關于細胞反應動力學第1頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第二章細胞反應動力學第2頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第一節

細胞反應概論第3頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三一、發展歷史19世紀以前1857年Pasteur一戰期間1933年1945年1954年White自然發酵酒精發酵由yeast引起丙酮丁醇、甘油發酵搖瓶培養法青霉素發酵補料操作第4頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三二、微生物細胞的性質第5頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三三、細胞反應過程的主要特征反應主體為細胞：催化劑；微型反應器復雜的酶催化體系

酶催化反應細胞反應反應式機理式差別反應過程復雜經驗式第6頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三四、模型的簡化真實情況多相體系（氣液固）細胞多組分細胞生長不均一簡化模型均一化模型：細胞和基質均視為液相均衡生長模型：細胞各組分按相同比率增加確定論模型：忽略個體差異，取平均值。第7頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第二節

細胞反應計量學第8頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三一、細胞濃度的測定測定細胞數目測定細胞重量第9頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三1、測定細胞數目比濁法計數器計數法活菌平板計數法第10頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三比濁法分光光度計菌懸液只適用于顏色淺、懸浮顆粒極少、細胞沉降慢的發酵液。第11頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三計數器計數法顯微鏡血球計數器（酵母、霉菌孢子）細菌計數器（細菌）活菌數（亞甲基藍）不適用于霉菌、放線菌第12頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三活菌平板計數法無菌生理鹽水稀釋、涂布不適用于絲狀菌慢第13頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2、測定細胞重量細胞干重稱量法細胞堆積容積測量法細胞組成成分分析法第14頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三細胞干重稱量法DCW（drycellweight）>100度適用于絲狀菌必須清除發酵液中非細胞固體物質第15頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三細胞堆積容積測量法錐形刻度管離心第16頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三細胞組成成分分析法蛋白質、DNA、RNA在細胞中的含量比例不得隨時間變化第17頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三二、得率系數Y對基質的細胞得率Yx/s對基質的產物得率Yp/s定義式微分（瞬時）得率系數宏觀（總）得率系數第18頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三三、絕對速率和比速率細胞比生長速率基質比消耗速率產物比合成速率第19頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第三節細胞反應動力學

的非結構模型第20頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三一、細胞生長曲線遲滯期指數生長期減速期靜止期衰亡期第21頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三1、遲滯期適應階段新酶系的合成細胞數目基本不變，重量略有增加第22頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2、指數生長期營養物質充分達到最大比生長速率倍增時間第23頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三3、減速期基質濃度降低有害代謝產物積累第24頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三4、靜止期生長速率等于死亡速率達到最大細胞濃度死亡速率常數第25頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三5、衰亡期停止生長細胞濃度下降第26頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三二、影響比生長速率的因素1、基質濃度Monod方程Logistic方程第27頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三Monod方程基本假設均衡生長一種生長限制性基質細胞得率為常數第28頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三Logistic方程第29頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2、基質抑制基質抑制動力學（Andrew模型）最適基質濃度第30頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三3、產物抑制乙醇對酵母第31頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三4、溫度的影響動物細胞：31～39度植物細胞：25～30度最適生長溫度、最適生產溫度第32頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三5、pH的影響細菌：6.3～7.5放線菌：7～8霉菌、酵母：3～6乳酸菌、乙酸菌動物細胞：6.5～7.5植物細胞：5～6pH的控制第33頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三滅菌方法化學試劑滅菌射線滅菌過濾除菌熱滅菌三、滅菌動力學第34頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三對數死亡律（營養細胞）非對數死亡律（芽孢）第35頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三對數死亡律第36頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三非對數死亡律第37頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三溫度的影響第38頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三瞬時高溫滅菌(UTH)依據：熱死亡活化能>營養物質受熱分解活化能第39頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第四節底物消耗與

產物生成動力學第40頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三一、底物消耗動力學

1、僅用于細胞生長第41頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三比消耗速率和比生長速率的關系第42頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2、用于細胞生長和維持代謝最大細胞得率（理論細胞得率）細胞維持系數第43頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三最大細胞得率和實際細胞得率的關系第44頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三3、用于細胞生長、維持和產物合成第45頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三二、細胞反應中氧的傳遞難溶氣體氧的傳遞的重要性在常壓和25℃時，空氣中的氧在純水中的飽和溶解度為0.25mol/m3

工業發酵常用的微生物的比呼吸速率約為0.1~0.4kg(O2)/[hr?kg(干細胞)]第46頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三攝氧率OUR、呼吸強度第47頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三三、產物合成動力學初級代謝產物次級代謝產物第48頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三Gaden模型相關模型（基質的分解代謝產物，如乙醇、乳酸）部分相關模型（檸檬酸、氨基酸）非相關模型（抗生素、微生物毒素）第49頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三1、相關模型產物的生成與細胞生長相關，保持同步。最大值出現在同一時刻。第50頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2、部分相關模型當細胞生長達到一定程度后產物開始合成。第51頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三3、非相關模型產物生成與細胞生長無直接聯系。細胞生長時無產物積累。細胞停止生長后產物開始大量合成。第52頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三4、特殊的產物：二氧化碳呼吸熵（respiratoryquotient）第53頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第五節

細胞反應動力學的結構模型第54頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2.5.1分室模型第55頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三2.5.2控制模型細胞在消耗某一特定底物進行反應時，必定會存在某一特定的關鍵酶，它是細胞消耗某一特定底物進行反應的瓶頸。第56頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第57頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期三第六節

描述細胞群體反應動力學

的分離模型第58頁，講稿共62頁，2023年5月2日，星期