Материально-энергетический баланс и кинетика роста клеточных популяций : На примере микроорганизмов

• Автор: Минкевич, Игорь Георгиевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 243 с. : ил.

| Президиум ВАК России
г !решение ОТ " $ " ^ !$$$Г.,
присудил ученую степень ДОКТОРА]

Начальникдшравления ВАК России

ОБЩЕЕ ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПИСАНИЯ
МАТЕРИАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА РОСТА КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР
2.1. Введение
2.2. Элементный баланс роста клеточных популяций
2.3. Понятия Ф-базиса и редоксона
2.4. Термодинамика баланса вещества и энергии при прохождении химических реакций
2.5. Баланс и термодинамика химических реакций в Ф-базисе
2.6. Характеристики клеточной биомассы в Ф-базисе
2.7. Энергетика метаболизма в Ф-базисе
ГЛАВА 3. ТЕОРИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
БАЛАНСА КЛЕТОЧНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ
3.1. Потоки редоксонов в метаболизме и их связь с переносчиками энергии. Парциальные обмены
3.2. Система уравнений материально-энергетического баланса
3.3. Эффективность роста биомассы и образования продуктов метаболизма
3.4. Модификации системы парциальных обменов
3.5. Верхний предел выхода биомассы и продуктов метаболизма
3.6. Энергетическая эффективность роста фотосинтезирующих бактерий
3.7. Ионный баланс роста клеточных культур. Обоснование
бистата
3.8. Приложения теории материально-энергетического баланса
ГЛАВА 4. МЕТОД БАЛАНСА В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
КИНЕТИКЕ МИКРОБНЫХ КУЛЬТУР
4.1. Объекты и методы исследования
4.2. Соотношение тепловыделения и потребления кислорода при
росте микроорганизмов
4.3. Энергетические и кинетические характеристики микробных
культур при лимитировании и ингибировании их роста
4.4. Влияние температуры на рост культур дрожжей
4.5. Двойное лимитирование роста микроорганизмов
ГЛАВА 5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОПУЛЯЦИЙ КЛЕТОК
ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ
5.1. Постановка задачи
5.2. Временной масштаб переходных процессов в непрерывных
культурах. Изохроны
5.3. Динамика бистата
5.4. Базовая распределенная модель роста клеточных популяций
5.5. Исследование решений распределенной модели, учитывающей
возраст клеток
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
нения обоих этих аргументов зависят от потоков частиц, причем по-разному (см. (2.4.1) и (2.4.2)).
Для одной системы из (2.4.4) и (2.4.12), полагая Y = S, получаем:
J, + Е("ГЧ" -«"')=т-f +2>*^ С-4-14»
Из (2.4.1) и (2.4.14):
Сделанный нами вывод соотношений (2.4.14) и (2.4.15) говорит о том, что они справедливы для гомогенных систем без каких-либо ограничений. С другой стороны, общепринятая интерпретация члена Т dS/dt как скорости теплопередачи, а цк dNk/dt как переноса энергии с потоком массы в общем случае некорректна, так как члены левой и правой частей (2.4.14) не обязаны быть равны друг другу по отдельности. Если выполняются условия (2.4.8), то существует обобщенная энтальпия (2.4.11), для которой мы получили:
(2А16)
dt dt dt
Обобщенная свободная энергия. Эта величина введена нами для случая, когда, кроме (2.4.8), имеет место Т = const (при нарушении хотя бы одного из этих условий ее ввести невозможно). Обобщенная свободная энергия G равна G = U + W(x)- TS + const. Скорость ее изменения равна
= (2.4.17)

Отсюда следует, что цк = dG/8Nk при условиях (2.4.8) и Г = const. Это существенно расширяет диапазон существования равенства /xk=dGjdNk по сравнению с обычным требованием fl = const. Для случая, когда существует потенциал для части сил не зависящий от остальных координат
х<2>, нами введена «усеченная» обобщенная свободная энергия G(1) = U + 1е(х®)- TS + const, для которой
dG^ vp dNk . dXjt2) ,
= 5>к-^ + Е/,®-^- (2.4.18)
dt k dt ft dt