Заключение

Как мы упоминали во введении к настоящей главе, конечной целью изучения кинетики клеточного роста является математическое количественное описание совместного влияния генетической природы организмов и среды на скорости процессов, осуществляющихся в популяции этих организмов. В настоящее время мы располагаем целым рядом частных моделей, одни из которых учитывают незначительные генетические изменения, другие — небольшие отклонения в составе среды, а третьи описывают гетерогенность клеток культуры. Учитывая ограниченную применимость каждой из таких моделей, специалист в области биохимической технологии должен прежде всего четко определить предполагаемую сферу использования данной кинетической модели и в соответствии с этим придать ей необходимую форму и глубину.

Громадные успехи фундаментальных биологических наук и вычислительной техники в будущем позволят создать более надежные, более глубокие и более механистические модели кинетики клеточного роста.

В этой главе мы изучили зависимости между ростом биомассы, утилизацией субстрата и образованием продуктов жизнедеятельности клеток. Экспериментальные данные помогли нам выяснить основные характеристики роста популяций клеток и филаментозных организмов. Мы рассмотрели также математические модели роста популяций микроорганизмов, необходимые для анализа и проектирования технологических процессов с их участием.

Гл. 9 посвящена вопросам расчета, проектирования и анализа различных биологических реакторов периодического и непрерывного действия; при обсуждении этой темы мы будем опираться в основном на рассмотренные в настоящей главе математические выражения, описывающие скорость процессов.

Прежде чем перейти к анализу биологических реакторов, нужно изучить кинетику еще одного класса явлений, а именно процессов транспорта в макроскопических системах. Здесь мы имеем в виду транспорт кислорода, хлора и других газов в жидкостях, использующийся, например, при аэрации и хлорировании. Такие транспортные явления в основе своей тесно связаны с характерными для биореакторов процессами естественной или вынужденной конвекции. Последние в свою очередь невозможно рассматривать без учета потребляемой биореактором мощности. Транспортные явления необходимо учитывать к при масштабировании биореакторов. В стерилизации и других процессах биохимической технологии большую роль играет также теплообмен. Все эти проблемы и ряд других вопросов мы рассмотрим в следующей главе.

Вопросы для самоконтроля.

1. Охарактеризуйте особенности идеального реактора периодического действия для изучения кинетики клеточного роста.

2. Охарактеризуйте идеальный проточный реактор с полным перемешиванием (ПРПП)

3. Опишите уравнение Моно для кинетики клеточного роста микроорганизмов в естественных системах и промышленных процессах.

4. Опишите кинетику сбалансированного роста процессов утилизации субстрата, образования продуктов метаболизма и биомассы в культурах клеток.

5. Охарактеризуйте влияние эндогенного метаболизма и метаболизма поддержания на кинетику клеточного роста

6. Какие уравнения кинетики клеточного роста Вам известны? Проведите сравнительный анализ данных уравнений с выражением предложенным Моно.

7. Перечислите параметры среды, влияющие на кинетику клеточного роста.

8. Опишите особенности фаз роста клеток в реакторах периодического действия.

9. Охарактеризуйте кинетику клеточного роста в переходном состоянии.

10. Дайте характеристику неструктурной модели клеточного роста в периодических процессах.

11. Опишите особенности роста филаментозных организмов

12. Дайте характеристику структурной модели клеточного роста.

13. Охарактеризуйте компартментальные модели

14. Опишите кинетику процессов утилизации субстрата, образования продуктов метаболизма и биомассы в культурах клеток при использовании компартментальной модели

15. Опишите кинетику процессов утилизации субстрата, образования продуктов метаболизма и биомассы в культурах клеток.

16. Проведите анализ кинетики процессов утилизации субстрата, образования продуктов метаболизма и биомассы в культурах клеток.

17. В чем заключается необходимость моделирования клеточного роста при оптимизации биотехнологического процесса.

18. Опишите кинетику процесса утилизации субстрата, образования продуктов метаболизма и биомассы в культурах клеток.

19. Опишите кинетику образования популяциями клеток продуктов метаболизма, которая может быть описана аналогично росту клеточных популяций.

20. Опишите химически структурированные модели кинетики образования продуктов жизнедеятельности клеток

21. Охарактеризуйте особенности сегрегированных моделей кинетики клеточного роста и образования продуктов метаболизма.

22. Опишите кинетику тепловой гибели клеток и спор при утилизации субстрата, образования продуктов метаболизма и биомассы в культурах клеток.