布拉舍反应 生物实验

《生物反应工程》实验讲义及实验报告

班级： 学号： 姓名： 成绩：

实验一 游离酶与固定化酶酶学性质比较

实验目的：

掌握测定酶动力学参数的实验方法，作图法计算酶动力学参数，掌握固定化酶的方法，以及固定化酶后动力学参数的变化。

实验原理：

要建立一个完整的酶动力学方程，必须要通过动力学实验确定其动力学参数。对M—M方程，就是要确定rmax和Km值。但直接应用M—M方程求取动力学参数所遇到的主要困难在于该方程为一非线性方程。为此常将该方程加以线性化，通过作图法直接求取动力学参数。通常有下述几种作图方法。

Lineweaver—Burk法(简称L-B法)。将M—M方程取其倒数得到下式：

1rs?1rmax?Km1rmaxCs (1)

以1／rs对1／Cs作图可得一直线，该直线斜率为Km／rmax，直线与纵轴交于1／rmax，与横轴交于一1／Km。此法又称双倒数图解法。

Hanes—Woo1f法(简称H—W法)。将式(1)两边均乘以Cs得到

Csrs?Kmrmax?Csrmax (2)

以Cs／rs对Cs作图，得一斜率为1／

关于奥古斯特·布拉菲及布拉菲点阵浅析

奥古斯特·布拉菲（August Bravais，1811—1863），法国物理学家，于1845年推导出了三维晶体原子排列的所有14种点阵结构，首次将群的概念应用到物理学，为固体物理学做出了重大贡献。这是非常有意义的结论，为了纪念他，后人称这14种点阵为布拉菲点阵。除此之外，布拉菲还对磁性、极光、气象、植物地理学、天文学和水文学等方面进行过研究。

图1 奥古斯特·布拉菲

在几何学以及晶体学中，布拉菲晶格（又译布拉菲点阵）是为了纪念奥古斯特·布拉维在固态物理学的贡献命名的。法国晶体学家布拉菲（A.Bravais）于1850年用数学群论的方法推导出空间点阵只能有十四种: 简单三斜、简单单斜、底心单斜、简单正交、底心正交、体心正交、面心正交、简单六方、简单菱方、简单四方、体心四方、简单立方、体心立方、面心立方。根据其对称特点，它们分别属于七

个晶系。

空间点阵到底有多少种排列形式？按照“每个阵点的周围环境相同”的要求，在这样一个限定条件下，法国晶体学家布拉菲（A. Bravais）曾在1848年首先用数学方法证明，空间点阵只有14种类型。这14种空间点阵以后就被称为布拉菲点阵。

空间点阵是一个三维空间的无限图形，为

1-6 试根据下列实验数据确定rmax、Km和KI值，并说明该酶反应是属于竞争性抑制还是属于非竞争性抑制。

cS×10 /(mol/L) 1.0 1.5 2.0 5.0 7.5

1-7 某一酶反应Km=4.7×10-5 mol/L，rmax=22 μmol/(L·min)，cS=2×10-4 mol/L，cI=5×10-4 mol/L，KI=5×10-5 mol/L。试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。

4rS0 / (μmol/(L·min)) 无抑制剂 28 36 43 65 74 有抑制剂， cI=2.2×10-4 μmol/L 17 23 29 50 61 - 1 -

1-8 Eadie测量了存在和不存在某种抑制剂情况下乙酰胆碱在某酶作用下进行水解反应的初始速率，数据如下：

底物浓度 / (mol/L) 0.0032 0.0049 0.0062 0.0080 0.0095 初始反应速率 / (mol/(L·min)) 无抑制剂 0.111 0.148 0.153 0.166 0.200 有抑制剂 0.059 0.071 0.091 0.111 0.125 （1）判断该抑制作

生物反应工程的定义

生物反应工程是一门以研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题的学科。是以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科。

生物反应过程与化学反应过程本质的区别是有生物催化剂参与反应。特点： 1）反应在温和的条件下进行； 2）反应速率比化学反应过程慢很多； 3）反应的复杂性有时难于预计。 共性的基本问题： 1）反应过程的定量； 2）动力学研究； 生物反应过程的四个组成部分

①原材料的预处理及培养基的制备； ②生物催化剂的制备； ③生物反应器及反应条件的选择与监控； ④产物的分离纯化工程；

生物反应工程的研究内容 1、生物反应动力学

生物反应动力学主要研究生物反应速率和影响反应速率的各种因素。 基本内容：

1）酶反应动力学的特点、均相和多相系统酶促反应动力学及酶的失活动力学； 2）微生物反应过程的质量与能量衡算、发酵动力学和微生物的培养操作技术； 3）影响动植物细胞反应的因素、动植物细胞反应及反应动力学。 2、生物反应器 生物反应器是使生物技术转化为产品和生产力的关键设备。

1）生物反应体系中的流变学特性、氧的传递与微生物呼吸、体积溶氧系数及相关因素

生物反应工程的定义

生物反应工程是一门以研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题的学科。是以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科。

生物反应过程与化学反应过程本质的区别是有生物催化剂参与反应。特点： 1）反应在温和的条件下进行； 2）反应速率比化学反应过程慢很多； 3）反应的复杂性有时难于预计。 共性的基本问题： 1）反应过程的定量； 2）动力学研究； 生物反应过程的四个组成部分

①原材料的预处理及培养基的制备； ②生物催化剂的制备； ③生物反应器及反应条件的选择与监控； ④产物的分离纯化工程；

生物反应工程的研究内容 1、生物反应动力学

生物反应动力学主要研究生物反应速率和影响反应速率的各种因素。 基本内容：

1）酶反应动力学的特点、均相和多相系统酶促反应动力学及酶的失活动力学； 2）微生物反应过程的质量与能量衡算、发酵动力学和微生物的培养操作技术； 3）影响动植物细胞反应的因素、动植物细胞反应及反应动力学。 2、生物反应器 生物反应器是使生物技术转化为产品和生产力的关键设备。

1）生物反应体系中的流变学特性、氧的传递与微生物呼吸、体积溶氧系数及相关因素

1-6 试根据下列实验数据确定rmax、Km和KI值，并说明该酶反应是属于竞争性抑制还是属于非竞争性抑制。

cS×10 /(mol/L) 1.0 1.5 2.0 5.0 7.5

1-7 某一酶反应Km=4.7×10-5 mol/L，rmax=22 μmol/(L·min)，cS=2×10-4 mol/L，cI=5×10-4 mol/L，KI=5×10-5 mol/L。试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。

4rS0 / (μmol/(L·min)) 无抑制剂 28 36 43 65 74 有抑制剂， cI=2.2×10-4 μmol/L 17 23 29 50 61 - 1 -

1-8 Eadie测量了存在和不存在某种抑制剂情况下乙酰胆碱在某酶作用下进行水解反应的初始速率，数据如下：

底物浓度 / (mol/L) 0.0032 0.0049 0.0062 0.0080 0.0095 初始反应速率 / (mol/(L·min)) 无抑制剂 0.111 0.148 0.153 0.166 0.200 有抑制剂 0.059 0.071 0.091 0.111 0.125 （1）判断该抑制作

布拉格学派

1、建立—— 发展 A，产生历史背景

1、历史比较语言学的衰微

整体上讲，19世纪是历史比较语言学的世纪，历史的方法比非历史的方法影响更加广泛。首先，历史方法过多注意语言个别语音和个别词形的原始形式，对这些个别语音和个别词形与其他语音和词形的相互关系考察不够。由于这种方法的关注点在于一个个孤立的个体，语言的整体结构性和系统性往往被忽略了。（原子主义）其次，语言的历史材料离我们越是久远越是残缺不全，而根据一些残缺不全的材料虚构原始语言形式往往会使问题简单化，并带有较多的主观随意性。在语言学史上，一种方法的提出和发展往往是基于对已有的方法的批判性的继承的。1911年，马泰修斯在布拉格发表了《论语言现象的潜势》的著名演讲，索绪尔在日内瓦讲授共时语言学，博阿斯撰写序言的《美洲印第安手册》在美国出版。这表明共时研究的思想已经在同一个阶段在不同的地区产生的。 2、索绪尔理论的影响

布拉格学派主要领导人马泰修斯的许多语言学思想和观点都与索绪尔非常接近。比如：他强调语言的比较分析，但强调不能局限于历时的，更应该注意共时的、静态的比较；比较的目的是“为

了揭示语言体系和语言体系发展过程中的结构上的规律性。”这一思想是索绪尔思想的核心，是结构主义学派的

布拉格学派

1、建立—— 发展 A，产生历史背景

1、历史比较语言学的衰微

整体上讲，19世纪是历史比较语言学的世纪，历史的方法比非历史的方法影响更加广泛。首先，历史方法过多注意语言个别语音和个别词形的原始形式，对这些个别语音和个别词形与其他语音和词形的相互关系考察不够。由于这种方法的关注点在于一个个孤立的个体，语言的整体结构性和系统性往往被忽略了。（原子主义）其次，语言的历史材料离我们越是久远越是残缺不全，而根据一些残缺不全的材料虚构原始语言形式往往会使问题简单化，并带有较多的主观随意性。在语言学史上，一种方法的提出和发展往往是基于对已有的方法的批判性的继承的。1911年，马泰修斯在布拉格发表了《论语言现象的潜势》的著名演讲，索绪尔在日内瓦讲授共时语言学，博阿斯撰写序言的《美洲印第安手册》在美国出版。这表明共时研究的思想已经在同一个阶段在不同的地区产生的。 2、索绪尔理论的影响

布拉格学派主要领导人马泰修斯的许多语言学思想和观点都与索绪尔非常接近。比如：他强调语言的比较分析，但强调不能局限于历时的，更应该注意共时的、静态的比较；比较的目的是“为

了揭示语言体系和语言体系发展过程中的结构上的规律性。”这一思想是索绪尔思想的核心，是结构主义学派的

十堰职业技术学院

生物化工专业生物反应工程课程教学大纲

(60-70学时） 马俊林 编

一、《生物反应工程》课程的性质和任务

《生物反应工程》是一门以生物学、化学工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科，它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动力学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应过程的分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。

生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题，因此，它在生物工业中起着举足轻重的作用，生物反应工程是工业生物技术的核心。

根据生物体的不同，生物反应过程可分为酶促反应过程，细胞反应过程（包括单一微生物细胞、多种微生物细胞的混合反应、动植物细胞培养等）和废水的生物处理过程。生物反应工程的研究内容就是研究各种生物反应过程的生物反应动力学、生物反应器和生物反应过程的放大与缩小等。

生物反应工程是生物化工专业的一门主干专业课。 二、《生物反应工程》课程的基本要求

通过本课的学习，要求学生了解生物反应工程研究的目的，生物反应工程学科的形成与沿革和生物反应工程领域的拓展。理解酶促反应动力学、微生物反应动力学、动植物细胞培养动力学的特征和

中国海洋大学本科生课程大纲

1. 课程描述

本课程为食品科学与工程学院生物工程专业必修课，主要是配合相关理论课程的教学实际，加深同学们对基因工程、发酵工程及生化工程的基本理论和关键技术认识，可以使同学们在理论学习的同时，在实践操作中加深知识理解、分析实验现象、提高实验技能，最终提升同学们对相关知识的综合运用能力和解决相关问题的系统分析能力。

2. 设计思路

课程内容以海洋特色酶β-琼胶酶为学习载体，以酶的基因克隆、酶的异源表达、酶的性质测定、酶的催化应用和催化产物的分离制备为主线，整套实验流程衔接紧密，实验过程可涵盖大部分生化反应领域的实验技术。在实验学习过程中，一方面使学生有较多的独立动手操作机会，另一方面也使学生广泛接触各种仪器设备，从而能够较熟练地掌握酶的基因克隆、表达、分析以及应用的基本技能，为同学们将来从事科研工作或生产工作打好实验技术基础。课程内容包括三

个模块：实验讲解和示范、实验实际操作和实验效果与实验报告讲评。

（1）实验讲解和示范

针对每部分的实验内容，就相关实验目的、实验内容、实验原理和实验注意事项等内容进行理论讲解和操作演示，包括试剂的配制、仪器的调试与使用、具体实验过程、实验安全隐患、数据记录方法和实验废物处理等内容，使同学们在实