生物反应工程答案.docx
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生物反应工程答案
生物反应工程答案
【篇一：
生物反应工程原理习题答案（部分）贾士儒版】
monod方程建立的几点假设是什么？
monod方程与米氏方程主要区别是什么？
答：
monod方程建立的基本假设：
微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其
他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡
生长且为简单的单一反应。
monod方程与米氏方程的主要区别如下表所示：
monod方程与米氏方程的区别
5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？
答：
由于细胞的组成是复结的，当微生物细胞内部所含有的蛋白质、脂肪、碳水化合物、核
酸、维生素等的含量随环境条件的变化而变化时，建立起的动力学模型称为结构模型。
8.缺
9．在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg葡萄糖和0.0672kgo2，生成0.0746kg酵母
菌和0.121kgco2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率yx/s和呼吸商rq。
解：
假设反应的质量平衡式为：
10.微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有4分裂或8分裂的，试证明当n
分裂时，有如下式子：
td/tg=ln2/lnn，式中：
td为倍增时间，tg为世代时间。
13.缺
15.缺
第五章复习题
第三章复习题
4.解
5．
【篇二：
生物反应工程习题】
1.名词解释：
生物工程；生化工程
生物技术（biotechnology）又称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段，对生命有机体在分子水平、细胞水平、组织水平、个体水平进行不同层次的创造性设计和改造，使之能定向组建具有特定性状的新物种或新品系，从而造福人类的现代应用技术。
（XX定义：
应用生命科学及工程学的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以提供产品来为社会服务的生物技术。
包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等。
）：
（①生物技术是一门多学科、综合性的科学技术；②过程中需要生物催化剂的参与；③其最终目的是建立工业生产过程或进行社会服务。
）
生物化学工程（biochemicalengineering）简称生化工程，是为生物技术服务的化学工程。
它是利用化学工程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，所以可以把生化工程看成是化学工程的一个分支，也可以是生物工程的一个重要组成部分。
（生化工程是生物技术和化学工程的交叉学科。
一方面它将生物技术引入以化工为代表的传统产业，解决日益紧张的资源和环境问题，另一方面它将化工理论和经验应用于生物工程，解决生物产品从实验室走向产业化的过程工程科学瓶颈问题。
由于其研究对象是生化过程，因此近年来又被称之为生物过程工程（bioprocessengineering））
2.简述生物反应过程及特点。
典型的生物反应过程包括四个部分：
（1）原材料的预处理；
（2）生物催化剂的制备；（3）生化反应器及反应条件的选择与监控；（4）产物的分离纯化。
①采用高活性生物催化剂，反应条件温和，生产设备简单，能量消耗较少；
②多以光合产物—生物质（biomass）为原料，为可再生资源，减少了对矿物资源的依赖；
③废弃物危害程度小，生物反应过程本身是环境污染治理的一种重要手段，而且在废物处理时还能
获得有价值产品，如燃料、化工原料等。
3.论述生物技术与各产业部门的关系。
现代生物技术与电子信息技术和新材料技术一样，为当今极重要的三大
高新技术领域之一。
其主要特点是人工定向改造生物遗传特性，创造新物
种，通过工程化为人类提供有益产品和服务。
4.简述现代生物技术的主要内容包括哪些？
生物技术是对有机体的操作技术，也就是应用生物体及其某些组成部分的生理特性，生产对人类有价值的产物或进行对人类有益的过程的技术。
现代生物技术以现代生物学和生命科学为基础，将生物学的认识和现代工程技术相结合，并侧重于设计、操作和应用，故又称为生物工程。
它涵盖的内容非常广泛，按照所研究的层次不同，又可以分为酶工程、发酵工程、细胞工程、基因工程、蛋白质工程等五大类，核心是基因工程。
近些年来，生物工程发展迅速，正日益深入和改变人们的生活，并将对世界经济的变革和人类的前途产生深远的影响。
一、发酵工程微生物是生物的一大组成部分，利用微生物及其内含酶系的生理特性，再应用现代工程技术手段生产或加工人类所需要的产品的技术体系，就叫发酵工程，又称为微生物工程。
发酵过程以传统发酵为核心，目前在整个生物生产中仍然是最重要的组成部分。
酒精、调味品、工业酒精、氨基酸类核酸和核苷酸、抗菌素及激素等都可以利用发酵得到生产，利用微生物的生理机能进行细菌冶金、生物净化等同样属于发酵工程。
筛选和培育能够产生特定生物活性物质的优良菌种，弄清微生物的生理代谢机能，提供微生物生产的最佳条件，则成为发酵工程的关键环节。
二、酶工程酶是一种具有特定生物催化功能的蛋白质。
酶工程简单地说就是酶制剂在工业上大规模生产及应用。
它包括酶制剂的开发和生产、多酶反应器的研究和设计以及酶的分离提纯和应用的扩大。
酶工程一般分为两大类：
化学酶工程和生物酶工程。
化学酶工程也成为初级酶工程，通过对酶进行花心处理、甚至化学合成等手段来改善酶的性质以提高催化效率及降低成本。
这种酶制剂已经广泛应用于食品、制药、制革、酿造、纺织等工业领域。
生物酶工程基于化学酶工程，是酶科学和以基因工程为主的现代分子生物技术相结合的产物，也称为高级酶工程，它通过对酶基因的修饰改造或设计，产生出自然界不曾有过的、性能稳定、催化效率更高的新酶。
现代酶工程的关键技术是固定化酶技术。
70年代以来，又迅速发展起固定细胞技术。
采用这种技术，不必将酶从细胞中提炼出来，而是直接把整个细胞固定化，使之处于细胞内的自然状态，参与催化反应，省却了酶的提取和强化工艺，制备和使用也比较方便，并且还能够催化一系列的反应。
三、细胞工程细胞是除了病毒外的所有生物体的基本结构和功能单位。
现代细胞工程就是应用细胞生物学和分子生物学的理论、方法和技术，以细胞为基本单位进行离体培养、繁殖，或人为地使细胞的某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种和创造新品种，或加速动植物个体的繁殖，或获得有用的物质。
它主要包括细胞融合、细胞培养、细胞器移植、染色体工程等。
细胞融合技术也就是体细胞杂交。
它打破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
目前，经细胞融
合而成的杂交植物（如番茄薯、苹果梨等）已经普遍，在动物方面也已经实现了鼠→猴、鼠→兔、骡→鼠、兔→鸡、牛→水貂等多种类型的细胞融合。
细胞培养技术是将离体的细胞在特定条件下加以快速繁殖。
用于细胞植物培养，一次可以获得大量植株，且不受季节、气候等自然条件的限制，遗传稳定性好，因而特别适用于商业规模生产名贵植物、药物和引种的珍稀植物。
1997年轰动全球的体细胞克隆羊“多利”，则是细胞器官移植的成功一例。
四、基因工程基因是具有遗传效应的dna片段，是遗传物质的功能单位和结构单位。
基因工程就是在基因水平上对生物体进行操作，改变细胞遗传结构从而使细胞具有更强的某种性能或获得全新功能的技术。
它实质上是生物体间遗传信息的转移技术。
dna重组技术是基因工程的核心，也是现代生物技术的核心。
该技术采用分子生物学方法分离具有遗传信息的dna片段，经过剪切、组合使之与适宜的载体连接，建成重组dna，并将它转入到特定的宿主细胞或有机体内进行复制和传代，实现生物遗传特性的转移和改变。
五、蛋白质工程蛋白质是组成生命体系的一类具有复杂结构和功能的生物大分子，定向地对蛋白质的结构进行人工设计和改造，获得一些具有优良特性的、甚至自然界本来不存在的蛋白质分子，就叫蛋白质工程。
蛋白质工程其实是基因工程深化发展的产物。
它综合分子生物学、计算机辅助设计等多种技术和方法，突破了基因工程只能生产天然存在的蛋白质的局限，可以设计和生产天然生物体内不存在的新型蛋白质；或通过蛋白质的分子设计来提出修改的方案，应用基因工程技术方法，使蛋白质功能得到优化。
第2章工业微生物学基础
1.什么是微生物？
试分析微生物的四大特点对人类的利弊。
（红色是课件中答案）
微生物（microorganism）是一切微小生物的总称，是一些个体微小、需要显微镜才能看清其外形
的构造结构简单的低等生物。
与人们生活密切相关。
1.体积小，比表面积大。
微米或纳米级
2.种类多，分布广。
10万;固氮、解毒、营养等。
3.生长旺，繁殖快。
大肠杆菌20min/代；发酵。
4.适应强，易变异。
极端环境生长；筛选菌种。
微生物摄取原料中养分，通过体内特定酶系，经过复杂生化反应—代谢作用，把原料转化为人们所需要的产品。
从生化观点看，微生物是一种催化剂，能促使生物物质转化；从化学工程角度看，微生物细胞是一种微小“反应器”。
【篇三：
生物反应工程】
程定义：
生物反应工程是一门以研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题的学科
2、生物反应工程研究的内容：
它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应过程分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。
生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题。
第二章：
1、根据酶所催化的反应类型可以将酶分为六大类
2、酶的不同形式：
单体酶（monomericenzyme）寡聚酶（oligomericenzyme）多酶体系（multienzymesystem）多功能酶（multifunctionalenzyme）或串联酶（tandemenzyme）
3、辅酶（coenzyme）:
与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。
辅基（prostheticgroup）:
与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。
4、酶的活性中心：
或称活性部位（activesite），指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。
5、酶促反应的特异性相对和绝对
酶的特异性：
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。
酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性。
绝对：
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物相对：
酶作用于一类化合物或一种化学键。
6、酶促反应的机理，两个学说
（一）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说
酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。
（二）锁钥学说：
特指对酶反应机制的一种描述。
底物与酶结合形成复合体，酶上的结合部位（即活性部位）在结构上与底物互补以致底物与酶吻合，正如钥匙和锁吻合一样。
8、抑制的类型
概念：
抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合，不能用透析、超滤等物理方法将其除去分类：
可逆性抑制（竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用、反竞争性抑制作用）不可逆抑制（专一性抑制[巯基酶抑制剂，丝氨酸酶抑制剂]、非专一性抑制剂）
9、动力学特点
第三章：
1、酶在食品方面的应用级举例
生物技术在食品工业中应用的代表就是酶的应用，目前已经有几十种酶成功用于食品工业。
如葡萄糖、饴糖、果葡糖浆的生产、蛋白质制品加工、果蔬加工、食品保鲜以及改善食品品质与风味等。
常用的酶制剂主要有：
淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶葡萄糖氧化酶等。
举例：
应用于食品工业的酶制剂、酶法生产葡萄糖、果葡糖浆的生产、饴糖的生产、酶在蛋白制品加工中的应用、酶在果蔬加工中的应用、酶在改善食品品质与风味中的应用
2、酶在生物工程方面的应用级举例
一、酶在除去细胞壁方面的应用举例：
（1）除去细菌细胞壁
（2）除去酵母细胞壁（3）除去霉菌细胞壁（4）植物细胞壁的破除
二、酶在大分子切割方面的应用1．限制性核酸内切酶2．dna外切核酸酶3．碱性磷酸酶4．核酸酶s1
三、酶在分子拼接方面的应用1．dna连接酶2．dna聚合酶
3、酶反应器的类型与特点
（1）搅拌罐型反应器：
有搅拌装置的、传统形式的反应器。
由反应罐、搅拌器和保温装置组成。
优点：
结构简单，酶与底物混合充分均匀，传质阻力小，反应条件易控制，能处理胶体状底物、不溶性底物。
（2）固定床型反应器：
把颗粒状或片状等固定化酶填充于固定床内，底物按一定方向以恒定速度通过反应床。
优点：
可使用高浓度的催化剂。
与cstr相比，可减少产物的抑制作用（产物浓度沿反应器长度逐渐增高）。
（3）流化床型反应器：
装有较小颗粒的垂直塔式反应器（形状可为柱形、锥形等）。
底物以一定速度由下向上流过，使固定化酶颗粒在浮动状态下进行反应。
流体的混合程度介于cstr和pfr之间。
适用于：
固定化酶。
特点：
底物溶液以足够大的流速，从反应器底部向上通过固定化酶柱床时，便能使固定化酶颗粒始终处于流化状态。
其流动方式使反应液的混合程度介于cstr的全混型和pbr的平推流型之间。
fbr可用于处理黏度较大和含有固体颗粒的底物溶度，同时，亦可用于需要供气体或排放气体的酶反应（即固、液、气三相反应）。
但因fbr混合均匀，故不适用于有产物抑制的酶反应。
（4）膜式反应器：
将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起的反应器。
适用于：
游离酶、固定化酶。
特点：
膜反应器可以制成平板型、螺旋型、管型、中空纤维型、转盘型等多种形状。
常用的是中空纤维反应器。
（5）鼓泡塔型反应器：
利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混和这两种作用的一类反应器。
是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。
适用于：
游离酶、固定化酶特点;鼓泡式反应器的结构简单，操作容易,剪切力
小，物质与热量的传递效率高，是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。
例如氧化酶催化反应需要供给氧气，羧化酶的催化反应需要供给二氧化碳等。
第四章：
1、细胞是生命活动的基本单位？
①细胞是构成有机体的基本单位；②细胞是有机体代谢与功能的基本单位，有严格自动控制的代谢体系，并且有保证完成生命过程有序性的独立的结构装置。
③有机体的生长发育是依靠细胞增殖、分化与凋亡来实现的。
细胞是有机体生长发育的基础；④细胞具有遗传的全能性（除少数特化细胞），是遗传的基本单位。
2、细胞中重要细胞器的功能
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。
又称动力车间。
细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体
叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，产生氧气和有机物，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
内质网是由膜连接而成的网状结构，单层膜，是细胞内蛋白质的合成和加工，以及脂质合成的“车间”可分为滑（光）面内质网和粗面内质网，粗面内质网加工蛋白，滑面内质网合成脂质。
高尔基体单层膜，对来自内质网的蛋白质再加工，分类和包装的“车间”及“发送站”，动植物细胞中都含有高尔基体，动物细胞用于分解物的形成，植物细胞参与细胞壁的形成。
溶酶体，单层膜，是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老，损伤的细胞器，吞噬并杀死入侵的病毒或细菌
液泡单层膜，只存在于植物细胞和低等动物细胞，是调节细胞内的环境
核糖体无膜，分为附着核糖体和游离核糖体，将氨基酸合成蛋白质是由rna和蛋白质构成的微小颗粒，是合成蛋白质的场所，所有细胞都含有核糖体。
3、信息物质有哪些？
第一信使：
（1）神经递质
（2）内分泌激素（3）局部化学介质（4）气体信号
第二信使：
在细胞内传递信息的小分子物质，如：
ca2+、dag、ip3、cer、camp、cgmp、花生四烯酸及其代谢产物等。
第三信使：
种类
神经递质信息物质乙酰胆碱、谷氨酸、?
–氨基
丁酸
类胰岛素样生长因-1、表皮
生长因子、血小板衍生生
长因子
蛋白质、多肽及氨基酸衍
生物类激素
类固醇激素、甲状腺素
维生素a、维生素d受体质膜受体引起细胞内的变化影响离子通道关闭质膜受体生长因子引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化和去磷酸化，改变细胞的代谢和基因表达同上调节转录激素质膜受体胞内受体维生素胞内受体同上
4、第二信使
第二信使：
在细胞内传递信息的小分子物质，如：
ca2+、dag、ip3、cer、camp、cgmp、花生四烯酸及其代谢产物等。
5、膜受体介导的信息传递分类？
第五章
1、系统的概念：
能量转移和传递的机制都是热力学基本内容，可以借用热力学的术语与结论来解释和理解微生物生长过程中产能吸热问题。
2、黑箱理论
所谓“黑箱”，就是指那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统，比如人们的大脑只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数。
“黑箱方法”从综合的角度为人们提供了一条认识事物的重要途径，尤其对某些内部结构比较复杂的系统，对迄今为止人们的力量尚不能分解的系统，黑箱理论提供的研究方法是非常有效的。
3、标准自由能的计算
4、生物体为什么选择atp作为换能的媒介
（1）转移能力高的化合物和转移能力低的化合物间起桥梁作用
（2）磷酸基团的转移酶类都是对adp和atp高度专一的。
第六章：
1、微生物生长温度类型
低温型微生物（嗜冷微生物）中温型微生物（嗜温微生物）高温型微生物（嗜热微生物）
2、细胞比生长速率和温度之间的关系
微生物比生长速率随温度变化的曲线：
4、比生长速率的定义及计算
比生长速率：
第七章：
1、生物反应器特点和设计基本原理
生物反应器：
是指有效利用生物反应机能得系统（或场所），不仅包括传统得发酵罐（fermenter）、酶反应器，还包括采用固定化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用反应器和光合生物反应器等
特点：
（1）生物（酶除外）反应都以自催化（autocatalysis）方式进行，即在目的产物生成的过程中生物自力要生长繁殖。
（2）生物反应速率较快，生物反应器的体积反应速率不高
（3）与其他相关生产规模的加工过程相比，所需反应器体积大
（4）对好氧反应，因通风与混合等，动力消耗高
（5）产物浓度低
生物反应器选型与设计的要点：
1、选择适宜的生物催化剂。
这包括要了解产物在生物反应的哪一阶段大量生成、适宜的ph和温度，是否好氧和易受杂菌污染等。
2、确定适宜的反应器形式。
3、确定反应器规模、几何尺寸、操作变量等。
4、传热面积的计算。
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