第二章 反应动力学基础 一、填空题 1. 生成主产物的反应称为 主反应 ，其它的均为 副反应 。 2. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则C K =n f K 。 3. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ， 则C K = n p RT ???? ?? y K 。 4. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =____)()(βα+RT ___P K 。 5. 反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n= 1 。 6. 反应3A → P ，已知s l mol k ?=/15.0，则反应级数n=___0____。 7. 活化能的大小直接反映了 反应速率 对温度的敏感程度。 8. 对于一非恒容均相化学反应B A B A αα?，反应组分A 的化学反应速率=-A r Vdt dn r A A -=- 。（ V d t dn r A A -=-、 Vdt dn r B A -=-、dt dC r A A -=-、dt dC r B A -=-） 9. 气相反应A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=____2___。 10. 气相反应3A + B → P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=___-2/3____ 11. 在一间歇恒容反应器中进行如下平行反应12k k A P A S ??→??→，P 为目的产物，已知0A c 的单位为[]/mol L ，1k 的单位为1s -????，2k 的单位为[]/L mol s ?，活化能12E E >。则R A = )(221A A C k C k +- 。目的产物P 的瞬时选择性P S = 1212A A A k c k c k c + ，为了提高P S ，A c 要控制得较 低 ，T 要控制得较 高 。
第四章 微生物反应器操作 1．请用简图分别给出分批操作、流加操作和连续操作中反应器内培养液体积随时间的变化曲线。 2．用简图给出分批培养中初始基质浓度与最大菌体浓度之间的相互关系。 3．请给出分批培养、反复分批培养、流加培养、反复流加培养和连续培养中产物生成速率，并进行比较。 4. 何为连续培养的稳定状态？当0][][===dt P d dt S d dt dX 时，一定是稳定状态吗？ 5. 在微生物分批培养的诱导期中，细胞接种量X 0 ，生成的细胞量为X A 0 ，此间死亡细胞量为X DO ，已知A A f X X =00X 。生成的细胞在接种t l 时间后开始指数型繁殖， t l 以后的细胞量为X，请推导出的关系式。f A 分别等于0，0.2，0.4，0.6，0.8，并作图表示出。 )(l t f X =6.一定的培养体系中细胞以一定的比生长速率进行生长繁殖，如果计划流加新鲜培养基，同时保证细胞的生长速率不变，请问如何确定新鲜培养基的流加速度。 7. 试比较微生物分批培养与连续培养两种操作中的细胞生长速率。微生物的生长可采用Monod方程表达。 8. 面包酵母连续培养中，菌体浓度为10kg/m 3，菌体生成速度为10kg/h，求流加培养基中基质（乙醇）浓度及培养液的量。稀释率1.0=D h-1,Y X/S =0.5kg/kg （以细胞/基质计），可采用Monod 方程，已知μ max = 0.15h -1,K S = 0.05kg /m 3。 9．恒化器进行具有抑制作用的连续培养，比生长速率可由式S i i S C K C K S ++=)1(max μμ 给出，其中g g Y L g C L g K S X i S /1.0,/05.0,/0.1===（ 以细胞/ 基质计）， L g X L g C S /05.0,/0.100==,，求菌体的最大生产速率与相应的稀释率D max ，并与没有抑制时相比较。 10. 一种细菌连续（恒化器）培养中获得如下数据。μ 为比生长速率，S 为限制性基质浓 度，若反应适用Monod 方程，求 和 。 11. 以碳源为限制基质的连续发酵过程中，有一位研究者在研究温度对细胞得率的影响时，发现当温度高于最适生长温度时，细胞得率下降。对此现象一般的解释是因为细胞内为维持细胞活力所消耗的能量增加的缘故。但是，有些研究者研究提出细胞得率在稳态下下降是因为细胞本身活力降低。这一解释也有道理，因为细胞的死亡率是温度的函数。（1）请你利用关于连续培养理论，解释上述温度对细胞得率影响的两种理由。（2）如何设计一些实验来证明在（1）中所导出的方程式的真实性？实验设计应包括实验步骤、所需的分析方法及
精心整理 第四章气－固相催化反应宏观动力学 在多孔催化剂进行的气－固相催化反应由下列几个步骤所组成： ① 反应物从气相主体扩散到催化剂颗粒的外表面。 ② 反应物从外表面向催化剂的孔道内部扩散。 §一、布。 死区：可逆反应，催化剂颗粒中反应物可能的最小浓度是颗粒温度夏的平衡浓度C *A ,如果在距中心半径R d 处反应物的浓度接近平衡浓度，此时，在半径R d 颗粒内催化反应速率接近于零，这部分区域称为“死区”。 0 R P R P
二、内扩散有效固子与总体速率 内扩散内表面上的催化反应 }同时进行，使催化剂内各部分的反映速率并不一致，越接近于外表面，反 应物浓度↗，产物浓度↘，颗粒处于等温时，越接近于外表面，单位内表面上催化反应速率↗，内扩散有效因子（或内表面利用率）ζ： 等温催化剂单位时间颗粒中实际反应量与按外表面组分浓度及颗粒内表面积计 K S S i S e K G g A )(γ§一、分子扩散： 20 102-≤γλ 纽特逊扩散（Knudsen ） 1020 ≥γλ 构型扩散nm a 0.1~5.0=γ与分子大小相当，扩散系数与分子构型有关 表面扩散（重点了解分子扩散与纽特逊扩散，简要提及构型扩散与表面扩散）
二、分子扩散 Fick 定律dx dy G D dx dC D J A AB A AB A -=-= 三、纽特逊扩散 直圆孔中Knudsen 扩散系数D K 可按下式估算： V D a k γ3 2= cm 2 /s 式中V 又V R λ一、二、 有效扩散系数 θ为孔隙率，σ为曲折因子。 §4.3内扩散有效因子 内扩散过程实际为扩散与反应耦合过程，是催化反应宏观动力学的主要研究内容。早在1939年，梯尔（Thiele ）就提出球形催化剂内进行一级不可逆反应时反应一扩
第四章微生物营养试题 一．选择题： 40680 大多数微生物的营养类型属于： A. 光能自养 B. 光能异养 C. 化能自养 D. 化能异养 答 :( ) 40681 蓝细菌的营养类型属于: A．光能自养 B. 光能异养 C．化能自养 D. 化能异养 答 :( ) 40682 E.coli的营养类型属于： A．光能自养 B. 光能异养 C. 化能自养 D. 化能异养 答 :( ) 40683 碳素营养物质的主要功能是: A.构成细胞物质 B.提供能量 C.A,B 两者 答 :( ) 40684 占微生物细胞总重量 70%-90% 以上的细胞组分是: A.碳素物质 B.氮素物质 C.水 答 :( ) 40685 能用分子氮作氮源的微生物有： A.酵母菌 B.蓝细菌 C.苏云金杆菌 答 :( ) 40686 腐生型微生物的特征是： A.以死的有机物作营养物质 B.以有生命活性的有机物作营养物质 C.A,B 两者 答 :( ) 40687 自养型微生物和异养型微生物的主要差别是： A.所需能源物质不同 B.所需碳源不同 C.所需氮源不同 答 :( ) 40688 基团转位和主动运输的主要差别是： A.运输中需要各种载体参与 B.需要消耗能量 C.改变了被运输物质的化学结构 答 :( ) 40689 单纯扩散和促进扩散的主要区别是： A.物质运输的浓度梯度不同 B.前者不需能量 , 后者需要能量
C. 前者不需要载体 , 后者需要载体 答 :( ) 40690 微生物生长所需要的生长因子 ( 生长因素 ) 是： A.微量元素 B.氨基酸和碱基 C.维生素 D.B,C 二者 答 :( ) 40691 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供：A．生长因素 B．C 源 C. N 源 答 :( ) 40692 细菌中存在的一种主要运输方式为： A.单纯扩散 B.促进扩散 C.主动运输 D.基团转位 答 :( ) 40693 制备培养基中常用的碳源物质是： A.糖类物质 B.碳酸盐 C.农副产品 答 :( ) 40694 微生物细胞中的 C 素含量大约占细胞干重的： A.10% B.30% C.50% D.70% 答 :( ) 40695 用牛肉膏作培养基能为微生物提供： A. C 源 B.N 源 C.生长因素 D.A,B,C 都提供 答 :( ) 40696 协助扩散的运输方式主要存在于： A.细菌 B.放线菌 C.真菌 答 :( ) 40697 主动运输的运输方式主要存在于： A.厌氧菌 B.兼性厌氧菌 C.好氧菌 答 :( ) 40698 基团转位的运输方式主要存在于： A.厌氧菌 B.兼性厌氧菌 C.好氧菌 D. A 和 B 答 :( ) 40699 缺少合成 AA 能力的微生物称为：
第三章微生物反应动力学习题 1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？ 2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？ 3. 进行微生物反应过程的物量衡算有何意义，请举例说明。 4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？ 5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？ 6. 以葡萄糖为单一碳源，进行某种微生物好氧或厌氧培养。已知此菌的比生长速率μ、葡萄糖的比消耗速率γ、细胞、葡萄糖、二氧化碳和各产物中的碳元素含量α1、α2、α3 和αi，利用这6 个常数给出此菌的与生长相关的物料衡算式。 7. 葡萄糖为碳源的复合培养基进行干酪乳杆菌的厌氧培养，1mol葡萄糖可生成乳酸或乙酸或乙醇或甲酸为0.05mol、1.05mol、0.94mol和1.76mol，试讨论各分解代谢的碳元素的恒算及生成ATP的摩尔数。 8. 荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）好氧培养中，已知：Y x/s=180g/mol,Y x/o=30.4g/mol,每消耗1mol葡萄糖可生成2molATP，氧化磷酸化的P：O比为1，求Y ATP？ 9. 在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg 葡萄糖和0.0672kgO2，生成0.0746kg 酵母菌和 0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率Y X/S 和呼吸商RQ。 10. 微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有4 分裂或8 分裂的，试证明当n 分 裂时，有如下式子：，式中： 为倍增时间， 为世代时间。 11．分别采用含有蛋白胨和牛肉膏的复合培养基、含有20 余种氨基酸的合成培养基和基本培养基进行运动发酵单胞菌厌氧培养，碳源为葡萄糖，获得如下表所示结果。已知菌体的含碳量（以碳源/细胞计）为0.45g/g，求采用不同培养基时的Y KJ。 12. 葡萄糖为碳源进行酿酒酵母培养，呼吸商为1.04，氨为氮源。消耗100mol 葡萄糖和48mol氨，生成细胞48mol、二氧化碳312mol 和水432mol。求氧的消耗量和酵母细胞的化学组成。 13. 以葡萄糖为唯一碳源的最低培养基进行Candida utilis 培养，Y x/s=91.8g-细胞/mol 葡萄糖，求Y kJ。已知葡萄糖的燃烧热为2830KJ/mol。 15. 以葡萄糖为唯一碳源的基本培养基厌氧培养产气气杆菌, Yx/s= 26.1 g 细胞/mol 葡萄糖,试求分解代谢消耗葡萄糖的量占总消耗量的分率? 已知每克细胞含0.45g 碳,每mol 葡萄糖含72g 碳,且△S=△S 合成 +△S分解。 16.一个新发现的微生物在每一次细胞分裂时，可产生3个新细胞，由下列生长数据求：①此微生物的比生长速率μ(h-1)；②两个细胞分裂的平均间隔时间；③此微生物细胞的平均世代时间。 时间/h 0 0.5 1.0 1.5 2.0 细胞干重/(g/L) 0.10 0.15 0.23 0.34 0.51
第四章气－固相催化反应宏观动力学 在多孔催化剂进行的气－固相催化反应由下列几个步 骤所组成： ①反应物从气相主体扩散到催化剂颗粒的外表面。 ②反应物从外表面向催化剂的孔道内部扩散。 ③在催化剂内部孔道所组成的那表面上进行催化反 应。 ④产物从那表面扩散到外表面。 ⑤产物从外表面扩散到气流主体。 ①、⑤称为外扩散；②、④称为内扩散；③为本征动力学所描述，存在传质、传热现象（传质系数、传热系数）， 描述以上五个步骤的模型称为宏观动力学模型。 §4.1气－固相催化反应的宏观过程 一、气－固相催化反应过程中反应组分的浓度分布 以催化活性组分均匀分布的球形催化剂为例，说明催化反应过程中反应物的浓度分布。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 死区：可逆反应，催化剂颗粒中反应物可能的最小浓度是颗粒温度夏的平衡浓度C * A ,如果在距中心半径R d 处反应物的浓度接近平衡浓度，此时，在半径R d 颗粒内催化反应速率接近于零，这部分区域称为“死区”。 二、 内扩散有效固子与总体速率 内扩散 内表面上的催化反应 }同时进行，使催化剂内各部分的反映速率并不一 致，越接近于外表面，反应物浓度↗，产物浓度↘，颗粒处于等温时，越接近于外表面，单位内表面上催化反应速率↗，内扩散有效因子（或内表面利用率）ζ： 等温催化剂单位时间颗粒中实际反应量与按外表面组分浓度及颗粒内表面积计算的反应量之比。 i A s S A s S C f k dS C f k i )()(0 ?= ζ K S 为按单位内表面积计算的催化反应速率常数。 S i 为单位体积催化床中催化剂的内表面积。 C A C C C 0 C C C A R P R P
第四章微生物营养试题一．选择题： 40680大多数微生物的营养类型属于： A.光能自养 B.光能异养 C.化能自养 D.化能异养 答:( ) 40681蓝细菌的营养类型属于: A．光能自养 B.光能异养 C．化能自养 D.化能异养 答:( ) 40682E.coli的营养类型属于： A．光能自养 B.光能异养 C.化能自养 D.化能异养 答:( ) 40683碳素营养物质的主要功能是:
A.A.构成细胞物质 B.B.提供能量 C.C.A,B两者 答:( ) 40684占微生物细胞总重量70%-90%以上的细胞组分是: A.A.碳素物质 B.B.氮素物质 C.C.水 答:( ) 40685能用分子氮作氮源的微生物有： A.酵母菌 B.蓝细菌 C.苏云金杆菌 答:( ) 40686腐生型微生物的特征是： A.以死的有机物作营养物质 B.以有生命活性的有机物作营养物质 C.A,B两者 答:( ) 40687自养型微生物和异养型微生物的主要差别是：A.A.所需能源物质不同
B.B.所需碳源不同 C.C.所需氮源不同 答:( ) 40688基团转位和主动运输的主要差别是： A.A.运输中需要各种载体参与 B.B.需要消耗能量 C.C.改变了被运输物质的化学结构 答:( ) 40689单纯扩散和促进扩散的主要区别是： A.A.物质运输的浓度梯度不同 B.B.前者不需能量,后者需要能量 40690 40691 40692 40693 40694 40695 40696 40697 40698 40699C.前者不需要载体,后者需要载体
答:( ) 微生物生长所需要的生长因子(生长因素)是： A.A.微量元素 B.B.氨基酸和碱基 C.C.维生素 D.D.B,C二者 答:( ) 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供：A．生长因素 B．C源 C. N源 答:( ) 细菌中存在的一种主要运输方式为： A.A.单纯扩散 B.B.促进扩散 C.C.主动运输 D.D.基团转位 答:( ) 制备培养基中常用的碳源物质是： A.A.糖类物质 B.B.碳酸盐
微生物与发酵工程 13101002 朱梦雪发酵工程是生物工程的重要组成部分,也是现代微生物学的核心内容;任何产品的发酵生产都必须通过微生物发酵或细胞扩大培养才能实现。因此,微生物与发酵是紧紧联系在一起的。微生物发酵工程是加快发酵工程研究成果转化为生产力,取得最佳效益的重要手段。微生物科学工作者应不失时机地积极而科学地运用这种手段为社会社会主义市场经济服务。 根据文献的调查，微生物的发酵工程主要应用于以下几点： 首先是在农业生产上，巴西全国土壤生物研究中心的研究人员发现一种新固氮菌,即固氮醋杆菌(Aeetobaeterdiazotrophyeus)。这是人类发现的第一个有固氮能力的醋杆菌,生活在甘蔗根部,具有很强的抗酸性。由于它的高效固氮能力,可使甘蔗年产量提高2倍(由60吨/公顷提高到180吨/公顷)。在固氮菌的研究方面,我国作物茎瘤固氮根瘤菌的高效固氮活性,以及小麦、玉米、陆生水稻固氮根瘤菌研究取得重要进展;英国诺丁汉大学一个研究小组也获得田著根瘤菌进入小麦、水稻、玉米和油菜等非豆科植物侧根中形成小根瘤,且有固氮作用的类似结果。今年拟在埃及、印度、墨西哥分别进行小麦、水稻、玉米的田间试验。这些非豆科专性共生固氮菌尚处在试验研究阶段。而我国联合固氮微生物早已产业化生产,其产品推广应用于农业生产实践,获得了增产的效果。近又发现一些新的联合固氮菌如产酸克氏杆菌、植皮克氏杆菌(Klebsiellaplantieola)等,为扩大联合固
氮菌AIJ新品种的研制做出了新贡献。 其次是在生物材料方面。有很多生物材料都是应用微生物发酵来生产的。我了解到的有生物可降塑料、建筑用生物材料和壳聚糖材料。 生物可降解塑料:微生物合成塑料物质:加拿大蒙特利尔生物技 术研究所以甲醇为原料利用从土壤中选育的嗜甲基细菌生产聚件轻 基丁酸(PHB),在我国,武汉大学生物工程研究中心用圆褐固氮菌发酵生产PHB;中国科学院微生物研究所用真养产碱杆菌生产PHB,在培养基中累积的量达细胞干重的63%(W/W);山东大学微生物研究所用该菌生产PHB的研究取得类似结果。 建筑用生物材料：某些微生物及其代谢产物如橡胶物质、弹力纤维、高分子多糖等作为混凝土添加剂,制造富有弹性的牢固的生物混凝土材料是有可能的,提供生物建筑材料的另一种可能性是某些微生物—蓝细菌或微型藻类,它们有分泌石灰石(碳酸钙)能力。 多用途的壳聚糖材料：壳聚糖又叫脱乙酞基多糖,用途极其广泛,几乎各个行业都用得着它。从微生物发酵生产,如真菌细胞壁含几丁质成分20%一22%,毛霉细胞壁中几丁质含量高达30写一40%,利用黑曲霉或其他真菌来生产壳聚糖是完全可能的。 还有就是利用微生物发酵生产两类重要有机酸这里着重介绍两 类重要有机酸,都有可能通过微生物发酵途径索取。 衣康酸(itaconicac记)进人规模生产:衣康酸又称甲叉丁二酸,系一种不饱和的二梭酸,用途广、需求量大,它是制造合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、表面活性剂、去垢剂、润滑油添加剂等的原料,
第四章微生物的生理 一、名词解释 1. 酶：是由细胞产生的、能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，包括蛋白质酶和核酸类酶。 2. 酶的活性中心：指酶的活性部位，是酶蛋白分子中直接参与和底物结合，并与酶的催化作用直接有关的部位。酶的活性部位中心有两个功能部位：结合部位和催化部位。 3. 辅酶：全酶中与酶蛋白结合的非蛋白质的小分子有机物或者金属离子，全酶一定要在酶蛋白和辅酶或辅基同时存在时才起作用。 4. 酶的专一性：一种酶只作用一种物质或一类物质，或催化一种或一类化学反应，产生相应的产物。酶的第五专一性包括结构专一性和立体异构专一性。 5. 微生物的新陈代谢：微生物从外界环境中不断地摄取营养物质，经过一系列的生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这是微生物与环境之间的物质交换过程。 6. 生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。主要包括维生素、碱基、嘌呤、嘧啶、生物素和烟酸等。 7. 培养基：根据各种微生物对营养的需要，包括水、碳源、氮源、无机物及生长因子等按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质。 8. 选择性培养基：根据某微生物的特殊营养要求或对各种化学物质敏感程度的差异而设计、配制的培养基。可在培养基中加入染料、胆汁酸盐、金属、酸、碱或抗生素等其中的一种，用以抑制非目的微生物的生长，并使所要分离的目的微生物生长繁殖。 9. 鉴别培养基：几种细菌由于对培养基中某一成分的分解能力不同，其菌落通过指示剂显示出不同的颜色而被区分开，这种起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫作鉴别培养基。 10. 加富培养基：由于样品中细菌数量少，或是对营养要求比较苛刻不易培养出来，故用特别的物质或成分配制而成的促使微生物快速生长的培养基，这种用特别物质或成分配制而成的培养基称为加富培养基。 11. 主动运输:是指物质逆浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。 12. 促进扩散:又称易化扩散、协助扩散，或帮助扩散。是指非脂溶性物质或亲水性物质, 如氨基酸、糖和金属离子等借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学浓度梯度, 不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。
第三章 微生物反应动力学习题答案 1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？ 答：微生物反应与化学反应相比，具有以下特点： 1）微生物反应属于生化反应，通常是在常温常压下进行；2）反应原料来源相对丰富；3）易于生产复杂的高分子化合物和光学活性物质；4）通过菌种改良，可大大提高设备的生产能力；5）副产物多，提取有一定难度；6）生产微生物受外界环境影响比较大；7）开发成本较大；8）废水BOD较大 2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？ 答：微生物反应与酶促反应的最主要区别在于，微生物反应是自催化反应，而酶促反应不是。此外，二者还有以下区别： （1）酶促反应由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反应而言，基质不可能全部转化为目的产物，副产物的产生不可避免，给后期的提取和精制带来困难，这正是造成目前发酵行业下游操作复杂的原因之一。 （2）对于微生物反应，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，如果其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。 （3）与微生物反应相比，酶促反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制。 微生物反应是利用活的生物体进行目的产物的生产，因此，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际控制有一定难度。 （4）酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应过程，与微生物反应相比，在经济上有时并不理想。 4. 答：Monod 方程建立的基本假设：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如下表所示： Monod 方程：S K S S += max μμ 米氏方程：S K S r r m += max 方程中各项含义： μ：生长比速 μmax ：最大生长比速 S: 单一限制性基质浓度 K S : 半饱和常数 方程中各项含义： r：反应速率 r max ：最大反应速率 S：底物浓度 K m ：米氏常数 微生物生长动力学方程 酶促反应动力学方程
四微生物与发酵工程能力测试题 考纲要求: ( 1) 微生物的类群 细菌、病毒的结构和繁殖 ( 2) 微生物的营养 微生物需要的营养物质及功能; 培养基的配制原则; 培养基的种类( 3) 微生物的代谢 微生物的代谢产物; 微生物代谢的调节; 微生物代谢的人工控制 ( 4) 微生物的生长 微生物群体的生长规律; 影响微生物生长的环境因素 ( 5) 发酵工程简介 应用发酵工程的生产实例; 发酵工程的概念和内容; 发酵工程的应用 一、选择题: ( 每个小题只有一个正确选项) 1．控制细菌合成抗生素的基因、控制放线菌主要性状的基因、控制病毒抗原特异性的基因依次在( ) ①拟核大型环状DNA上②质粒上③细胞染色体上④衣壳内的核酸上 A．①③④ B．①②④ C．②①③ D．②①④2、 3月24日是世界结核病防治日。下列关于结核杆菌的描述正确的是: ( ) A．高倍镜下可观察到该菌的遗传物质分布于细胞核内 B．该菌是好氧菌, 其生命活动所需要能量主要由线粒体提供 C．该菌感染机体后能快速繁殖, 表明其可抵抗溶酶体的消化降解
D．该菌的蛋白质在核糖体合成、内质网加工后由高尔基体分泌运输到相应部位 3、下列哪项是禽流感病毒和”SARS”病毒的共同特征( ) A．基本组成物质都有蛋白质和核酸 B．体内仅有核糖体一种细胞器 C．都能独立地进行各种生命活动 D．同时具备DNA和RNA两种核酸, 变异频率高 4、下列有关微生物营养物质的叙述中, 正确的是( ) A．同一种物质不可能既作碳源又作氮源 B．凡是碳源都能提供能量C．除水以外的无机物仅提供无机盐 D．无机氮源也可提供能量 5、要从多种细菌中分离某种细菌, 培养基要用 ( ) A.加入青霉素的培养基 B．加入高浓度食盐的培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 6、用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液, 经过乳酸菌发酵可生产新型酸奶, 下列相关叙述错误的是( ) A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关 B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染 C.应选择处于对数期的乳酸菌接种 D.只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源 7、下列所述环境条件下的微生物, 能正常生长繁殖的是( ) A．在缺乏生长素的无氮培养基中的圆褐固氮菌 B．在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌 C．在新配制的植物矿质营养液中的酵母菌
化学反应动力学 第二章习题 1、The first-order gas reaction SO 2Cl 2 → SO 2 + Cl 2 has k = 2.20 ? 10-5 s -1 at 593K, (1) What percent of a sample of SO 2Cl 2 would be decomposed by heating at 593K for 1 hour? (2) How long will it take for half the SO 2Cl 2 to decompose? 解：一级反应动力学方程为： t k e Cl SO Cl SO ?-?=ο][][2222 ? t k e Cl SO Cl SO ?-=ο ][] [2222 (1) 反应达1小时时：60 601020.222225][][???--=e Cl SO Cl SO ο =0.924=92.4% 已分解的百分数为：100%-92.4%=7.6% (2) 当 21][][2222=οCl SO Cl SO 时，7.315062 1 ln 1=-=k t s 5 21102.2693 .0-?= t = 31500 s = 8.75 hour 2、T-butyl bromide is converted into t-butyl alcohol in a solvent containing 90 percent acetone and 10 percent water. The reaction is given by (CH 3)3CBr + H 2O → (CH 3)3COH + HBr The following table gives the data for the concentration of t-utyl bromide versus time: T(min) 0 9 18 24 40 54 72 105 (CH 3)CBr (mol/L) 0.1056 0.0961 0.0856 0.0767 0.0645 0.0536 0.0432 0.0270 (1) What is the order of the reaction? (2) What is the rate constant of the reaction? (3) What is the half-life of the reaction? 解： (1) 设反应级数为 n ，则 n A k dt A d ][] [=- ? kt A A n n =---1 1][1][1ο 若 n=1，则 ] [][ln 1A A t k ο = t = 9 01047.00961.01056.0ln 91==k ， t = 18 01167.00856.01056 .0ln 181==k t = 24 01332.00767.01056.0ln 241== k ， t = 40 01232.00645 .01056.0ln 401==k t = 54 01256.0=k ， t = 72 01241.0=k ， t = 105 01299.0=k
专题四微生物与发酵工程 一、选择题 1、细菌培养过程中分别采用了高压蒸气、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法可依次用于杀灭哪些部位的杂菌 （） A、接种环、手、培养基 B、高压锅、手、接种环 C、培养基、手、接种环 D、接种环、手、培养基 2、下列关于发酵工程的说法，错误的是 （） A、发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身 B、可通过人工诱变选育新品种 C、培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D、环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形 成 3、下列措施中能把微生物生长的调整期缩短的是 （） A、接种多种细菌 B、增加培养基的量 C、加大接种的量 D、选用孢子接种 4、下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是 （） A、是碳源的物质不可能同时是氮源 B、凡是碳源都能提供能量 C、有些含氮的无机盐可以是生长因子 D、有些无机氮源也能提供能量 5、科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种， 从而达到了让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的，这种人工控制的方法实质上利用了以下哪种调节方式？ （） A、酶合成的调节 B、酶活性的调节 C、二者都有 D、二者都无 6、关于微生物代谢调节说法正确的是 （） A、乳糖诱导大肠杆菌合成分解乳糖的酶属于酶活性的调节 B、酶活性调节是一种快速、精细的调节方式
C、酶合成调节与酶活性调节不是同时存在的 D、微生物的代谢产物与酶结合不会改变酶的结构 7、在培养酵母菌时，培养基中加入什么样的特殊物质，以保证抑制其他杂菌的繁殖（） A、生长因子 B、食盐 C、高浓度蔗糖溶液 D、青霉素 8、分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同，对 产品的代谢产物常采用的提取方法是 （） ①蒸馏②萃取③过滤④离子交换⑤沉淀 A、①③⑤ B、①②④ C、①②③ D、③④⑤ 9、下列有关发酵罐中谷氨酸发酵的叙述中，正确的是 （） A、发酵中不断通入纯氧气 B、搅拌的目的只是使空气形成细小气泡，增加培养基中的溶氧量 C、冷却水可使酶的活性下降 D、若培养条件不当就不能得到所需产品 10、发酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是（） ①人工诱变②基因移植③细胞杂交 A、① B、①② C、②③ D、①②③ 11、人们常用大肠杆菌作为判断自来水是否被粪便污染的指示菌，我国规定1000mL 自来水中的大肠杆菌数不得超过 （） A、1个 B、3个 C、5个 D、10个 12、下面的资料表明在各种培养基中细菌的生长（S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质），问细菌不能合成哪一种物质？（“+”表示生长良好，“－”表示生长不好）
高三生物微生物与发酵工程专题复习【知识框架】 【经典例题】 【例题1】为了检测饮用水中是否含有某种细菌，配制如下培养基 （1）该培养基所含的碳源有，其功能是。 （2）该培养基所含的氮源有，其功能是。 （3）该培养基除含碳源、氮源外，还有微生物需要的营养物质是。（4）该细菌在同化作用上的代谢类型是。
（5）该培养基可用来鉴别哪种细菌（） A.霉菌 B.酵母菌 C.大肠杆菌 D.乳酸菌 【思路分析】对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源，因此蛋白胨既作碳 源又可作氮源。该培养基不需补充生长因子。各类微生物繁殖的最适pH是不同的，大多数细菌、放线菌 适宜在中性至微碱性（pH为7～7.5）中生长，而酵母菌和霉菌则适宜在偏酸性（pH为4.5～6.0）中生 长，在配制培养基时应注意这条原则。 【规范解答】（1）乳糖、蔗糖、蛋白胨，主要用于构成微生物的细胞物质和代谢产物。 （2）蛋白胨主要用于合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物。（3）水、无机盐（或K2HPO4） （4）异养（5）C 【反思点拨】该题主要考查了微生物需要的营养及功能、培养基的种类、配制原则。解此题时要注 意自养和异养微生物在新陈代谢类型上的异同、在营养物质需求上的异同。配制培养基时要综合考虑这 些因素。 【例题2】下面是最早发现抗生素——青霉素的弗莱明先生所进行的探索过程。 提出问题：培养细菌的培养基中，偶然生出青霉菌，在其周围的细菌生长就会受到抑制，为什么会 出现这种现象？ 进行实验：把青霉菌放在培养液中培养后，观察这些培养液对细菌生长的影响。 结果：培养液阻止了细菌的生长和繁殖。 结论：青霉素可产生一种阻止细菌繁殖的物质。 弗莱明在持续的研究中分离出了一种物质，分析出它的特征并将之命名为青霉素。 根据上述探索过程，请回答下列问题： （1）作为这一实验的假设，下列最为恰当的是（） A.青霉素能产生有利于人类的物质 B.青霉菌污染了细菌生长的培养基 C.青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质 D.青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质 （2）青霉菌和细菌的关系是( ) A.共生 B.竞争 C.捕食 D.寄生 （3）为了证明青霉素确实是由青霉菌产生的而不是培养液和培养基中产生的，则应进一步设计 实验，其实验方法是：。若实验结果为：， 则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的青霉素。 【思路分析】本题在认真分析实验过程的基础上结合生态学的知识解题是不难的。 （1）青霉菌可产生青霉素，青霉素是抗生素可杀菌。 （2）在同一培养基中青霉菌和细菌为了营养和空间将发生竞争。 （3）在设计实验时为了使结果真实可靠必须只有一个变量，同时应设计对照组。 【规范解答】（1）D (2)B (3)对照配制成分相同的培养基，不加入青霉菌，观察细菌的生长和 繁殖情况细菌正常生长 【反思点拨】本题重点考查的是与实验有关的知识。正确解答此题要复习与对照实验有关的知识： 如何提出假设、如何设计实验、如何设计对照组等。
温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。 考点18 微生物与发酵工程 一、选择题 1.(2011·四川高考)下列关于微生物生长曲线的叙述，不正确的是( ) A.在相同培养条件下接种对数期的菌种，调整期将缩短 B.进入对数期的微生物代谢旺盛，形态和生理特性比较稳定 C.进入稳定期后不再产生新细胞，活细胞数目维持相对恒定 D.进入衰亡期后部分细胞解体，可释放出抗生素等代谢产物 【解析】选C。A项，对数期的菌种细胞代谢能力最强，分裂能力强，增长速度快，此时接种，调整期将缩短；B项，对数期的微生物菌体以等比数列形式增加，增长速度快，细胞代谢能力最强，细菌很少死亡或不死亡，微生物内部各成分最为均匀，形态和生理特性比较稳定；C项，进入稳定期后生长速率下降，死亡率上升，细胞数目达到最大值，新生的细胞数和死亡的细胞数相当；D项，进入衰亡期后部分细胞解体，可释放一些对人类有用的抗生素等次级代谢产物。 2.(2011·重庆高考)下列有关细菌培养的叙述，正确的是( ) A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌 B.在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长 C.向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长 D.在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动 【解析】选D。A项，在琼脂固体培养基上长出的单个菌落是由一种细菌增殖而
来的；B项，青霉素能破坏细菌等原核生物的细胞壁而抑制细菌的增殖，对真菌没有明显作用；C项，破伤风杆菌是厌氧菌，通入氧气会抑制其生长；D项，半固体培养基中可以观察细菌的运动。 二、非选择题 3．(2011·全国卷) 某同学从温度为55℃～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题： (1)测定脂肪酶活性时，应选择作为该酶作用的物质，反应液中应加入溶液以维持其酸碱度稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为。 (3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。【解析】本题考查酶催化反应的特点和颜色反应的应用以及依据对照和单因子变量原则进行实验设计的能力。(1)测定脂肪酶的活性，应该让脂肪酶去催化脂肪水解，通过测定反应速率的快慢表示酶活性的高低；为了防止外界因素(如pH)的变化对实验结果的影响，应该在反应液中加入含有缓冲对的缓冲溶液。(2)蛋白质可与双缩脲试剂反应呈紫色。(3)本实验的自变量是温度，围绕着该细菌的生活环境的温度(55℃～65℃)设置一系列的温度梯度(如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等)，分别测定酶活性。酶活性最高时所对应的温度是最适温度。答案：(1)脂肪缓冲 (2)蛋白质 (3)在一定的温度范围(包括55℃～65℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围继续实验，直至出现峰值为止。
第二章化学反应速率练习题 一、填空题 1.某反应，当升高反应温度时，反应物的转化率减小，若只增加体系总压时，反应物的转化率提高，则此反应为热反应，且反应物分子数（大于、小于）产物分子数。 2.对于反应，其反应级数一定等于反应物计量系数，速度常数的单位由决定，若k的单位为L2·mol－2·S－1，则对应的反应级数为。 3.可逆反应A(g)+ B(g)?C(g)+Q达到平衡后，再给体系加热正反应速度，逆反应速度，平衡向方向移动。 4.在500K时，反应SO2(g)＋1/2O2(g)?SO3(g)的K p = 50，在同一温度下，反应2SO (g)?2SO2(g)＋O2(g)的K p =。 3 5.反应：HIO3＋3H2SO3→HI＋3H2SO4，经实验证明，该反应分两步完成；（1）HIO3＋ H2SO3 → HIO2＋H2SO4（慢反应），（2）HIO2＋2H2SO3 →HI＋2H2SO4（快反应），因此反应的速度方程式是。 6.在298K温度下，将1摩尔SO3放入1升的反应器内，当反应2SO3(g)?2SO2(g)＋O2(g)达到平衡时，容器内有0.6摩尔的SO2，其K C是，K p是。（R = 8.314 kPa·L·K－1·mol－1）。 7.已知下列反应的平衡常数：H2(g)＋S(s)?H2S(g)，K c=1.0 ×10－3；S(s)＋O2(g)?SO (g)，K c= 5.0 ×106；H2(g) + SO2(g)?H2S(g) + O2(g)的平衡常数K c为。 2 8.简单反应A= B + C，反应速度方程为，反应级数为，若分别以A、B两种物质表示该反应的反应速度，则V A与V B。 9.阿仑尼乌斯公式中e－Ea/RT的物理意义是。 10.催化剂能加快反应速度的原因是它改变了反应的，降低了反应的，从而使活化分子百分数增加。 二、判断题(正确的请在括号内打√，错误的打×) 11.某温度下2N2O5= 4NO2 + O2该反应的速度和以各种物质表示的反应速度的关系为： V = 1/2V N O5= 1/4V NO2= V O2 。（） 2 12.化学反应平衡常数K值越大，其反应速度越快。（） 13.因为平衡常数和反应的转化率都能表示化学反应进行的程度，所以平衡常数即是反应的转化率。（） 14.在2SO2+ O2?2SO3的反应中，在一定温度和浓度的条件下，无论使用催化剂或不使用催化剂，只要反应达到平衡时，产物的浓度总是相同的。（） 15.增加温度，使吸热反应的反应速度加快，放热反应的反应速度减慢，所以增加温度使平衡向吸热反应方向移动。（） 16.化学平衡常数K c等于各分步反应平衡常数K c1，K c2……之和。（） 17.催化剂可影响反应速度，但不影响热效应。（） 18.化学反应平衡常数K值越大，其反应速度越快。（） 19.在一定温度下反应的活化能愈大，反应速度亦愈大。（） 20.催化剂将增加平衡时产物的浓度。（） 21.一个气体反应的标准自由能变△GΘ298，是指反应物和产物都处于298.15K且混合气体的总压力为100kPa时反应的自由能变。（） 22.体系由状态1→状态2的过程中，热(Q)和功(W)的数值随不同的途径而异。()
第五章微生物与发酵工程●知识网络
●范题精讲 【例1】利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的最适原料和产生酒精的阶段要控制的必要条件是 A.玉米粉和有氧 B.大豆粉和有氧 C.玉米粉和无氧 D.大豆粉和无氧 解析：解答此题需从三个方面入手分析。首先，酵母菌的代谢类型是兼性厌氧异养型，发酵生产酒精要在无氧的条件下进行。第二，酒精是葡萄糖无氧发酵形成的，玉米粉与大豆粉相比较，玉米粉含有丰富的糖类，而大豆粉含蛋白质较多，因此玉米粉作原料适于酒精的
产生。第三，酵母菌的酒精发酵是工业生产中常用到的，在整个生产中酵母菌的代谢方式有两种：初始阶段，需扩大酵母菌的数量，应加快繁殖速度，这时需要通入氧气，使酵母菌进行有氧呼吸；而后的阶段需要在无氧条件下进行发酵，以生产出所需要的产物，即酒精。 答案：C 【例2】温度对发酵过程的影响，不正确的是 A.温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B.温度不影响生物合成的途径 C.温度能影响菌种对营养物质的吸收 D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同 解析：解答此题需从如下四方面入手分析：首先，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，不同酶的活性与温度有关；第三，菌种吸收营养物质时多数是主动运输，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成，需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。 答案：B ●试题详解 高中同步测控优化训练（九） 第五章微生物与发酵工程（A卷） 说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答。共100分，考试时间90分钟。 第Ⅰ卷（选择题共32分） 一、单选题(每小题1分，共32分) 1.微生物的代谢速度与高等动植物相比快得多，下列哪一项不是这一生命现象的原因 A.表面积与体积的比很大 B.与外界环境物质交换迅速 C.适宜条件下微生物的繁殖速度非常快 D.微生物体内酶的种类比其他生物多 解析：考查微生物的代谢特点。微生物的代谢是指微生物体内所发生的全部化学反应。与高等动植物相比，微生物的代谢异常旺盛，其主要原因有以下几点：一是微生物的表面积与体积之比很大，约是同等重量的成年人的30倍，扩大了同外界环境的接触面积，有利于迅速与外界环境进行物质交换。二是体内物质转化快，对物质利用快。三是在适宜条件下其繁殖速度快，原因是其繁殖过程较简单，周期短。 答案：D 2.细菌、放线菌属于原核生物的主要依据是 A.单细胞 B.无核膜 C.二分裂生殖 D.对抗生素敏感 解析：生物界按生物体细胞结构可分为非细胞生物和细胞生物。非细胞生物主要指病毒。细胞生物按细胞的结构又分为原核生物和真核生物两大类。原核生物由原核细胞组成。原核细胞的主要特点是无核膜、无成形的细胞核，没有成套的细胞器。常见的原核生物有细菌、放线菌、支原体、衣原体、蓝藻等。原核生物如细菌的分裂方式为二分裂，都是单细胞生物体。细菌的细胞质中存在着小型环状DNA，这种小型环状DNA分子上有许多基因控制着细菌的某些性状，如对抗生素的抗性基因。 答案：B