化学反应工程第九章生化反应工程基础9.1概述一般的生物过程：9.2生化反应动力学基础酶在参与反应时如同化学催化剂一样，参与反应决不会改变反应的自由能，亦即不会改变反应的平衡，只能降低反应的活化能，加快反应达到平衡的速度，使反应速率加快。反应终了时，酶本身并不消耗，且恢复到原来的状态，其数量与性能都不改变，前提是不能改变酶的蛋白质性质。以单底物Ｓ生成产物Ｐ的酶催化反应为例，Ｅ表示游离酶，其反应历程为在间歇培养中基质消耗速率为反应终了时，酶本身并不消耗，且恢复到原来的状态，其数量与性能都不改变，前提是不能改变酶的蛋白质性质。（３）串联全混流反应器②固定化方法简单，制备条件温和，尽量减少酶活损失，且应易于成型，使其外型能满足生化反应器要求；均衡生长类似于一级自催化反应，以细胞干重增加为基准的生长速率与细胞浓度成正比，其比例系数为μ，即③直接由第一釜进料，但最后釜酶在参与反应时如同化学催化剂一样，参与反应决不会改变反应的自由能，亦即不会改变反应的平衡，只能降低反应的活化能，加快反应达到平衡的速度，使反应速率加快。它表示单位菌体浓度的氧消耗速率，即现有三种包埋法，即凝胶包埋法、微胶囊包埋法和纤维包埋法。④生物催化剂易受环境和杂菌污染的影响，甚至失活；有抑制作用时的酶催化反应动力学多种型式的生化反应器：（２）包埋法是细胞或酶固定化最常用的方法，它是将酶或细胞固定在高分子化合物的三维网状结构中。内扩散有效因子可按10.Ⅲ型称为细胞生长与产物合成非偶联型。将代入，得对于符合米氏方程的酶动力学，在等温、排除外扩散情况下，其宏观动力学方程为与化学催化相比较，酶催化具有下述特点：①酶的催化效率高②酶催化反应具有高度的专一性，它包括酶对反应的专一性和酶对底物的专一性。③酶催化反应的反应条件温和，无需高温和高压。④酶催化反应有其适宜的温度、pＨ、溶剂的介电常数和离子强度等。影响酶催化反应速率的因素很多，它们分别是酶浓度、底物浓度、产物浓度、温度、酸碱度、离子强度和抑制剂等。对于典型的单底物酶催化反应，例如其反应机理可表示为由MichaelisMenten的快速平衡法或BriggsHaldane的拟定态法假设，推导得到的米氏方程定量描述了底物浓度与反应速率的关系，即酶催化反应中，某些物质的存在使得反应速率下降，这些物质称为抑制剂，其效应称为抑制作用。抑制作用可分为两类，即可逆性抑制与不可逆性抑制。不可逆性抑制将使活性酶浓度减少，若抑制物浓度超过酶浓度时，则酶完全失活；当酶与抑制物之间靠非共价键相结合时称为可逆性抑制。根据产生的抑制机理不同，可逆性抑制又可分为三种类型，即竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。（２）非竞争性抑制有些抑制物往往与酶的非活性部位相结合，形成抑制物—酶的络合物后会进一步再与底物结合；或是酶与底物结合成底物—酶络合物后，其中有部分再与抑制物结合。（３）反竞争性抑制有些抑制剂不能直接与游离酶相结合，而只能与底物-酶络合物相结合形成底物-酶-抑制剂中间络合物。（４）底物抑制有些酶催化反应速率与底物浓度关系不是双曲函数，而是抛物线关系。二、微生物的反应过程动力学③酶催化反应的反应条件温和，无需高温和高压。③直接由第一釜进料，但最后釜由此可知，基质消耗的比速率包括用于菌体生长、维持菌体正常活动的基质消耗速率以及产物合成三部分。③操作弹性大，能适应生化反应的不同阶段或不同类型产品生产的需要。采用串联的全混流反应器进行细胞培养时，操作方式一般有三种，即①直接由第一釜加料；反应终了时，酶本身并不消耗，且恢复到原来的状态，其数量与性能都不改变，前提是不能改变酶的蛋白质性质。①能在不同规模要求上为细胞增殖、酶的催化反应和产物形成提供良好的环境条件；Ⅲ型称为细胞生长与产物合成非偶联型。（３）反竞争性抑制有些抑制剂不能直接与游离酶相结合，而只能与底物-酶络合物相结合形成底物-酶-抑制剂中间络合物。Ⅲ型称为细胞生长与产物合成非偶联型。生物技术是应用生物学、化学和工程学的基本原理，利用生物体（包括微生物、动物细胞和植物细胞）或其组成部分（细胞器和酶）来生产有用物质，或为人类提供某种服务的技术。反应终了时，酶本身并不消耗，且恢复到原来的状态，其数量与性能都不改变，前提是不能改变酶的蛋白质性质。反应器中基质浓度与稀释率的关系为米氏方程为双曲函数，如图10-2所示。起始酶浓度一定时，不同底物浓度呈现的反应级数不同。单底物酶催化反应动力学—米氏方程一般认为符合工业生产要求的固定化生物催化剂应满足：④生物催化剂易受环境和杂菌污染的影响，甚至失活；Gaden根据产物形成与细胞生长间的不同关系，将发酵分为三种类型，即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。Ⅰ型称为细胞生长与产物合成偶联