文档介绍：2006 年本科《生化工程》期末考试卷(B)

专业、班级学号姓名标准答案
题数一二三四五六七总分
得分

一、名词解释(20 分)
1. 限制性底物
某种底物浓度的增加会影响生长速率,而其它营养组分浓度的变化对生长速率没有影响作用,这种底物
称限制性底物。
或者:微生物生长过程中环境条件会发生改变,当一种底物耗尽时,导致细胞生长停止,否则细胞继
续生长,而此时其它营养成分均处于富余状态并且不影响细胞生长,那么这种底物称限制性底物。
2. 非竞争抑制
抑制剂与可以在酶的活性部位以外与酶相结合,并且这种结合与底物的结合没有竞争关系,这种抑制
称非竞争性抑制。
3. Thiele 模数
φ=表面浓度下的反应速率/内扩散速率。
表示了以固定化酶外表面的浓度为基准的反应速率与内扩散传质速率的相对大小。可以通过φ值大小
来判断内扩散阻力对催化反应的影响程度。
4. 细胞的比生长速率
r dX
单位细胞浓度下的细胞生长速率。可表示为μ= X = 。
X X ⋅ dt
5. 临界稀释率
S
μmax i ,Si 为 CSTR 反应器中入口处的限制性底物浓度。当稀释率达到 DC 时,出口处细胞浓
Dc =
K S + Si
度为 0,反应器处于“洗出”操作状态。

二、简答题(30 分)
1. 根据发酵过程中菌体生长和产物形成的关系,可将发酵分为那几种类型,各自有什么特
点?
答:可分为相关模型,非相关模型和部分相关模型。其特点分别为,
相关模型:产物的生成与细胞的生长相关的过程,产物是细胞能量代谢的结果。此时产物通常是基质
的分解代谢产物,代谢产物的生成与细胞的生长是同步。如乙醇、葡萄糖酸、乳酸等。
非相关模型:产物的生成与细胞的生长无直接联系。它是二级代谢产物。特点是当细胞处于生长阶段
时,并无产物的积累,而当细胞生长停止后,产物却大量合成。如抗生素、微生物***等。
部分相关模型:产物的生成与基质消耗仅有间接的关系。产物是能量代谢的间接结果。在细胞生长期
内,基本无产物生成,其动力学可表示为:qP=αμ+β。如柠檬酸、氨基酸的生产。
1
2. 减少固定化酶反应体系中的传质阻力有哪些措施?
答:减少固定化酶颗粒的尺寸;
采用大孔基质材料;
增加底物浓度;
增加液相的扰动,减少体积传质系数。

3. 设计一实验测定发酵过程中的 kLa
答:稳态法。
发酵装置中配备 pO2 电极和尾气分析仪,可以测定发酵液中的溶解氧和尾气中的氧浓度。当发酵进行
过程中,传氧速率和耗氧速率达到稳态平衡。
根据通风量大小、发酵液体积、进气中氧浓度、尾气中氧浓度可以计算出细胞生长的耗氧速率 OUR。
再根据溶氧电极测定出发酵液中的溶氧浓度。
* *
根据公式:OTR=OUR 得,OUR=kLa(CL -CL),可得 kLa=OUR/(CL -CL)。

三、推导与计算(50 分)
1. 底物抑制模型推导并求解最佳底物浓度。已知底物抑制的机理如下图所示,并已知下列参
数的值:Km, KSI, Vm, S
Km k+2 左图中符号表示,[ES]:酶和底物的复合物,
E + S [