生物反應(yīng)工程期末總結(jié)

生物反應(yīng)工程期末總結(jié)生物反應(yīng)工程期末總結(jié)生物反應(yīng)工程期末總結(jié)xxx公司生物反應(yīng)工程期末總結(jié)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度緒論1.生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程主要由哪四個部分組成？（1）原材料的預(yù)處理；（2）生物催化劑的制備；（3）生化反應(yīng)器及其反應(yīng)條件的選擇和監(jiān)控；（4）產(chǎn)物的分離純化。2.什么是生化反應(yīng)工程,生化反應(yīng)工程的研究的主要內(nèi)容是什么?定義：以生化反應(yīng)動力學(xué)為基礎(chǔ)，運用傳遞過程原理及工程學(xué)原理與方法，進(jìn)行生化反應(yīng)過程的工程技術(shù)分析、開發(fā)以及生化反應(yīng)器的設(shè)計、放大、操作控制等綜合邊緣學(xué)科。主要內(nèi)容：生物反應(yīng)動力學(xué)和生物反應(yīng)器的設(shè)計，優(yōu)化和放大3.生物反應(yīng)過程的主要特點是什么？

1.采用生物催化劑，反應(yīng)過程在常溫常壓下進(jìn)行，可用DNA重組及原生質(zhì)體融合技術(shù)制備和改造2.采用可再生資源3.設(shè)備簡單，能耗低4.專一性強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率高，制備酶成本高，發(fā)酵過程成本低，應(yīng)用廣，但反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，較難控制，反應(yīng)液雜質(zhì)較多，給提取純化帶來困難。4.研究方法經(jīng)驗?zāi)Ｐ头ā虢?jīng)驗?zāi)Ｐ头?、?shù)學(xué)模型法；多尺度關(guān)聯(lián)分析模型法（因次分析法）和計算流體力學(xué)研究法。第1章1.酶作為生物催化劑具有那些催化劑的共性和其獨特的催化特性？談?wù)劽阜磻?yīng)專一性的機(jī)制。

催化共性:降低反應(yīng)的活化能，加快生化反應(yīng)的速率；反應(yīng)前后狀態(tài)不變.催化特性:高效的催化活性;高度的專一性;酶反應(yīng)需要輔因子的參與;酶的催化活性可被調(diào)控;酶易變性與失活。機(jī)制：鎖鑰學(xué)說；誘導(dǎo)契合學(xué)說2.什么叫抑制劑？

某些物質(zhì)，它們并不引起酶蛋白變性，但能與酶分子上的某些必需基團(tuán)（主要是指活性中心上的一些基團(tuán)）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而引起酶活力下降，甚至喪失，致使酶反應(yīng)速率降低，能引起這種抑制作用的物質(zhì)稱為抑制劑。3.簡單酶催化反應(yīng)動力學(xué)（重點之重點）4．酶動力學(xué)參數(shù)的求取方法(L-B法、E-H法、H-W法和積分法)L-B法:E-H法：H-W法：積分法：抑制百分?jǐn)?shù)：競爭性抑制：非競爭性抑制：反競爭性抑制：kd可稱為衰變常數(shù)。kd的倒數(shù)稱為時間常數(shù)td。t1/2稱為半衰期第2章得率系數(shù)對底物的細(xì)胞得率系數(shù)：消耗1g基質(zhì)生成細(xì)胞的克數(shù)稱為細(xì)胞得率或稱生長得率非結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)模型非結(jié)構(gòu)模型：把細(xì)胞視為單組分，不考慮細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，則環(huán)境變化對細(xì)胞組成的影響可忽略，在此基礎(chǔ)上建立的模型。結(jié)構(gòu)模型：考慮細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成變化的基礎(chǔ)上建立的模型。3.細(xì)胞反應(yīng)過程主要特征：細(xì)胞是反應(yīng)過程的主體；本質(zhì)是酶反應(yīng)；細(xì)胞反應(yīng)與酶催化有著明顯的不同：復(fù)雜反應(yīng)，多種途徑，難以描述。呼吸商（RQ）：在一定時間內(nèi)放出的二氧化碳量和消耗的氧氣量（量為物質(zhì)的量）之比。絕對速率和比速率 絕對速率:指單位時間，單位反應(yīng)體積某一組分的變化量。比速率:指以單位濃度細(xì)胞（或單位質(zhì)量）為基準(zhǔn)而表示的各個組分的速率。Gaden根據(jù)產(chǎn)物生成速率與細(xì)胞生長速率之間的關(guān)系，將產(chǎn)物形成動力學(xué)分為那三種類型？并簡述之。

（1）相關(guān)模型（2）部分相關(guān)模型（3）非相關(guān)模型限制性底物：某種底物濃度的增加會影響生長速率,而其它營養(yǎng)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。無抑制的細(xì)胞生長動力學(xué)（減速期,指數(shù)期）monod方程：第3章影響固定化酶動力學(xué)的因素有：空間效應(yīng)（包括構(gòu)象效應(yīng)和位阻效應(yīng)）、分配效應(yīng)（包括親水效應(yīng)、疏水效應(yīng)和靜電效應(yīng)）和擴(kuò)散效應(yīng)（包括外擴(kuò)散效應(yīng)和內(nèi)擴(kuò)散效應(yīng)）。構(gòu)象效應(yīng)：在固定化過程中，由于存在著酶和載體的相互作用從而引起酶的活性部位發(fā)生某種扭曲變形，改變了酶活性部位的三維結(jié)構(gòu)，減弱了酶與底物的結(jié)合能力。分配效應(yīng)（微環(huán)境效應(yīng)）：當(dāng)固定化酶處在反應(yīng)體系的主體溶液中時，反應(yīng)體系成為固液非均相體系。由于固定化酶的親水性、疏水性及靜電作用等引起固定化酶載體內(nèi)部底物或產(chǎn)物濃度與溶液主體濃度不同。影響內(nèi)擴(kuò)散有效因子的主要因素有：顆粒粒度，顆?；钚?，孔隙率、孔徑以及反應(yīng)溫度丹克萊爾數(shù)（Da）、梯勒模數(shù)（φ）、Biot數(shù)：表觀梯勒模數(shù)：對零級反應(yīng)動力學(xué):第4章操作模型得到的主要結(jié)果1.什么叫BSTR，CSTR，CPFR，請根據(jù)物料衡算寫出其操作模型方程，即反應(yīng)時間與反應(yīng)速率的關(guān)系方程。BSTR:間歇操作反應(yīng)器（分批操作的攪拌槽式反應(yīng)器）CSTR：連續(xù)操作的攪拌槽式反應(yīng)器CPFR：連續(xù)操作管式反應(yīng)器FBC：恒速流加與指數(shù)流加的定義及主要特征恒速流加：以恒定的速率流加限制性底物的一種最簡單的流加操作方式。指數(shù)流加：使加料速率按指數(shù)規(guī)律增加,以使限制性底物濃度維持不變,故稱為指數(shù)流加。指數(shù)流加可使生長比速率恒定。變速流加:以反饋流加為主。理想流動的反應(yīng)器的模型方程全混流反應(yīng)器：平推流反應(yīng)器:定義稀釋率(空速)對單級CSTR，穩(wěn)態(tài)條件下，應(yīng)存在可得這是單級CSTR進(jìn)行細(xì)胞反應(yīng)的的主要操作特性(表示了恒化器的主要操作特性)對于符合Monod模型的簡單細(xì)胞反應(yīng)，若以單位時間單位體積的細(xì)胞產(chǎn)量(細(xì)胞產(chǎn)率)PX為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)， 得當(dāng)PX為最大時，相應(yīng)的稀釋率稱為最佳稀釋率DOPt反應(yīng)器中細(xì)胞濃度為稀釋度的極限值：當(dāng)CS=CS0時當(dāng)稀釋度達(dá)到極限值DC時，CSTR出口物料中細(xì)胞濃度為0，此時反應(yīng)器處于“洗出”操作狀態(tài)(CS=CS0)。因此操作要控制D小于DC在一帶循環(huán)的CSTR中進(jìn)行下述細(xì)胞培養(yǎng)過程第5章1.溶氧法的優(yōu)點是只需測定溶氧濃度CL隨時間變化曲線，非常方便地求出kLa.2.簡述影響（體積傳質(zhì)系數(shù)）kLa的因素：物系的性質(zhì)（粘度，擴(kuò)散系數(shù)，表面張力）；操作條件（溫度，壓力，通氣量，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)）；反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)（反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式，攪拌器結(jié)構(gòu)，攪拌方式）。3.寫出三種測定體積傳質(zhì)系數(shù)的原理，并分析這三種方法的優(yōu)缺點。亞硫酸氧化法，動態(tài)法，物料平衡法OTR： 動態(tài)法測體積傳質(zhì)系數(shù)某時刻停止通氣:OUR：氧氣的消耗速率，OUR=Qo2Cx。。。qo2為氧氣的比消耗速率，cx為細(xì)胞濃度臨界溶氧濃度：第6章1、停留時間分布的定量描述有兩種方法，分別是什么？并簡述其概念和特點。（1）停留時間分布密度E(t)定義：在同時進(jìn)入系統(tǒng)的N個流體離子中，其中停留時間介于t和t+dt之間的流體粒子所占有的分率dN/N定義為E（t）dt,則E（t）稱為停留時間分布密度。（2）停留時間分布函數(shù)F(t)定義：流過系統(tǒng)的物料粒子中停留時間小于t（介于0到t）的物料粒子所占的分?jǐn)?shù)2、停留時間分布的實驗測定方法是什么它又可以分為幾種方法并簡述之。

方法：示蹤應(yīng)答法（脈沖法，階躍法和周期輸入法）脈沖法：在設(shè)備內(nèi)流體流動達(dá)到穩(wěn)定后，在一極短的時間內(nèi)，在系統(tǒng)入口處向流進(jìn)系統(tǒng)的流體加入一定量的示蹤劑，同時在出口處檢測流出物料中示蹤劑濃度隨時間的變化。階躍法：將系統(tǒng)中做穩(wěn)態(tài)流動的流體切換為流量相同的含有示蹤劑的流體（升階法），或相反（降階法）。3、宏觀流體與微觀流體宏觀流體：微團(tuán)尺度上完全不混微觀流體：物料系統(tǒng)反應(yīng)過程和微團(tuán)尺度上完全混合4、停留時間分布的統(tǒng)計特征值有那兩個？并簡述其特點。

統(tǒng)計特征值：數(shù)學(xué)期望和方差5.常用的非理想流動模型有那些如何求得模型參數(shù)

槽列模型(多級CSTR串聯(lián)模型)；軸向擴(kuò)散模型；組合模型6.多級串聯(lián)模型參數(shù)N對于實際反應(yīng)器，求取N的方法如下。1）實驗測定實際反應(yīng)器的F(t)～t或E(t)～t；２）計算：３）計算計算:４）計算N：求出N后，即可按N級串聯(lián)全混流模型對實際反應(yīng)器進(jìn)行有關(guān)計算。第7章1.動物細(xì)胞培養(yǎng)過程同微生物相比的缺點(1)必須用復(fù)雜且成本高的培養(yǎng)基來培養(yǎng)(2)生長速率慢，易被微生物污染。(3)代謝產(chǎn)物抑制(4)對機(jī)械沖擊的抵抗能力差。2.理想的模型建立通常要考慮哪些方面？

（1）要明確建立模型的目的（2）明確地給出建立模型的假定條件（3）希望所含有的參數(shù)，能夠通過實驗逐個確定（4）模型應(yīng)盡可能簡單。3．生物反應(yīng)器放大的方法有哪些？

答：理論方法：計算流體力學(xué)法半理論半經(jīng)驗方法：基礎(chǔ)模型法因次分析法縮小-放大法以及機(jī)理分析（時間常數(shù)分析法）經(jīng)驗放大法：P/VL，KLa等4.放大準(zhǔn)則：反應(yīng)器的幾何特征氧的體積傳遞系數(shù)kLa最大剪切力單位液體體積的功率輸入（P/VL）單位反應(yīng)器有效體積的通氣速率(Vg/VR或VVM）通氣表觀線速度us混合時間tm攪拌雷諾數(shù)ReM動量因子5.生物反應(yīng)器放大