生物反应工程原理第三版课后答案贾士儒Word格式.docx

生物反应工程原理第三版课后答案贾士儒Word格式.docx

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P70

GadenIII分类为非生长得率型产物，即生成产物与细胞生长无直接关系，产物为次级代谢产物，而半连续操作可以得到高密度细胞，可延长细胞生长稳定期的时间，适合次级代谢产物合成的特点，以提高其产量，所以该反应器适合。

10、举例说明应用生物反应工程的研究方法及原理？

P162

有：

CSTR与膜过滤组合的细胞循环系统，对废水的生物处理系统。

原理：

该过程由于活性污泥的沉降性能很好，很容易利用沉降的方法，将待处理水中的污泥进行浓缩，再返回反应器（曝气池）中，通过活性污泥大量循环的方法，来保持曝气池中的活性污泥浓度，解决了要求的废水处理量远大于活性污泥的比生长速率矛盾，这样既可以增加反应器的处理能力，又可以提高处理水的质量。

11、可以实现拟稳态的操作方式有哪些？

PPT

补料分批操作中的恒速流加，反复补料分批培养，反复流加，连续式操作。

12、说明动物细胞培养反应器的设计原理？

该反应器配有搅拌桨，其目的是为了混合均匀。

此外，反应器模拟了体内生长环境，在无菌、适温及丰富的营养条件下，使细胞生长高密度、大规模培养。

13、说明固定化酶反应的Da准数的物理意义，它与哪些变量与参数有关？

P91

Da=最大反应速率/最大传质速率

Da=rmax/（kLacζo）

Da值可作为判断外扩散控制或反应控制的参数，Da=Da（rmax，kLa，cζo）

14、说明由最小湍流漩涡长度判断剪切力对细胞造成损伤的原理。

机械搅拌反应器中流体剪切力是否会对微生物细胞造成损伤？

P213

在湍流条件下，流体的剪切作用与细胞所处环境的速度分布有关，导致细胞死亡与具有一定速度分布的漩涡的相对大小有关。

当漩涡尺寸大于细胞尺寸时，细胞会随着流体一起运动，此时流体的流线与细胞的流线之间速度差很小，细胞受到的剪切力较小，若漩涡尺寸小于细胞尺寸，细胞受到较大的剪切力，进而受到损伤，而微生物有细胞壁的保护一般不会受损。

15、说明本征（微观）动力学和宏观动力学的概念。

影响宏观动力学速率的因素有哪些？

P4下方

（1）本征动力学又称为微观动力学，在无传递等工程因素影响时，生物反应固有的速率。

该速率除了反应本身的特性之外，只与各反应组份的浓度、温度、催化剂以及溶剂的性质有关，而与传递因素无关。

（2）反应器动力学又称为宏观动力学，在一反应器内所观测得到的总反应速率，其影响因素有：

反应器的形式与结构、操作方式、物料的流动与混合、传质与传热等。

16、说明反馈控制的概念，有哪些操作方式使用这种控制方式？

P185

在反馈控制流加中，常采用便于检测的参数来推测细胞的浓度或者产物的积累，或者求出与细胞活性或代谢相关的参数，如耗氧速率以及呼吸商等，进而对细胞反应过程进行调节和控制。

补料分批流加操作、连续操作等。

17、说明空时与空速的概念，它们与反应速率的关系如何？

P133及PPT

若反应器体积为VR，物料流入反应器的体积流量为F，平均停留时间τ=VR/F，又称为空间的时间，简称为空时。

Τ越小，表示反应器处理物料的能力越大，τ的倒数τ-1成为空间速度，常以Sv=τ-1=F/VR来表示反应器体积单位时间内所处理的物料量，空速越大，反应器处理能力也越大。

18、以M-M动力学为例，说明如何按空时最小化原则进行反应器的设计？

P144

∵τm=VR/F=（cs-cs0）/rs，rs=rmaxcs/（ks+cs）

∴τm=（cs0-cs）（ks+cs）/rmaxcs

计算题

1、推导CSTR的空时计算式τ=（cx-cx0）/rx

P143-144

其中，rx为cx的函数。

2、推导P185的pH恒定法流加的加料特性式（4-312）

3、已知底物抑制酶反应，rmax=2.2mol/（L·

min），Km=4.7×

10-2mol/L，KSI=0.3mol/L，加料流量F=100L/min，进料底物浓度cS0=0.473mol/L，转化率xS=0.90

（1）设计一个CSTR+CPFR系统，计算其中CSTR的最小反应器体积（作图说明）

（2）如采用循环式CPFR，试求出平推流反应器进口反应速率最大时的循环比

P22

（1）

（2）

F　　　　　　　　　　　　FF

→　　　CSTR，cs1　　　→　　CPFR→

Cs0cs1csf

4、某发酵过程，μ=0.5CS/（2+CS）（h-1），CS0=50.0g/L，YX/S=0.6

（1）设在一定体积V的单个CSTR中进行稳态、无细胞死亡的操作，求临界稀释率DC、最大细胞生产率rx,max、最佳稀释率Dopt、底物转化率XS

（2）如采用以上最优加料速率，在反应器后再串联一个CSTR，并使最后CS=1g/L，则求第2个反应器的有效体积

（3）如用反应器总体积V的2个CSTR串联系统，仍采用上述加料流量。

试计算双罐系统的临界稀释率，再证明双罐系统的第一罐的体积须大于0.83V

P148公式

（1）Dc=μmaxcs0/（ks+cs0）

　μ=μmaxcs/（ks+cs）=0.5cs/（2+cs）　　∴μ=0.5，ks=2

∴Dc=0.5×

50÷

（2+50）=0.481/h，Dopt=F/VR

（2）cx1=cx0+YX/S（cs0-cs1）=25.2g/L

　cx2=cx1+YX/S（cs1+cs2）=29.4g/L

　YX/S=（cx-cx0）/（cs0-cs1）　　YX/S=（cx2-cx1）/（cs1-cs2）

τm2=VR2/F=（cx2-cx1）/rx2

rx2=μmaxcs2cs2/（ks+cs2）

VR2=F（cx2-cx1）/rx2

由

（1）Dopt=F/VR1=F/V　　　∴F=0.4V

∴VR1=VV=0.4V×

（29.4-25.2）/4.9=0.354V

（3）　Dc=Dc1=Dc2=μmaxcs0/（ks+cs0）

D1<

Dc<

=>

F/VR1<

0.48/h

VR1>

F/0.48=0.4V×

0.48=0.83V

故可得证

5、某动物细胞培养过程，若采用机械搅拌反应器，试确定最大允许的搅拌速度，所得的搅拌速度数值是否合理？

若不合理，如何在此条件下避免细胞死亡？

已知，细胞直径为20μm，培养液运动黏度ν=10-6m2/s，密度ρ=1000kg/m3，反应器有效体积VR=2×

10-3m3，搅拌器直径d=0.07m，搅拌功率NP=1.5

P213-214

令λ=2μm=2×

10-5m

由λ=（v3÷

ε）1/4

可知：

ε=v3/λ4=（10-6）3/（2×

10-5）4=6.25m2/s3

搅拌桨功率：

p=ερd3=6.25×

1000×

0.073=2.144W

由P=NpρcN3d5可得：

N3=P/（Npρcd5）=2.144÷

（1.5×

0.0755）=850.4/s

N=17.05rad/s=1023r/min

解得：

N=9.47/s=568.5r/min

不合理

无气泡则合理，机械搅拌并非起剪切力的真正作用，若有气泡则降速

可添加微载体，降低搅拌速度。

七年级生物上册（人教版）单元试题（三）

（第三单元生物圈中的绿色植物）

学校姓名学号得分

一、选择题。

（每小题只有一个正确答案，请将正确答案的番号填入题后括号内）

1.“西湖春色归，春水绿于染。

”描写的景色主要是因为水中大量繁殖了（ 

）

A．藻类植物 

B．苔藓植物 

C．蕨类植物 

D．绿色水生小昆虫

2．下列植物中属于藻类植物的是（ 

）

A．小麦 

B．大豆 

C．海带 

D．玉米

3．水绵和衣藻同属藻类的主要原因是 

（ 

A．都有细胞壁和细胞核 

B．是生活在水中的植物

C．无根、茎、叶分化的植物 

D．都有细胞膜和细胞核

4．苔藓植物的主要特征是（ 

A．细胞含有叶绿体 

B．有假根

C．有茎叶分化，能够产生孢子 

D．有花和果实的绿色植物

5．蕨类植物比苔藓植物高大的原因是（ 

A．没有根、茎、叶等器官的分化 

B．具有根、茎、叶，体内有输导组织

C．有营养组织和保护组织 

D．生活在潮湿肥沃的土壤中

6．下列各项中，适合苔藓植物生活的地方是（ 

A．释放浓烟工业区 

B．干旱沙漠地带 

C．江南水多 

D．针叶林地

7．藻类植物用途广泛，下列不是藻类植物用途的是（ 

　A．能为鱼类提供饵料 

B．海带、紫菜可食用

C．琼脂可药用 

D．藻类呼吸会消耗大量氧气使大气中氧气含量降低

8.我们吃的面粉主要来自于小麦种子的（）

A．子叶B．胚乳C．胚芽D．胚轴

9.花粉和胚珠存在的结构依次分别是（）

A．子房和花药B．花药和子房C.花丝和子房D．花丝和花柱

10.种子的下列结构中，将来发育成茎和叶的是（）

A。

子叶B．胚芽C．胚轴D．胚根

11.将大米播种到地里，不能萌发的原因是（）

A．地里的水不足B．外界温度太低

C.种皮没有了D．胚被破坏了

12.我国北方在早春播种后，用塑料薄膜覆盖地面的目的是（）

A．防止害虫破坏B．提高温度

C.防止鸟类取食种子D．种子萌发需要避光

13.有一个描述花生的谜语：

“麻屋子、红帐子、里头住着白胖子。

”其中的麻屋子、红帐

子、白胖子分别指的是花生的（）

A.果皮、种皮、种子B．果皮、种皮、胚

C.果皮、种皮、果实D．种皮、胚、种子

14．在果树开花季节，如果遇到阴雨连绵的天气，常会造成果树减产，其根本原因是（）

A．光照不足B.温度太低C．传粉不足D.水分太多

15．一朵被害虫咬过的桃花不能结出果实，那么被虫咬去的结构是（）

A．花被B.花冠C．雄蕊D．雌蕊

16.刚播种的小麦遇到大雨，麦田积水，导致种子没有萌发。

小麦种子不能萌发的主要原

因是（）

A.土壤的温度过低B.土壤中养分流失

C.土壤中的空气不足D.土壤中的水分不足

17.被子植物完成受精作用后，胚珠和子房分别发育成（）

A.种子、果实B.种皮、果皮

C.果实、种子D.果皮、种皮

18.早春播种后铺盖地膜，其主要目的是（ 

A．防止风沙影响种子发芽 

B．防止鸟兽掘食种子

C．避免日光照射D．提高地温，减少土壤水分蒸发，促进种子萌发，植珠生长

19．下表是某同学四次测得小麦的发芽率，结果都不相同，你认为他测得的小麦种子的发

芽率应是（ 

1

2

3

4

发芽率

92％

90％

95％

91％

A．92％ 

B．90％ 

C．95％ 

D．91％

20.为了尽快得到某种植物的幼苗，在选种时一般选（ 

A．刚采下的幼嫩种子 

B．已经度过休眠期的种子

C．正在进行休眠的种子 

D．刚采下的即将成熟的种子

21.人工授粉的方法是把采集到的花粉涂抹在同种植物的（ 

A．雄蕊上 

B．花朵上 

C．雌蕊柱头上 

D．花柱上 

22.绿色开花植物受精以后，还能继续发育的是（ 

A．柱头 

B．子房 

C．雄蕊 

D．雌蕊

23.在适宜的条件下,下列种子能够萌发的是（ 

A．去掉胚乳的玉米种子 

B．虫蛀空了的水稻

C．切去胚的小麦种子 

D．籽粒饱满的菜豆种子

24.日常生活中我们常说的“无土栽培”是指（）

A．把植物直接栽培在人、畜的粪尿中B．直接将植物栽培在水中的栽培方式

C．不需要给植物施无机盐的栽培方式

D．把植物栽培在将植物需要的无机盐按比例配制好的营养液

25.将颗粒完整的活种子分成甲、乙两组，在约25℃的条件下分别播种。

甲组种在肥

沃、湿润的土壤中，乙组种在贫瘠、湿润的土壤中，这两组种子的发芽状况是（　）

A.甲先萌发B.乙先萌发C.同时萌发D.都不萌发

26.子房的结构包括（ 

A．子房壁和胚珠 

B．子房 

C．花柱和柱头 

D．花药和花丝

27.种子萌发的自身条件是（ 

A.适宜的温度 

B.一定的水分

C.充足的空气 

D.完整的活的胚

28.种子萌发时所需要的养料来自种子中的（）

A.子叶或胚乳B.种皮

C.胚乳和胚根D.子叶和胚芽

29.你认为一朵花中主要的部分是（ 

）

A.萼片 

B.花瓣 

C.花托 

D.花蕊（雄蕊和雌蕊）

30.在种子的成分中，遇到碘液会变成蓝色的是（）

A.蛋白质B.脂肪

C.无机盐D.淀粉

31.桃花的下列结构中，经过发育最终成为果实的是（）

A.子房B.子房壁C.胚珠D.受精卵

32.呼吸作用的实质是（）

A．分解有机物，贮存能量B．分解有机物，释放能量

C．合成有机物，贮存能量D．合成有机物，释放能量

33．旱地里的农作物被水淹没后，要及时排涝，主要是为了促进（）

A．叶的光合作用B.叶的蒸腾作用

C.根的呼吸作用D.根的吸水

34.农业生产中对农作物进行合理密植主要是为了（）

A．提高作物对水分的吸收B．提高作物对土壤中无机盐的利用率

C．提高作物的蒸腾作用D.提高作物的光合作用

35．下列关于光合作用原料的叙述中，不正确的是（）

A．光合作用的原料是二氧化碳B．光合作用的唯一原料是二氧化碳

C.二氧化碳和水都用于制造淀粉D．二氧化碳和水都是光合作用的原料

36.晚上，将金鱼藻放在盛有水的试管中，将试管先后放在离白炽灯如下距离处，在相同

时间内试管内产生气泡数量最多的是（）

A.10厘米B.20厘米C.30厘米D.40厘米

37.贮藏蔬菜、水果要保持低温，这是因为（ 

A.温度低，减少细菌病害 

B.温度低，呼吸作用弱，有机物消耗少

C.温度低，促进光合作用积累 

D.温度低，蒸腾作用弱

38.大自然是我们绝好的课堂。

当你和同学们漫步绿树成荫、遍地青草的林间小路上，

你会感觉到空气特别地清新和湿润，此时你会想到这是绿色植物的什么作用改善了

空气的质量 

（ 

）

A.光合作用和呼吸作用　　　B.呼吸作用和运输作用

C.光合作用和蒸腾作用　　　D.蒸腾作用和运输作用

39.绿色植物在光下进行的生理活动是（）

①光合作用②呼吸作用③蒸腾作用④吸收作用

A.①B.①②C.①②③D.①②③④

40.牧草留种区为了预防鸟啄食草籽，用网把留种地罩上。

后来发现，草的叶子几乎被

虫吃光，产生这种现象的原因是（　）

A.环境污染 

B.植被被破坏 

C.缺水干旱 

D.食物链被破坏

41.据报载，几乎每年都有至少一种鸟类或哺乳动物从地球上消失，造成它们濒危或灭

绝的主要原因是（　）

A.自然灾害 

B.天敌过多 

C.动物病害 

D.人类活动对生态环境的破坏

42.绿色植物具有维持生物圈中“碳-氧”平衡作用的是（　）

A.光合作用 

B.蒸腾作用 

C.呼吸作用 

D.吸收作用

43.下列哪一项既是光合作用的原料，又是呼吸作用的产物（）

A.氧和二氧化碳B.氧和有机物

C.水和二氧化碳D.水和有机物

44.在稻田中大量捕杀青蛙，可能造成水稻减产，主要原因是（）

A.食物链破坏 

B.物质不能循环 

C.植被被破坏 

D.杂草疯长

45.夜间，菜农适当降低蔬菜大棚内的温度，主要目的是（　　）

A.降低温度可以减少细菌病害 

B.温度低，呼吸作用减弱，有机物消耗少

C.温度低，蒸腾作用减弱，减少水分的散失 

D.温度低，光合作用增强，有机物积累多

二、填空题。

46.植物的果皮由发育而来，种子由发育而来，胚由

发育而来。

47．有的花并不会结果，如黄瓜、丝瓜的花多半都不会结果，正确的解释是

。

48.种子萌发的条件包括

（1）自身条件：

种子必须是的，而且胚必须是的。

（2）外界条件：

一定的水分、充足的和适宜的温度。

49.绿色植物通过制造的有机物，不仅满足了自身生长、发育、繁殖等生命

活动的需要，而且为生物圈中的其他生物提供了基本的，所以，绿色植物

是生态系统中的。

50.植物叶片上的是蒸腾失水的“门户”，它的开闭由控制。

51.光合作用实质是：

绿色植物通过叶绿体，利用能，把二氧化碳和水转化成储

存能量的有机物（如淀粉），并且释放出的过程。

52.生物圈的“绿色工厂”----绿色植物。

如果将绿叶比做制造有机物的“工厂”，它

的机器是叶绿体，动力是，原料是二氧化碳和，产物是有机物和

氧气，条件是光和叶绿体。

场所是，具体部位是叶绿体的细胞。

三、简答题。

（共20分）

53.观察菜豆种子和玉米种子结构图，依图回答下列问题：

（1）用图中数字回答：

胚根 

胚芽 

胚轴 

子叶 

胚乳 

种皮 

种皮和果皮 

（2）菜豆种子子叶片，玉米

种子子叶 

片。

（3）胚芽、胚轴、胚根和子叶合

称 

。

54.下面是果实和种子的形成过程示意图，依图回答下列问题：

（1）写出图中字母代表的名称：

A 

，B 

，

C 

，D 

；

（2）在A与B、C与D之间的横

线上用箭头表示果实和种子的

形成过程。

55.下图是一朵花的主要部分及传粉

后的变化情况示意图，请分析回答：

（1）图中所指的1是　　　　　　，

它是在　　　　　　里产生的。

（2）图中4是　　　　　　，根据

这一结构的生长情况分析，说明这

朵花还没完成　　　　　　作用。

这一作用一经完成，　　　将发育成果实。

四、探究题。

56.帮老师完成实验：

以下是王老师设计的“探究种子萌芽的外界条件”实验请你帮他一起完成。

1号瓶

2号瓶

3号瓶

4号瓶

处理方法

10粒种子，拧紧瓶盖

10粒种子，较多的水，拧紧瓶盖

10粒种子，适量的水，拧紧瓶盖

室温

低温

想一想：

（1）1号瓶没有萌发，是因为　　　　　　　　　　　　；

3号瓶没有萌发，是因为　　　　　　　　　　　　；

4号瓶没有萌发，是因为　　　　　　　　　　　；

（2）你认为2号瓶的设置还有用吗？

　　　。

如果有用的话，2号瓶的作用

是　　　　，原因是　　

。

57．下面是验证“绿叶在光下制造淀粉的实验”的具体步骤，请回答有关问题：

①把盆栽的天竺葵放在黑暗处一昼夜。

②用黑纸把一片叶的一部分的正面和背面盖住，然后移到阳光下，照射3小时～4

小时

③剪下遮光的叶片，去掉黑纸。

④将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，再放人大烧杯内隔水加热，