1、均相酶促反響動力學；是以研究酶促反響機制為目的,解釋了酶促反響機制和過程，還應對影響其反響速率的因素進行定量的分析，建立可信賴的反響速率方程，并以此為根底進行反響器的合理設計和確定反響過程的最正確條件。均相酶催化反響：酶與反響物系同處液相的酶催化反響。單底物酶促反響：一種反響物參與的不可逆反響。返混：不同停留時間的物料的混合，稱為返混。酶的固定化技術：是指將水溶性酶分子通過一定的方式如靜電吸附、共價鍵等與載體結合，制成固相酶的技術。能量生長偶聯(lián)型：當有大量合成菌體材料存在時，微生物生長取決于ATP的供能，這種生長就是能量生長偶聯(lián)型。有效電子轉移：是指物質在氧化過程中伴隨著能量釋放所進行的電子轉

2、移。生物反響工程：生物反響工程是一門以研究生物反響過程中帶有共性的工程技術問題的學科。是以生物學、化學、工程學、計算機與信息技術等多學科為根底的交叉學科。生物反響器：是使生物技術轉化為產品和生產力的關鍵設備。酶：是生物體為其自身代謝活動而產生的生物催化劑.生物反響過程：是指將實驗室的成果經(jīng)放大而成為可供工業(yè)化生產的工藝過程，包括實現(xiàn)工業(yè)化生產過程的高效率運轉，或者說提高生產過程效率。生物反響器：是指以活細胞或酶為生物催化劑進行細胞增殖或生化反響提供適宜環(huán)境的設備或者場所。生物反響過程的縮?。焊鶕?jù)生產實際，在實驗室中使用小型反響器來模擬生產過程，以進行深入研究。轉化率：某反響物的轉化濃度與該反響

3、物起始比值的百分比收率：指按反響物進行量計算，生成目的產物的百分數(shù)。用質量百分數(shù)或者體積百分數(shù)表示 系統(tǒng)生物學：用生物遺傳物理的方法，對生物學進行擾動，從而通過生物系統(tǒng)產生的影響進而研究，進而所得的數(shù)據(jù)進行挖掘和綜合構建描述系統(tǒng)結構及相應于上述各種擾動的數(shù)學模型。 生長得率:消耗1g基質生成干細胞的克數(shù)分批式操作 是指基質一次性參加反響器內，在適宜條件下將微生物菌種接入，反響完成后將全部反響物料取出的操作方式。 反復分批式操作 是指分批操作完成后，不全部取出反響物料，剩余局部重新參加一定量的基質，再按照分批式操作方式，反復進行。半分批式操作 是指先將一定量基質參加反響器內，在適宜條件下將微生物

4、菌種接入反響器中，反響開始，反響過程中將特定的限制性基質按照一定要求參加到反響器內，以控制限制性基質保持一定，當反響終止時取出反響物料的操作方式。反復半分批式操作 指流加操作完成后，不全部取出反響物料，剩余局部重新參加一定量的基質，再按照流加操作方式進行，反復進行。 連續(xù)式操作 指在分批式操作進行到一定階段，一方面將基質連續(xù)不斷地參加反響器內，另一方面又把反響物料連續(xù)不斷的取出，使反響條件如反響液體積等不隨時間變化的操作方式?；钚晕勰喾ㄌ幚韽U水、固定化微生物反響等多采用連續(xù)式操作。指數(shù)流加操作：通過采用隨時間呈指數(shù)變化的方式流加基質，維持微生物細胞對數(shù)生長的操作方式。非結構模型：在確定論模型的

5、根底上，不考慮細胞內部結構的不同，即認為細胞為單一組分，在這種理想狀態(tài)下建立起來的動力學模型。外擴散效率因子out：是指有外擴散影響是的實際反響速率和無外擴散的固定化酶外外表處的反響速率之比。Da 準數(shù)：最大反響速率和最大傳質速率之比。分批發(fā)酵 ：是指將新鮮的培養(yǎng)基一次性參加發(fā)酵罐中，在適宜的條件下接種后開始培養(yǎng)，培養(yǎng)結束后，將全部發(fā)酵液取出的培養(yǎng)方法。連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵連續(xù)式操作：是指以一定的速率不斷向發(fā)酵罐中供應新鮮的培養(yǎng)基，同時等量地排出發(fā)酵液，維持發(fā)酵罐中液量一定的培養(yǎng)方法.稀釋率：培養(yǎng)液流入速度和反響器內培養(yǎng)液的體積之比，他表示連續(xù)反響器中物料的更新快慢程度得率系數(shù);是對碳元素等物質生成細

6、胞或是其他產物的潛力進行定量評價的重要參數(shù) 細胞得率：消耗1克基質生成細胞的克數(shù)成為細胞得率或是生長得率。動植物細胞培養(yǎng)：是一項將動植物的組織、器官或細胞在適當?shù)呐囵B(yǎng)基上進行無菌培養(yǎng)的技術。懸浮培養(yǎng)：通過震蕩或是轉動裝置使細胞始終處于分散懸浮于培養(yǎng)液內的培養(yǎng)方法。停留時間：停留時間是指反響物料進入反響器時算起，至離開反響器時為止所經(jīng)歷的時間。 22填充床型反響器(PBR)：把催化劑填充在固定床填充床中的反響器叫做填充床固定床型反響器。流化床型反響器(FBR)：裝有較小顆粒的垂直塔式反響器。底物以一定流速從下向上流過，使固定化酶顆粒在流體中維持懸浮狀態(tài)進行反響。生物膜反響器MBR：利用膜的別離功

7、能，同時完成反響和別離過程的反響器。 酶反響器：酶作為催化劑進行生物反響的場所。微生物的生長速率：在單位時間內微生物細胞濃度的變化量。微生物的比生長速率：單位重量菌體的瞬時增量固定化酶：是通過物理或化學方法使溶液酶轉變?yōu)樵谝欢ǖ目臻g內運動受到完全或局部約束的一種不溶于水，但仍具有活性的酶。酶活力測定：通過測定初始短時間內底物的消耗量或產物的生成量進行酶活力初速度的測定。 速率rate：指變化快慢程度，包含反響速率和傳質速率。 反響速率reaction rate：單位時間、單位反響體積生成的產物量。 傳質速率transfer rate：單位面積上

8、單位時間的傳遞量。 失活作用：指物理或化學因素局部或全部破壞了酶的三維結構，引起酶的變性，導致酶局部或全部喪失活性。抑制作用：指酶在不變性條件下，由于活性中心化學性質的改變而引起酶活性的降低或喪失。影響酶促反響的主要因素有哪些？主要因素：濃度酶、底物。外因：壓力、pH、溫度、溶液的介電常數(shù)與離子強度等。內因：底物、效應物濃度、酶結構等固定化酶的特性？1底物專一性的改變 由于立體障礙，使的底物特異性發(fā)生改變。例如，胰蛋白酶既作用于高分子的蛋白質，又作用于低分子的肽或多肽。采用羧甲基纖維素對胰蛋白酶進行固定化后，胰蛋白酶對二肽或多肽的作用不變，但對酪蛋白的作用僅為游離酶的3左右。 2穩(wěn)定

9、性增強 一般固定化酶比游離酶穩(wěn)定性好，表現(xiàn)在熱穩(wěn)定性，保存和使用穩(wěn)定性的增加，及對蛋白酶的抵抗性和耐受性增強。3最適pH值和最適溫度變化 酶固定化載體為多聚陽離子性質時，固定化酶的最適pH值向酸性一側移動；酶固定化載體為多聚陰離子性質時，固定化酶的最適pH值向堿性一側移動；產物為酸性時，固定化酶最適pH值向酶性一側移動；產物為中性時，最適pH值一般無變化。4動力學參數(shù)的變化 酶經(jīng)固定化后，表觀米氏常數(shù)發(fā)生變化。影響固定化酶促反響的主要因素？1分子構象的改變指固定化過程中酶與載體的相互作用引起酶的活性中心或調節(jié)中心的構象發(fā)生了變化，導致酶與底物的結合力下降。2位阻效應由于載體的遮蔽作用或固定化方

10、法不當，給酶的活性中心或調節(jié)中心造成空間障礙 ，使底物和酶無法與酶接觸。3微擾效應由于載體的親水性、疏水性、介電常數(shù)等性質，使酶所處的微環(huán)境與宏觀環(huán)境不同，從而改變了酶的催化能力或酶對效應物的調節(jié)能力的效應。4分配效應 由于載體與底物之間疏水性、親水性或靜電作用引起微環(huán)境和宏觀環(huán)境之間物質的不等分配，從而影響酶促反響速率的一種效應(5) 擴散效應由于底物、產物或其他效應物的遷移和傳遞速度所受到的限制，當物質擴散系數(shù)很低，酶活性較高時，在固定化周圍形成濃度梯度，造成微觀環(huán)境和宏觀環(huán)境間底物、產物濃度產生差異。快速平衡法：幾點假設：1S>>初始酶濃度e，中間復合物ES的形成不會降低S。

11、2不考慮E+PES這個可逆反響。3ESE+P為整個反響的限速階段，此ES分解成產物缺乏以破壞這個平衡。穩(wěn)態(tài)法：幾點假設：12與快速平衡法相同3中間復合物ES一經(jīng)分解，產生的游離酶立即與底物結合，使中間復合物ES濃度保持衡定。影響Kla的因素，如何影響？操作變量：溫度、壓力、通風量、轉速。 Kla培養(yǎng)液的理化性質：黏度、外表張力、氧的溶解度、培養(yǎng)液組成、培養(yǎng)液流動狀態(tài)、發(fā)酵類型。 黏度、外表張力、氧的溶解度 Cpro C酯醇酮 Kla反響器的結構：反響器的類型、各局部尺寸的比例、空氣分布器的型式。有擋板或冷卻管、高徑比 Kla 攪拌器的組成與間距要根據(jù)培養(yǎng)液的特性決定外擴散過程與內擴散過程的比擬

12、外擴散過程內擴散過程Da準數(shù)是決定外擴散效率因子的唯一參數(shù)準數(shù)是決定內擴散效率因子的主要參數(shù)Da準數(shù)定義：西勒準數(shù)定義：外擴散效率因子定義：內擴散效率因子定義：Da<1，過程為反響控制，Da準數(shù)越小，越接近1；Da>1，過程為外擴散控制，Da準數(shù)越大，越趨近于零。<0.3時，1，過程為反響控制。>0.3時，<1，過程為內擴散控制。舉例簡要說明何為微生物反響的結構模型？答：由于細胞的組成是復結的，當微生物細胞內部所含有的蛋白質、脂肪、碳水化合物、核酸、維生素等的含量隨環(huán)境條件的變化而變化時，建立起的動力學模型稱為結構模型。Monod方程建立的幾點假設是什么？Mono

13、d方程與米氏方程主要區(qū)別是什么？答：Monod方程建立的根本假設：微生物生長中，生長培養(yǎng)基中只有一種物質的濃度會影響其生長速率，這種物質被稱為限制性基質，并且認為微生物為均衡生長且為簡單的單一反響。 莫諾方程：米氏方程：描述微生物生長描述酶促反響經(jīng)驗方程理論推導的機理方程方程中各項含義：生長比速(h-1)max：最大生長比速(h-1)S: 單一限制性底物濃度(mol/L)KS:半飽和常數(shù)(mol/L)方程中各項含義：r：反響速率(mol/L.h)rmax：最大反響速率(mol/L.h)S：底物濃度(mol/L)Km：米氏常數(shù)(mol/L)適用于單一限制性底物、不存在抑制的情況適用于單底物酶促反

14、響不存在抑制的情況簡要答復微生物反響與酶促反響的最主要區(qū)別？答：微生物反響與酶促反響的最主要區(qū)別在于，微生物反響是自催化反響，而酶促反響不是。此外，二者還有以下區(qū)別：1酶促反響由于其專一性，沒有或少有副產物，有利于提取操作，對于微生物反響而言，基質不可能全部轉化為目的產物，副產物的產生不可防止，給后期的提取和精制帶來困難，這正是造成目前發(fā)酵行業(yè)下游操作復雜的原因之一。2對于微生物反響，除產生產物外，菌體自身也可是一種產物，如果其富含維生素或蛋白質或酶等有用產物時，可用于提取這些物質。3與微生物反響相比，酶促反響體系較簡單，反響過程的最適條件易于控制。微生物反響是利用活的生物體進行目的產物的生產

15、，因此，產物的獲得除受環(huán)境因素影響外，也受細胞因素的影響，并且微生物會發(fā)生遺傳變異，因此，實際控制有一定難度。4酶促反響多限于一步或幾步較簡單的生化反響過程，與微生物反響相比，在經(jīng)濟上有時并不理想。舉例說明連續(xù)培養(yǎng)的應用。 由于連續(xù)培養(yǎng)存在雜菌污染問題、菌種變異問題、本錢問題，使其在生產中的應用受到限制，目前主要用于面包酵母的生產、及污水處理。連續(xù)培養(yǎng)在科研領域有著重要的應用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 利用恒化器測定微生物反響動力學參數(shù)。例如m、Ks的測定。 (2) 確定最正確培養(yǎng)條件。例如面包酵母生產中最正確葡萄糖濃度確實定。 (3) 利用沖出現(xiàn)象進行菌種的篩選。CSTR、PFR代表

16、什么含義？比擬CSTR型和PFR型酶反響器的性能。CSTR代表連續(xù)全混流酶反響器。PFR代表連續(xù)活塞式酶反響器。CSTR型和PFR型酶反響器的性能比擬：1到達相同轉化率時，PFR型酶反響器所需停留時間較短。2在相同的停留時間到達相同轉化率時，CSTR型反響器所需酶量要大大高于PFR型反響器。因此一般來說，CSTR型反響器的效果比PFR型差，但是，將多個CSTR型反響器串聯(lián)時，可克服這種不利情況。3與CSTR型酶反響器相比，PFR型酶反響器中底物濃度較高，而產物濃度較低，因此，發(fā)生底物抑制時，PFR型酶反響器轉化率的降低要比CSTR型劇烈得多；而產物抑制對CSTR型酶反響器影響更顯著。在啤酒酵母

17、的生長試驗中，消耗了0.2kg葡萄糖和0.0672kgO2，生成0.0746kg酵母菌和0.121kgCO2，請寫出該反響的質量平衡式，計算酵母得率YX/S 和呼吸商RQ。解：假設反響的質量平衡式為：那么： 根據(jù)元素平衡式，有C： H： O： 聯(lián)立求解，得 所以，可確定該反響的質量量平衡式為：微生物物繁殖過程中分裂一次生成兩個子細胞，也有4分裂或8分裂的，試證明當n分裂時，有如下式子：，式中：為倍增時間，為世代時間。 證： 邊界條件： 積分，得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48mol氨，生成菌體48mol、二氧化碳312mol和水432mol

18、。求氧的消耗量和酵母菌體的化學組成。解：根據(jù)題意，可假定反響的質量平衡式為：，解得，即氧的消耗量為300mol。根據(jù)元素平衡，有C： H：N：O：聯(lián)立方程求解，得 酵母菌體的化學組成為。分別采用含有蛋白胨和牛肉膏的復合培養(yǎng)基、含有20余種氨基酸的合成培養(yǎng)基和根本培養(yǎng)基進行運動發(fā)酵單胞菌厭氧培養(yǎng)，碳源為葡萄糖，獲得如下表所示結果。菌體的含碳量以碳源/細胞計為0.45g/g，求采用不同培養(yǎng)基時的YKJ。培養(yǎng)基YX/Sg/mol以細胞/葡萄糖計YP/Smol/mol以乙醇/葡萄糖計YP/Smol/mol以乳酸/葡萄糖計菌體中由葡萄糖所來碳元素的量根本4.11.50.21.0合成5.01.50.20.

19、62復合8.01.60.20.48解：由化工手冊可知，1采用根本培養(yǎng)基時，k=1.0。 2采用合成培養(yǎng)基時，k=0.62。 3采用復合培養(yǎng)基時，k=0.48。一個新發(fā)現(xiàn)的微生物在每一次細胞分裂時，可產生3個新細胞，由以下生長數(shù)據(jù)求：1此微生物理學的比生長速率；2此微生物細胞的平均世代時間。時間 / h00.51.01.52.0細胞干重g/L0.100.150.230.340.51解：1 16-1邊界條件：對16-1式積分，得 16-2 以作圖，將得一條直線，直線斜率為。 根據(jù)數(shù)據(jù)，計算，列入表中，并繪制曲線。t / h00.51.01.52.0Xg/L0.100.150.230.340.51ln (X/X0)00.4050.8331.221.63ln (X/X0)t / h