绪论 1
第1章 酶催化反应动力学 5
1.1 酶催化反应原理 5
1.1.1 酶的催化反应特性 5
1.1.2 酶的活性中心 6
1.1.3 酶的催化反应机制 7
1.2 单底物酶催化反应动力学 8
1.2.1 方程的建立 8
1.2.2 方程的特征 11
1.2.3 参数的求取 12
1.3 有抑制的酶催化反应动力学 17
1.3.1 竞争性可逆抑制动力学 17
1.3.2 非竞争性可逆抑制动力学 19
1.3.3 反竞争性可逆抑制动力学 21
1.3.4 混合型可逆抑制动力学 22
1.3.5 底物抑制动力学 22
1.3.6 不可逆抑制动力学 24
1.4 复杂的酶催化反应动力学 27
1.4.1 可逆反应动力学 27
1.4.2 双底物反应动力学 28
1.4.3 变构酶催化反应动力学 29
1.5 影响酶催化活性的因素 31
1.5.1 pH的影响 31
1.5.2 温度的影响 32
1.5.3 酶的失活动力学 34
1.6 非水相酶催化反应的动力学特性 35
重点内容提示 37
习题 38
第2章 细胞生长反应动力学 40
2.1 细胞生长反应概论 40
2.1.1 细胞的基本特征 40
2.1.2 物质的跨膜输送 42
2.1.3 胞内代谢反应 42
2.1.4 胞内代谢调控 44
2.1.5 细胞生长反应的特点 45
2.2 细胞生长反应计量学 46
2.2.1 元素衡算方程 46
2.2.2 得率系数 48
2.2.3 细胞反应热 52
2.3 细胞生长动力学的非结构模型 54
2.3.1 细胞生长动力学模型的分类 54
2.3.2 无抑制的细胞生长动力学 56
2.3.3 有抑制的细胞生长动力学 60
2.3.4 分批培养时细胞生长动力学 63
2.3.5 影响细胞生长速率的主要因素 65
2.4 产物生成与底物消耗动力学 71
2.4.1 代谢产物生成动力学 71
2.4.2 底物消耗动力学 73
2.4.3 细胞反应的产热速率 75
2.5 细胞生长动力学的结构模型 77
2.5.1 分室模型 77
2.5.2 控制模型 80
2.6 描述细胞群体生长动力学的分离模型 83
2.6.1 描述细胞生理特性变化的分离模型 83
2.6.2 描述细胞形态变异的分离模型 84
2.6.3 描述重组菌细胞生长的分离模型 85
重点内容提示 88
习题 89
第3章 固定化生物催化剂反应过程动力学 92
3.1 固定化生物催化剂概论 92
3.1.1 生物催化剂的固定化 92
3.1.2 固定化对生物催化剂动力学特性的影响 95
3.2 外扩散对反应速率的限制效应 98
3.2.1 外扩散限制时的表观反应速率 98
3.2.2 外扩散有效因子 100
3.2.3 外扩散对复杂反应影响的描述 103
3.3 内扩散对反应速率的限制效应 107
3.3.1 液体在载体微孔内的扩散 107
3.3.2 颗粒内扩散-反应的基本关系式 109
3.3.3 一级反应的内扩散限制 111
3.3.4 零级反应的内扩散限制 117
3.3.5 M-M型反应的内扩散限制 121
3.3.6 表观梯勒模数 125
3.3.7 复杂反应内扩散有效因子的求取 126
3.4 内外扩散同时存在时的限制效应 128
3.5 扩散影响下的表观动力学特性 131
3.5.1 表观反应级数 131
3.5.2 表观活化能 133
3.5.3 表观稳定性 134
重点内容提示 138
习题 139
第4章 生物反应器的操作模型 142
4.1 操作模型概论 142
4.1.1 分类 142
4.1.2 基础方程 144
4.1.3 操作参数 145
4.2 分批式操作的搅拌槽式反应器（BSTR） 147
4.2.1 基本操作模型 147
4.2.2 酶催化反应过程的反应时间 148
4.2.3 细胞反应过程的反应时间 151
4.2.4 分批操作的最优反应时间 155
4.2.5 分批操作反应器的有效体积 156
4.3 连续操作的搅拌槽式反应器（CSTR） 157
4.3.1 基本操作模型 157
4.3.2 酶催化反应的单级CSTR 158
4.3.3 细胞反应的单级CSTR 160
4.3.4 有细胞循环的单级CSTR 168
4.3.5 多级CSTR串联 170
4.4 连续操作的管式反应器（CPFR） 173
4.4.1 基本操作模型 173
4.4.2 酶催化反应时的CPFR 175
4.4.3 CPFR与CSTR相串联的操作模型 178
4.4.4 带细胞循环的CPFR操作模型 179
4.5 流加操作反应过程模型（FBC） 183
4.5.1 基本操作模型 183
4.5.2 恒速流加 186
4.5.3 指数流加 188
4.5.4 反复流加 190
4.6 反应-分离耦合操作模型 192
4.6.1 反应与透析相耦合 192
4.6.2 反应与过滤相耦合 196
4.6.3 反应与萃取相耦合 197
4.7 连续操作生物反应器的动态特性 198
4.7.1 环境阶跃变化时CSTR的动态特性 198
4.7.2 CSTR的稳定性分析 202
4.7.3 混合种群培养时CSTR的动态特性 207
重点内容提示 208
习题 209
第5章 生物反应器的传递与混合特性 214
5.1 反应流体的流变与剪切特性 214
5.1.1 流体的流变模型 214
5.1.2 影响反应液流变特性的因素 217
5.1.3 流体的剪切作用 219
5.2 氧的传递特性 224
5.2.1 细胞反应中氧的传递过程 224
5.2.2 气-液相间氧的传递模型 226
5.2.3 细胞反应过程耗氧与供氧的动态关系 228
5.2.4 影响氧传递速率的因素 233
5.2.5 KLα的经验关联 237
5.2.6 KLα的实验测定 238
5.2.7 细胞团内的氧传递 242
5.3 热量传递特性 244
5.3.1 细胞反应过程的热平衡 244
5.3.2 传热系数的求取 247
5.4 混合过程特性 249
5.4.1 概论 250
5.4.2 理想流动反应器的宏观混合模型 251
5.4.3 非理想流动反应器的宏观混合模型 254
5.4.4 微观混合的特性 258
重点内容提示 262
习题 262
第6章 生物反应器的设计与放大 265
6.1 生物反应器概论 265
6.1.1 生物反应器的特点 265
6.1.2 生物反应器的分类 266
6.1.3 生物反应器的设计要求 268
6.2 机械搅拌槽式生物反应器 268
6.2.1 反应器的结构 269
6.2.2 搅拌器的类型 271
6.2.3 搅拌功率的计算 272
6.3 气体搅拌塔式生物反应器 278
6.3.1 鼓泡塔反应器 278
6.3.2 气升式反应器 280
6.4 固定床和流化床生物反应器 284
6.4.1 固定床反应器概述 284
6.4.2 填充床反应器 285
6.4.3 滴流床及反应器 290
6.4.4 固态发酵反应器 291
6.4.5 流化床反应器 295
6.5 膜生物反应器 297
6.5.1 膜生物反应器的分类 297
6.5.2 膜生物反应器的操作特性 300
6.6 动植物细胞培养生物反应器 302
6.6.1 动物细胞培养反应器 302
6.6.2 植物细胞培养反应器 305
6.6.3 微藻培养反应器 307
6.7 生物反应器的放大 307
6.7.1 经验放大法 308
6.7.2 其它放大方法 314
重点内容提示 316
习题 316
主要符号一览表 318
部分习题参考答案 320
参考文献 323
索引 325