第2章细胞生长反应动力学学案.pptVIP

细胞形状 多方面影响：生长速率；承受剪切力；物质的传递 细胞大小 忽略细胞的固态本质（视为大分子溶质）；忽略胞内的生化反应；传质过程的独特性 初级代谢：与细胞的生长几乎平行，生长偶联型产物(对环境条件变化敏感性小) 次级代谢：避免代谢产物的积累造成不利，产生有利于细胞生存的代谢类型，与细胞生长不平行，非生长偶联型产物(对环境条件变化敏感) 2.6　描述细胞群体生长动力学的分离模型 2.6.1　描述细胞生理特性变化的分离模型 2.6.2　描述细胞形态变异的分离模型 2.6.3　描述重组菌细胞生长的分离模型 * * * * 一般来说，每克细胞干重的微生物中含0.46 g 碳元素。 但因微生物种类和底物种类的改变而改变。 细菌典型的化学式可表示为: CH1.8O0.5N0.2 * * * 不同的角度看细胞生长过程，可得到不同的细胞生长动力学类型。 * * Substrate-limited AND substrate inhibition 辨明 底物限制 和 底物抑制 的不同。 Monod方程在形式上与M-M方程相似，但意义有很大的不同。 1）细胞生长是自催化的过程，催化剂的量是在不断改变（繁殖或死亡）的。而酶反应过程中酶的总量认为是恒定的。 Microorganisms, inoculated into a suitable growth medium, will grow at a rate which is the maximum possible under the given conditions. During their growth the environment will change but if the conditions remain favourable growth will continue until one of the essential substrates is depleted. If all other nutrients are available in excess this substrate is called the growth-limiting substrate. The growth rate of a given species of bacterium growing on a single limiting nutrient can be estimated from the empirical equation presented by Monod (Mitchell, 1972). This equation relates the rate of uptake of that substrate to its concentration in the growth medium. It assumes that all other substrates and nutrients are present in excess and it further assumes that the products of the reaction do not accumulate sufficiently to inhibit the fermentation * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 对数生长期 (Exponential Growth Phase) 延滞期结束后，微生物适应了新的环境，其生长过程进入倍增生长的过程，生物量或微生物的数目随着分裂周期而倍增。 对数生长速率方程符合一级动力学方程 with X = X0, at t =tlag = constant 积分得到, 对数生长的特征是：在半对数坐标系中，以lnX 对 t 作图,得到一条直线。 * 细胞的倍增时间: t t lnX X 稳定期 在稳定期时,细胞的净生长速率为0, 即生长速率 = 死亡速率 但是在稳定期时，细胞仍保持着代谢活力并合成次级代谢产物, （非偶联型代谢产物）。 死亡期 在稳定期结束时，随着营养物耗竭，或者是有害代谢副产物的积累，导致细胞的生长进入死亡期。 d[X]/dt=(μ-kd)[X]=0 * 细胞的死亡速率一般遵循一级反应动力学 积分得到, where, Xv 活细胞浓度 XS是稳定期时的细胞浓度 * 3.2 影响细胞反应速率的主要环境因素 营养物质 温度 pH 溶解氧 渗透压 水分 压力 光线 第四节 底物消耗和产物生成动力学 相关模型（基质的分解代谢产物，如乙醇、乳酸） 部分相关模型（柠檬酸、氨基酸） 非相关模型（抗生素、微生物毒素） 4.1 代谢产物生成动力学 1） 相关模型（生长偶联型） 产物的生成