南京工业大学生物反应工程复习资料.doc

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1、生物反应工程原理复习资料编辑陈豪张会刘应刚生物反应工程原理复习资料生物反应过程与化学反应过程的本质区别在于有生物催化剂参与反应。生物反应工程是指将实验室的成果经放大而成为可提供工业化生产的工艺工程。酶和酶的反应特征酶是一种生物催化剂，具有蛋白质的一切属性；具有催化剂的所有特征；具有其特有的催化特征。酶的来源：动物、植物和微生物酶的分类：氧化还原酶、水解酶、裂合酶、转移酶、连接酶和异构酶酶的性质：1）催化共性：①降低反应的活化能②加快反应速率③不能改变反应的平衡常数。2)催化特性：①较高的催化效率②

2、很强的专一性③温和的反应条件易变性和失活3）调节功能：浓度、激素、共价修饰、抑制剂、反馈调节等固定化酶的性质固定化酶：在一定空间呈封闭状态的酶，能够进行连续反应，反应后可以回收利用。与游离酶的区别：游离酶----一般一次性使用（近来借助于膜分离技术可实现反复使用）固定化酶--能长期、连续使用（底物产物的扩散过程对反应速率有一定的影响；一般情况下稳定性有所提高；以离子键、物理吸附、疏水结合等法固定的酶在活性降低后，可添加新鲜酶溶液，使有活性的酶再次固定，“再生”活性）固定化对酶性质的影响：底物专一性

3、的改变、稳定性增强、最适pH值和最适温度变化、动力学参数的变化单底物均相酶反应动力学米氏方程快速平衡法假设：（1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS（2）不考虑这个可逆反应（3）为快速平衡，为整个反应的限速阶段，因此ES分解成产物不足以破坏这个平衡稳态法假设：（1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS（2）不考虑这个可逆反应（3）中间复合物ES一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物ES浓度保持衡定，即8生物反应工程原理复习资料编辑陈豪张会刘应刚双倒数法（Linew

4、earBurk）：对米氏方程两侧取倒数得以作图得一直线，直线斜率为，截距为根据直线斜率和截距可计算出Km和rmax抑制剂对酶反应的影响：失活作用（不可逆抑制）抑制作用（可逆抑制）：竞争抑制、反竞争抑制、非竞争抑制、混合型抑制竞争抑制反应机理：非竞争抑制反应机理：8生物反应工程原理复习资料编辑陈豪张会刘应刚可逆抑制各自的特点：P37多底物均相酶反应动力学(这里讨论：双底物双产物情况)强制有序机制顺序机制西-钱氏机制双底物双产物反应机制：随即有序机制乒乓机制注意在工业级反应中，反应速度一般是由改变所用

5、酶浓度和（或）反应时间，而不是改变底物浓度来控制的，并且要测定的最重要参数是可测的转化率，而不是反应速度酶失活的因素有哪些？酶会由于种种因素发生失活。其中热失活最重要。酶的热失活随温度升高而失活程度加剧。物理因素有：加热、冷却、机械力化学因素有：酸、碱、盐、溶剂、表面活性剂、重金属、蛋白酶。酶失活过程的动力学未反应时的失活动力学表征方法（数学模型）：一级失活模型注:E--具有活性的酶D--失活的酶kd--衰变常数模型中：d＝1时，底物对酶失活无影响d＝0时，酶完全被底物所保护8生物反应工程原理复习

6、资料编辑陈豪张会刘应刚01时，底物加速酶的失活因此，称d为底物对酶稳定性影响系数影响固定化酶促反应的主要因素:子构象的改变、位阻效应、微扰效应、分配效应（可用Kp定量描述）、扩散效应（可定量描述）评价酶反应器指标：转化率、产率、选择性、停留时间均相酶反应器的分类：批式反应器（间歇反应器）按操作方式连续反应器半间歇反应器批式反应器将底物一次加入反应器内，在反应的过程中无底物和产物的输入和输出，底物和产物的浓度随反应时间变化连续反应器底物等连续输入反应器，产物连续

7、从反应器输出，反应器的任何部位的各组分均不随反应时间变化（稳定态）半连续反应器在一次反应的过程中，底物分次补入批式全混型反应器（间歇式搅拌罐反应器）（batchstirred-tankreactor，BSTR）连续全混型反应器（连续式搅拌罐反应器）（continuousstirred-tankreactor，CSTR）活塞流反应器（plugflowreactor，PFR）全混流——流入的液体在装置内瞬间完全混合。也就是说，各组分的浓度及粒子的分散无论在什么地方都完全相同。活塞流——反应器内反应液象

8、活塞样的流动。通过装置的液体在垂直于从入口到出口的流向的方向上的速率完全相同，在流动方向上既没有混合也没有扩散。非均相酶反应器用于由固定化酶催化的非均相反应的反应器非均相酶反应器的类型及结构设计要考虑：固定化酶更换操作难易底物性质反应体系粘度PH值范围控制等因素非均相酶反应器有：搅拌罐反应器可以是：批式的BSTR（一般只适用于实验室研究，如用于工业生产，则每批反应结束都要进行固液分离）连续式的CSTR（更适宜与工业生产，但应在出口处设置过滤器防止固定化酶颗粒的流失）固定床反应器是最