Материалы » Кометаболизм ЭДТА и глюкозы у бактериального штамма LPM-4 » Вычисление энергетического выхода роста штамма LPM-4

Вычисление энергетического выхода роста штамма LPM-4

Энергетический выход роста штамма LPM-4 вычисляли на основании теории материально-энергетического баланса роста микроорганизмов. Согласно этой теории доступными называются электроны, которые акцептируются свободным кислородом при окислении органического материала с образованием углекислого газа и воды. [29].

Содержание доступных электронов (ДЭ) в органических соединениях удобно выражать в расчёте на один атом углерода, то есть как степень восстановлености углерода (γ).

Для соединения СНрОnNq величина степени восстановленности углерода вычисляется по формуле:

g=4+p-2n-3q

Цифра 4 означает число ДЭ углеродного атома, к ней прибавляются ДЭ водорода, число которых равно числу p, приходящихся на один атом углерода. Из этой суммы вычитаются электроны энергетически обесцененные кислородом. Их число равно удвоенному числу атомов кислорода n , приходящихся на один атом углерода, так как у кислорода валентность равна - 2. Из полученной разницы вычитается утроенное число атомов азота q , так как валентность азота равна - 3, а энергетическое состояние электронов, связанных с азотом, не меняется в процессе роста.

Приведём уравнение количественной связи энергетического баланса с показателем материального баланса, как выход по субстрату Ys .

Энергетический выход (η) характеризует долю энергии субстрата, перешедшую в биомассу.

h = gв sв/ gs ss× Ys ,

где gв- восстановленность углерода в биомассе ;

gs- восстановленность углерода в субстрате ;

σs – доля (по массе) углерода в органическом субстрате;

σв – доля (по массе) углерода в биомассе;

gв sв/ gs ss - отношение энергосодержания равных по весу количеств биомассы и субстрата;

gв sв = 2, для бактерий не синтезирующих липиды;

Ys - выход клеток по массе, г/г;

Выход клеток по массе Y:

Yx/s = Х / S ,

где Х- концентрация биомассы, г/л;

S- количество потребленного субстрата, г/л.

Выход клеток по массе из ЭДТА (YЭДТА) рассчитывали как отношение биомассы, образованной из ЭДТА, к количеству потребленной ЭДТА. А выход клеток по массе из глюкозы рассчитывали как отношение биомассы, образованной из глюкозы, к количеству потребленной глюкозы.

Теоретический предел для энергетического выхода роста h=1, так как в биомассе не может быть больше энергии, чем в использованном субстрате.

Расчет величины η для ЭДТА:

С10Н16О8N2

γ= (4*10 +16- 2*8- 3*2) / 10= 3,4

М(ЭДТА)= 292

М(углерода) = 120

292 – 100%

120 – δ

δ = 0,410

γδ= 3,4* 0,410= 1,4

h = Us (γbδb / γ sδs) = Us (2/1,4)

Расчет η для глюкозы:

С6Н12О6 СН2О

γ= 4+2-2= 4

М(глюкоза) =180

М(углерода) = 72

180 – 100%

72 – δ

δ= 0,4

γδ= 4* 0,4= 1,6

η = Υs (2/1,6)


Фотосинтез
До сих пор мы рассматривали организмы, которые для обеспечения конструктивных процессов используют энергию химических связей органических или неорганических веществ. Другая большая группа организмов способна обеспечивать конструктивный метаболизм за счет световой энергии в процессе, который получил название фотосинтез. Итак, фотосинтез ...

Естествознание как особая форма знания. Всеобщий характер законов природы
Все, что окружает человека, есть материя в самых разных формах ее проявления. Совокупность проявлений материи образует единую систему – Вселенную. Развитие научного знания привело к представлению о глобальном единстве материальных миров. «Земной» атом совершенно не отличим от атома вблизи пределов наблюдаемой Вселенной, физические проц ...

Результаты и их обсуждение
Известно, что бактериальный штамм LPM-4 характеризуется уникальной потребностью в ЭДТА для роста клеток и не растет на средах в отсутствие ЭДТА. Совместную ассимиляцию ЭДТА и глюкозы штаммом LPM-4 можно рассматривать как процесс кометаболизма, при котором ЭДТА является ростовым субстратом, а глюкоза - косубстратом, ее метаболизм зависит ...