shí)反應(yīng)初速度與底物濃度的關(guān)系，莫諾方程表達(dá)了微生物比生長(zhǎng)速率與單一限制性基質(zhì)濃度之間的關(guān)系。6. 連續(xù)發(fā)酵可用于哪些方面？答：1，研究微生物對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)以及確定最佳環(huán)境條件。2，可在高選擇性破壞條件下篩選和富集培養(yǎng)專一類型的微生物。3，用于基因重組微生物質(zhì)粒穩(wěn)定性的研究 4，應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，有利于制定生物反應(yīng)控制策略 5，工業(yè)上用于生產(chǎn)微生物細(xì)胞，一級(jí)代謝產(chǎn)物以及能量產(chǎn)生和細(xì)胞增殖和有關(guān)代謝產(chǎn)物7. 固定化酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有哪些特征？答： 固定化酶的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與溶液酶顯著不同，如酶的活力，反應(yīng)動(dòng)力

10、學(xué)參數(shù)，底物專一性都可能發(fā)生變化，這不僅是由于酶固定化后其結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，而且是由于傳質(zhì)阻力增大等原因造成的。1，底物專一性由于空間位阻，固定化酶對(duì)高分子量底物的活性顯著減少，2，反應(yīng)最適PH值：因酶蛋白和不溶性載體的不同而變動(dòng)3，最適反應(yīng)溫度：比游離酶高，也有與游離酶相同。4，Km，有些不變，有些則變化很大5，最大反應(yīng)速度，與游離酶大多是相同的，視固定方法不同有些差異8. 何為深層纖維除菌機(jī)理，寫出用于滅菌或除菌計(jì)算的對(duì)數(shù)定律公式 答：深層過濾其介質(zhì)孔不一定小于固定顆粒，他是借過濾層的曲折通道把顆粒截留，其過濾機(jī)理是一種滯留現(xiàn)象，是由多種作用機(jī)制構(gòu)成的，主要有慣性沖擊，攔截，布朗擴(kuò)散，重力沉降和靜電吸附等.LnNs/No=-KL、K=2.303/L90 、K/o=4（1+4.5）/df（1-）9. 比較攪拌罐與固定化床這兩種酶反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)答：攪拌罐；優(yōu)點(diǎn)，能根據(jù)實(shí)際情況和需要為之提供較高的傳質(zhì)速率和必要的混合速度。缺點(diǎn)，機(jī)械攪拌的驅(qū)動(dòng)功率較高因而其容積受到限制固定床 優(yōu)點(diǎn)1.單位反應(yīng)器容積的固定化酶顆粒裝填密度高，最大可達(dá)74%。2.構(gòu)造簡(jiǎn)單，易工程放大3.剪切力小，適用于易磨損固定化生物催化