2007年生化工程卷A答案.pdf

來源:職場知識 發布時間:2020-08-06 21:43:09 點擊:
2007 年 本科生 生化工程 期末考試卷A標準答案 一、名詞解釋(20 分,每小題 4 分) 1 反應器反應動力學(宏觀反應動力學) 考慮傳遞因素的反應動力學稱反應器反應動力學。

2 酶的非競爭性抑制 抑制劑與可以在酶的活性部位以外與酶相結合, 并且這種結合與底物的結合沒有競爭關 系,這種抑制稱非競爭性抑制。

3 DC iS imax c SK S D μ ,Si 為 CSTR 反應器中入口處的限制性底物濃度。當稀釋率達到 DC 時,出口處細胞濃度為 0,反應器處于“洗出”操作狀態。

4 YX/S 細胞生物量對限制性底物的得率系數。

5 限制性底物 某種底物濃度的增加會影響生長速率,而其它營養組分濃度的變化對生長 速率沒有影響作用,這種底物稱限制性底物。

二、簡答題(30 分,每小題 10 分) 1 簡述影響體質傳氧系數 kLa 的因素 物系的性質粘度,擴散系數,表面張力 操作條件溫度,壓力,通氣量,攪拌轉數 反應器的結構反應器的結構型式,攪拌器結構,攪拌方式 就每一種情況作較詳細說明。

2 設計一實驗測定酶反應動力學 M-M 方程的參數Vmax和 Km 選擇在不同底物濃度下測定其初始反應速率,得到一系列的 S0-v 數據,對 M-M 方程進行雙倒數變換,得到 1/vKm/Vmax*1/S 1/Vmax,根據實驗數 據以 1/S 為橫坐標, 以 1/v 為縱坐標, 作圖, 線性擬合, 得到的截距為 1/Vmax, 斜率為Km/Vmax,由此可以計算出 Vmax和 Km。

3 簡述微生物反應與酶促反應的最主要區別 從反應動力學的角度來看 (1)微生物反應是自催化反應,在反應過程中催 化劑本身在增殖,而酶促反應在反應過程中催化劑的量不變化;

(2)酶催化 的底物是專一性的,在 M-M 方程中的 S 是指反應的專一性底物,而微生物 反應的底物有很多,Monod 方程中的 S 是指限制性底物;

(3)微生物反應本 質上是同由許許多多酶促反應組成的,而酶反應相對比較簡單。

三、推導與計算(50 分) 1 試推導均相酶反應體系中競爭性抑制的速率方程。

(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 利用快速平衡假說 ]EI[ ]I][E[ K ]ES[ ]S][E[ K Im ′ 5 分 和酶的濃度方程, ]EI[]ES[]E[]E[ 0 2.5 分 產物速率方程, ]ES[kvp 2 2.5 分 綜合以上方程,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 某一微生物反應在連續操作的攪拌罐反應器CSTR中進行,并符合 Monod 方程 S S 1 2 μ h-1 現已知在反應器入口處, 底物濃度Si3 kg m-3, 細胞濃度Xi0 kg m-3, YX/S0.5, VR1 m3 試求該反應的最佳加料速率應為多少此時反應器出口處So, Xo, DXo各為多 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 某一均相酶催化反應,在連續操作的管式反應器CPFR中進行,其動力學方 程為 S2 S 2 . 0 S r mol L-1 min-1 若進料流量為25 L min-1; 反應底物 S 在反應器出口處的轉化率 φ 為95,進料 液中底物濃度 Si為2 mol L-1時,求反應器出口處底物的濃度 SO為多少反應時 間τp為多少所需反應器體積VR為多大(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 某酶反應操作由三個CSTR反應器串聯而成,如圖a所示,其動力學 1/rs 曲線如圖b,請在圖b中畫出三個CSTR反應器的平均停留時間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 圖a 圖b 解 τ τm1 τ τm2 τ τm3 1/rS S1 S0 S2 S 如上圖所示。畫出正確的方框得 8 分,標出正確的停留時間得 2 分。

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