生化过程检测与控制复习资料.doc

生化过程检测控制复习重点
第一章绪论（小题）
（1）生化过程监测和控制参数的分类；
（2）工业生产中生化过程参数监测和控制的主要难题及解决办法。
第二章生化过程参数在线检测技术幻灯片+书
（1）生化反应过程中pH值、溶氧浓度（DO）、氧气体积传质系数KLa的测量和细胞浓度的在线测量和比增值速率的计算；
（2）生化过程中生物传感器的类型和原理，及其在发酵过程检测中的应用。
第三章生化过程相关参数分析原理（参考作业）打印资料
（1）操作变量引起的DO变化，细胞生长和KLa与DO的相关；
（2）生化过程代谢特性及其参数相关。
第四章生化过程控制原理及应用书
（1）前馈控制和反馈控制；
（2）基于反馈控制的流加培养控制。
第五章生化过程的建模和状态预测（名词解释、填空、图）书
（1）描述生化过程的各类数学模型；
（2）非构造式动力学数学模型的建模。
第六章多尺度生化过程的优化与应用（代谢流程图的识别）幻灯片
（1）多尺度生化过程优化基础及其原理；
（2）多尺度生化过程优化及其分析。
生物传感器的原理（图）

备注：
填空选择题参考书上，无计算题，以上重点站80%，第三章的内容参考作业

一、名词解释：
混沌现象：细胞代谢对环境因子的高度敏感性和细胞代谢的不可逆性，有时还表现在基因水平上的启动和表达的影响，初始条件的微小变化就会引起结果的巨大变化。表现出系统的多态性和不稳定性。
状态变量：可显示过程状态及其特征的参数，一般指反应生物浓度、生物活性及反应速率的参数
操作变量：指环境或操作因子，改变这些因子可造成生化过程的状态变量发生改变
测量变量：可以直接测量的状态变量，包括直接测量变量和间接测量变量
直接参数：通过仪器或其它分析手段可以测得的参数，如温度、pH、残糖等
简接参数：将直接参数经过运算得到的参数
基质浓度：指发酵液中糖、氮、磷与重要营养物质的浓度。总糖指的是发酵液中各种糖的总量，还原糖指的是有自由醛基的单糖，通常指的是葡萄糖。
传感器（电极或探头）：能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用信号的器件或装置，它通常由敏感元件、转化元件及相应的机械结构和线路组成
生物传感器：是利用酶、抗体、微生物等作为敏感材料，将所感受的生物体信息转换成电信号进行检测的传感器
参数相关：各种直接参数、间接参数以及实验室手工参数随着发酵过程的进行而变化，并且参数间发生某种耦合相关
生化过程的生物相关：生物相关是指通过生物细胞的生命活动所引起的参数之间耦合相关
生化过程的理化相关：纯属物质理化性质变化所引起的参数相关
本征动力学：即没有在生物反应器中各种形式的传递过程等工程因素影响时的微生物反应的固有反应速率。
宏观动力学：但是实际发酵过程是在生物反应器中进行，因此，从实用意义出发，人们重视一定反应器内检测到的反应速率即总反应速率及其影响因素，这就是宏观动力学研究。
前馈控制：p55图
反馈控制：p57图
初级代谢产物：微生物产生的对自身生长和繁殖必须的物质称为初级代谢产物
次级代谢产物：产物的生成对维持生命、发育和增殖没有特别关系的蛋白质。酶及这些酶催化产生的物质都叫次级代谢产物。
同时诱导:当诱导物加入后，微生物能同时或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于短的代谢途径中
顺序诱导:先合成能分解底物的酶，再依次合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂代谢途径的分段调节。
末端产物阻遏：指由某代谢途径末端产物过量累积引起的阻遏。
分解代谢物阻遏：指有两种碳源(或氮源)分解底物同时存在时,细胞利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关分解酶合成的现象
同功酶：是指能催化相同的生化反应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶，它们虽同存于一个个体或同一组织中，但在生理、免疫和理化特性上却存在着差别。

协同反馈抑制：指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式。

累积反馈抑制：催化分支合成途径第一步反应的酶有几种末端产物抑制物，但每一种如过量，按一定百分率单独抑制共同途径中的第一个酶活性，总的抑制效果是累加的，各末端产物所起的抑制作用互不影响，只影响这个酶促反应的速率。

增效反馈抑制：代谢途径中任何一种末端产物过量时，仅部分抑制共同途径中的第一个酶活性，但两个末端产物同时过量时，其抑制作用可超过各产物存在的抑制能力的总和。

顺序反馈抑制：每个分支末端产物抑制分支后的第一个酶，产生部分抑制作用。通过逐步有顺序的方式达到的调节。

分解代谢产物调节：指易被菌体迅速利用的碳源和氮源及其分解产物对其他代谢途径的酶类的调节作用。

二、思考题：
1.1、生化过程检测控制参数分类：
状态变量，操作变量，测量变量。
1.2、研究过程的主要问题和困难及解决方法：
问题：优化与放大