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2007年生化工程卷A答案.pdf

来源:职场知识 发布时间:2020-08-06 21:43:09 点击:
2007 年 本科生 生化工程 期末卷A标准 一、名词解释(20 分,每小题 4 分) 1 反应器反应动力学(宏观反应动力学) 考虑传递因素的反应动力学称反应器反应动力学。

2 酶的非竞争性抑制 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 DC iS imax c SK S D μ ,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,出口处细胞浓度为 0,反应器处于“洗出”操作状态。

4 YX/S 细胞生物量对限制性底物的得率系数。

OB体育官方5 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。

二、简答题(30 分,每小题 10 分) 1 简述影响体质传氧系数 kLa 的因素 物系的性质粘度,扩散系数,表面张力 操作条件温度,压力,通气量,搅拌转数 反应器的结构反应器的结构型式,搅拌器结构,搅拌方式 就每一种情况作较详细说明。

2 设计一实验测定酶反应动力学 M-M 方程的参数Vmax和 Km 选择在不同底物浓度下测定其初始反应速率,得到一系列的 S0-v 数据,对 M-M 方程进行双倒数变换,得到 1/vKm/Vmax*1/S 1/Vmax,根据实验数 据以 1/S 为横坐标, 以 1/v 为纵坐标, 作图, 线性拟合, 得到的截距为 1/Vmax, 斜率为Km/Vmax,由此可以计算出 Vmax和 Km。

3 简述微生物反应与酶促反应的最主要区别 从反应动力学的角度来看 (1)微生物反应是自催化反应,在反应过程中催 化剂本身在增殖,而酶促反应在反应过程中催化剂的量不变化;

(2)酶催化 的底物是专一性的,在 M-M 方程中的 S 是指反应的专一性底物,而微生物 反应的底物有很多,Monod 方程中的 S 是指限制性底物;

OB体育官方(3)微生物反应本 质上是同由许许多多酶促反应组成的,而酶反应相对比较简单。

OB体育官方三、推导与计算(50 分) 1 试推导均相酶反应体系中竞争性抑制的速率方程。

OB体育官方(15 分) E S I [ES]E P [EI] Km KP E S E S I KP k k2 2 E S I [ES]E P [EI] Km KP E S E S I KP k k2 2 利用快速平衡假说 ]EI[ ]I][E[ K ]ES[ ]S][E[ K Im ′ 5 分 和酶的浓度方程, ]EI[]ES[]E[]E[ 0 2.5 分 产物速率方程, ]ES[kvp 2 2.5 分 综合以上方程,消除[ES]得到 ]S[K ]S[V v app,m m p ′ , ]E[kV m,p02 , ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ′′ I mapp,m K ]I[ KK1 5 分 2 某一微生物反应在连续操作的搅拌罐反应器CSTR中进行,并符合 Monod 方程 S S 1 2 μ h-1 现已知在反应器入口处, 底物浓度Si3 kg m-3, 细胞浓度Xi0 kg m-3, YX/S0.5, VR1 m3 试求该反应的最佳加料速率应为多少此时反应器出口处So, Xo, DXo各为多 少(10分) 解 1 31 1 121 − − SK K D iS S mopt μ h-1 VoptDopt*VR1*1010 L/h 5分 S S D 1 2 1μ 所以,SO1 g/L XOYX/SSi-SO0.5*3-11 g/L DXO1*11 g/L.h 5分 3 某一均相酶催化反应,在连续操作的管式反应器CPFR中进行,其动力学方 程为 S2 S 2 . 0 S r mol L-1 min-1 若进料流量为25 L min-1; 反应底物 S 在反应器出口处的转化率 φ 为95,进料 液中底物浓度 Si为2 mol L-1时,求反应器出口处底物的浓度 SO为多少反应时 间τp为多少所需反应器体积VR为多大(15分)[ln102.303, ln0.1-2.303, ln202.996, ln0.05-2.996] 解 已知φSi-So/Si0.95 Si2 mol/L 所以So0.1 mol/L 5分 639.4 0.1 5 10ln0.15210lnS5SdS 0.2S S2 dS r 1 τ 2 0.1 2 0.1 2 0.1 s P − ∫∫ min 5分 τpVR/V 所以VR τp X V 39.46 X 25 986.5 L 5分 4 某酶反应操作由三个CSTR反应器串联而成,如图a所示,其动力学 1/rs 曲线如图b,请在图b中画出三个CSTR反应器的平均停留时间τm1, τm2, τm3。10 分 V S0V S3 output Rsooii VrSVSV VR1S1E Rsooii VrSVSV VR2S2E Rsooii VrSVSV VR3S3E V S2V S1 V S0V S3 output Rsooii VrSVSV VR1S1E Rsooii VrSVSV VR1S1E Rsooii VrSVSV VR2S2E Rsooii VrSVSV VR2S2E Rsooii VrSVSV VR3S3E Rsooii VrSVSV VR3S3E V S2V S1 1/rS S1S0S2S3 1/rS S1S0S2S3 图a 图b 解 τ τm1 τ τm2 τ τm3 1/rS S1 S0 S2 S 如上图所示。画出正确的方框得 8 分,标出正确的停留时间得 2 分。

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