生化反应过程小结(不包括计算).doc

第一章生物技术产品的生产过程组成：1）原材料的预处理；（2）生物催化剂的制备（3）生化反应器及其反应条件的选择和监控；（4）产物的分离纯化。生化反应工程,：以生化反应动力学为基础，运用传递过程原理及工程学原理与方法，进行生化反应过程的工程技术分析、开发以及生化反应器的设计、放大、操作控制等综合边缘学科。生化反应工程的研究的主要内容：生物反应动力学和生物反应器的设计，优化和放大。第二章流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量流速：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离反应速率：反应的快慢程度，表示单位时间、单位体积内某种物质的变化量。传质速率：单位面积单位时间内的传递量，并且该过程的传递速率与推动力成正比，与阻力成反比。牛顿流体：牛顿流体是指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体雷诺准数：描述流体流动形态的一个无量纲数，衡量作用于流体上的惯性力与黏性力相对大小的一个无量纲参数其数值由酶的催化特性：1、高效的催化活性2、高度的专一性;3、酶反应需要辅因子的参与4、酶的催化活性可被调控5、酶易变性与失活对酶或细胞进行固定的原因：因为考虑到均相（水溶液）酶或细胞反应具有如下的缺点1、分离难、费用高、影响质量2、难以重复使用3、易变性失活 4、固定化酶或细胞具有如下的优点优点：稳定性好，反复使用，连续操作，高纯度的产品，环境友好。所以要对酶或细胞进行固定。第四章对底物的细胞得率系数：消耗1g基质生成细胞的克数称为细胞得率或称生长得率Yx/s 呼吸商：细胞反应中每消耗1 mol O2所产生CO2的量.绝对速率:指单位时间，单位反应体积某一组分的变化量比速率:指以单位浓度细胞（或单位质量）为基准而表示的各个组分的速率。非结构模型：把细胞视为单组分，不考虑细胞内部结构，则环境变化对细胞组成的影响可忽略，在此基础上建立的模型。结构模型：考虑细胞内部结构组成变化的基础上建立的模型。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。维持能：维持细胞内物质浓度与环境的差别和进行细胞内转化反应所需的总能量。速率与细胞生长速率之间的关分为：（1）相关模型（2）部分相关模型（3）非相关模型Monod方程建立的假设： 微生物生长中， 生长培养基中只有一种物质的浓度 （其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。Monod 方程与米氏方程的主要区别：最基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其它组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性(生长)基质。并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。米氏是机理方程，而Monod方程是经验性方程。第五章BSTR:间歇操作反应器（分批操作的搅拌槽式反应器)CSTR：连续操作的搅拌槽式反应器,也有的称为理想状态时的全混流反应器CPFR：连续操作管式反应器补料分批操作类型,各有何特点,请简述之.恒速流加，指数流加和变速流加恒速流加是指以恒定的速率流加限制性底物的一种最简单的流加操作方式。指数流加：使加料速率按指数规律增加,以使限制性底物浓度维持不变,故称为指数流加。指数流加可使生长比速率恒定。变速流加以反馈流加为主。第六章动物细胞培养的特性：由于动物细胞体外培养具有明显的表达产物的优点，生物技术中许多有价值的生物制品，需要借助于动物细胞培养而获得。动物细胞培养的应用（1）疫苗（2）干抗素（3）单克隆抗体（4）遗传重组产品培养时候应该注意的问题：1、微生物污染2、选择坚韧的细胞3、原料的质量控制和培养基的生产动植物细胞的生长模型：（1）碳源与生长模型（2）呼吸与生长模型（3）胞内物质与生长模型植物细胞培养方式：根据所处状态的不同，分为悬浮培养与固定化植物细胞培养法， 根据操作方式的不同，又分为分批式、反复分批式和连续式培养3种。动物细胞培养方法：（1）非贴壁依赖性细胞的培养（2）贴壁依赖性细胞的培养灌流培养系统可分为：（1）微小均质系统，（2）巨大均质系统（3）非均质系统动物细胞培养、植物细胞培养与微生物培养的不同点动物细胞培养：1、动物细胞无细胞壁，机械强度低，适应环境能力差；2、生长速度缓慢，易受微生物污染，培养时需要抗生素；3、大多数哺乳动物需附着在固体或半固体的表面生长；4、对营养要求严格；5、大规模培养时，不可简单地套用微生物培养的经验植物细胞培养：1、细胞大，细胞壁以纤维素为主要成分，耐拉不耐扭，抗剪切能力低；2、与动物细胞培养类同，生长速率慢，为防止培养过程中染菌，需加抗生素；3、细胞培养需氧，而培养液粘度大，且不能强力通风搅拌；4、产物在细胞内且产量低；5、细胞常生长成各种大小的团块，增加了悬浮培养的难度等。动物细胞培养过程的特征（1）生长速率慢，易为微生物等污染，但可采用在培养基中加入抗生素等措施；（2）细胞个体大且无壁，对环境敏感，因此应慎重解决供氧（搅拌与通风）与细胞脆弱的矛盾；（3）设备放大是一新课题，不能完全按照微生物反应过程的经验；（4）反应过程成本高，主要用于高附加值产物的生产。第八章高效生物反应器的特点：1、设备简单，结构严密2、灭菌方便，良好的液体混合性能3、较高的三传效率，能耗低4、易于放大5、具有配套而又可靠地检测及控制仪表和供料、排料系统生物反应过程中的热量计算的方法：1、通过培养过程中冷却水带走的热量进行计算2、通过培养液的温升进行计算3、通过生物合成进行计算4、通过燃烧热决定酶反应器设计和操作性能的参数：1、停留时间2、转化率3、反应器的产率Pr4、酶的用量5、反应器温度6、pH 7、底物浓度挡板作用：防止液面中央产生漩涡，并且使液体在搅拌时产生次生流，有助于了液体的混合。生物反应器的放大方法：1、数学模拟放大2、因次分析法3、经验法第九章多底物酶促反应复杂性的表现：1、反应组分多样2、反应种类多元3、反应网络庞杂4、反应影响因素繁多双液相酶促反应：互不相溶的两种液体构成的酶促反应体系非水介质反应体系：1、含微量水的有机溶剂2、与水互溶的有机溶剂和水形成的构相体系3、水与有机溶剂形成的两相或多相体系4、胶体与反向胶体体系5、 超临界相态下的反应体系6、气相反应体系超临界流体：流体的温度和压力处于临界温度及临界压力以上的流体，其超临界点是气液共存曲线的交点第十章基因工程产品高效生产的取决面：1、宿主菌的高度培养2、目标基因的高效表达3、高效分离制备工艺提高宿主菌密度的主要方法：1、培养基组成的优化（2）培养条件的控制与调节（3） 合适的底物流加策略（4）挑选合适的宿主菌（5）开发适合的生物反应器。影响基因工程产物高效生产的主要因素：1、宿主菌基因型2、载体3、诱导系统4、培养基组成5、溶氧控制溶氧控制：1.控制通气速率2.改变搅拌速度3.改变通气中的氧分压4.改变罐压5. 改变培养液的理化性质6.加入氧载体7.对宿主菌进行改造对乙酰的控制：1、通过代谢工程改造菌体2、将过量的糖酵解碳代谢流转化为其他低毒副产物3、控制过程SC-CO2对微生物的影响：1、作为“麻醉剂”，导致细胞磷脂膜双分子层中的疏水区域结构改变，临界宽度变宽2、导致PH变化，与酶蛋白结合使酶的催化活性降低3、改变酶的催化反应速率，导致某种代谢产物或代谢中间产物的积累菌体形态的量化描述：1、将显