生物反应工程测试题与答案

1、1. 根据下表计算1 C-mol S.cerevisiae的重量解：假设有100g的生物量，则：蛋白质的C-mol：57/22.45=2.539RNA的C-mol：16/34.0=0.470DNA的C-mol：3/31.6=0.095碳水化合物的C-mol：10/27.0=0.370磷脂的C-mol：10.8/18.5=0.584中性脂肪的C-mol：2.5/15.8=0.158胞内总代谢物的C-mol：0.7/29.7=0.024100g生物量的C-mol：2.539+0.470+0.095+0.370+0.584+0.158+0.024=4.24S.cerevisiae的分子量：100/4

2、.24=23.58 g/(C-mol)2. 已知几种常见离子的平衡电势如下表，若测得细胞内外K+浓度分别为220mM和11mM，请判断跨膜运输方向并解释原因。解：能斯特电势：达到平衡电势时：Ko/Ki=4/155=0.026Ko/Ki=11/220=0.05VK/VK=ln0.05/ln0.0261，得VKVK，为了使能斯特电势达到平衡电势，VK将会下降，使VK/VK =1，因此Ko/Ki将会下降，即胞外的K+向胞内跨膜运输。3. 假设在一个葡萄糖限制的恒化培养中，贮存罐的葡萄糖浓度Sf，葡萄糖流入速度为v，发酵液体积为V，发酵罐中菌体浓度为X，发酵罐中葡萄糖浓度为S，比生长速率为，稀释速率为

3、D。如果D从0.15h-1提高至0.25h-1，则发生以下哪一种变化是合理的? (B)Av上升，X下降，S下降 Bv上升，X不变，S上升Cv不变，X不变，S下降Dv不变，X上升，S上升4. 产朊假丝酵母(Candida utilis)可利用多种碳源生产蛋白质，在食品领域有重要的应用。产朊假丝酵母在糖蜜中生长的化学平衡方程式如下：0.283 C6H12O6 + 0.57 O2 + 0.20 NH3 CH1.84N0.2O0.56 + 0.66 CO2 + a H2O它在37C下生长的最大比生长速率是0.45h-1。在10L发酵罐中连续培养，糖蜜贮液的浓度是100g/L，稀释速率为0.35 h-1

4、，饱和常数为10mg/L。(1) 以CH2O表示葡萄糖，计算YX/S和菌体浓度(g/L)。(2) 计算H2O的YW/S。 解：化学平衡方程式可写成：1.698 CH2O + 0.57 O2 + 0.20 NH3 CH1.84N0.2O0.56 + 0.66 CO2 + a H2O(1)YX/S=1/1.698=0.589菌体浓度 =0.589100-0.350.01/(0.45-0.35)=58.88 (g/L)(2)根据O平衡计算a：a=1.698+0.572-(0.56+0.662)=0.958根据H平衡计算a：a=(1.6982+0.203-1.84)/2=1.078YW/S=0.958

5、/1.698=0.564，或YW/S=1.078/1.698=0.635，或YW/S=(0.958+1.078) /2/1.698=0.65. 为了使荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) S272生产更多的藤黄绿脓菌素(Pyoluteorin)，你在实验室做了大量的连续培养实验，以葡萄糖作为限制性基质，在通气的情况下测得下表的参数： 葡萄糖贮存液的浓度是75g/L。请计算：(1) max和 KS。(2) 假设没有胞外产物的形成，请写出能表示荧光假单胞菌生物量和稀释率之间关系的方程式。(3) D=0.10 h-1和D=0.43 h-1时的YX/S。解：(1)作图， y=

6、1/, x=1/S，x=0时，y轴的截距为1/m=2.084，m=1/2.084=0.48 (h-1)y=0时，x轴的截距为-1/KS =-2.978，KS= =0.336 (g/L)(2)将计算的m=0.48 h-1、KS=0.336 g/L和Sf=75 g/L代入，得X=YX/S75-0.336D(0.48-D)(3)YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=33.9/75-0.050.143/(0.48-0.0.05)=0.457YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=32.9/75-0.10.143/(0.48-0.1)=0.439YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=33.1/75-

7、0.150.143/(0.48-0.15)=0.442YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=32.8/75-0.20.143/(0.48-0.2)=0.438YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=30.9/75-0.30.143/(0.48-0.3)=0.414YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=28.3/75-0.350.143/(0.48-0.35)=0.379YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=22.6/75-0.400.143/(0.48-0.40)=0.304YX/S=X/Sf-DKS/(m-D)=3.9/75-0.430.143/(0.48-0.43)=0.0536. 一个发酵罐中装有40m3的培养基，估计其中存在2105/ml的耐热细菌芽孢，在394K(细菌芽孢的灭菌速度常数k为1.8min-1)进行实罐灭菌，请计算灭菌失败几