год издания — 1990, кол-во страниц — 296, ISBN — 5-06-000645-X, тираж — 11000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 330 гр., издательство — Высшая школа

цена: 700.00 руб

Сохранность книги — хорошая

Р е ц е н з е н т ы:
каф. микробиологии (зав. каф. — проф. Ленцнер) и лаборатория биоорганической химии (зав. лаб. — доц. Я. Ярв) Тартуского ГУ
акад. АН ЧСФР, проф. К. Мартинек

Формат 60x88 1/16. Бумага офсетная №2. Печать офсетная

Изложены основы и методы анализа кинетики микробиологических процессов. Детально рассмотрены аналитические модели клеточного роста, кинетические закономерности роста микробных популяций в различных режимах, методы определения кинетических параметров процессов. Дан количественный анализ факторов, осложняющих рост микроорганизмов, и проиллюстрированы возможности применения компьютерного анализа для исследования закономерностей микробной кинетики.

…В настоящее время количественная микробиология, основанная на химико-кинетическом моделировании процессов микробного роста, является активно развивающейся областью биокинетики, имеющей много интересных фундаментальных и практических приложений.

Изучение кинетических основ микробиологических процессов широко представлено в учебных планах химико-биологических факультетов университетов и ряда технологических вузов. Однако до настоящего времени в учебной литературе отсутствует сколько-нибудь полное и последовательное изложение количественных основ роста и развития микробных популяций. Данное учебное пособие призвано восполнить этот пробел. Основой для написания этой книги послужили исследования, проводимые в Московском университете, а также курсы лекций, читаемых на химическом и биологическом факультетах.

Курс рассчитан на читателей, владеющих основами дифференциального и интегрального исчислений в объёме общих курсов математического анализа вузов. Основная задача книги-изложение кинетических закономерностей, наблюдаемых при росте микробных популяций, с целью дать экспериментатору достаточно простые и надёжные методы, позволяющие выявить наиболее характерные особенности исследуемого процесса (например, истощение субстрата, ингибирование роста культур избытком субстрата или продуктом, лизис и др.).

В первую очередь внимание было обращено на анализ кинетических закономерностей автокаталитического роста микробных популяций в закрытых системах при периодическом культивировании. Дано кинетическое обоснование зависимости роста микроорганизмов от концентрации лимитирующего субстрата, рассмотрен ряд механистических моделей, позволяющих получить уравнение роста популяции на основе использования современных представлений о механизмах конверсии генетической информации при биосинтезе белка и нуклеиновых кислот (синтез ключевых метаболитов, репликация, транскрипция, трансляция). Сделан анализ абсолютных скоростей роста популяции с выявлением предельных и наиболее типичных, «средних», скоростей роста микроорганизмов. Была предпринята попытка связать изучаемые кинетические параметры с конкретными молекулярно-биологическими процессами, протекающими в живой микробной клетке.

Значительное внимание в книге уделено анализу интегральных кинетических кривых роста микробных популяций с учётом различных осложняющих факторов. Рассмотрены проблемы кинетической дискриминации механизмов ингибирования, обсуждены механизмы процессов, приводящих к появлению на кинетической кривой роста периодов индукции.

Изложена кинетическая теория роста популяций микроорганизмов при непрерывном культивировании в проточных системах. Как и для периодического культивирования, основное внимание обращено на кинетическое описание процессов с осложняющими факторами.

Использование методов кинетического моделирования с помощью ЭВМ позволяет на качественно новом уровне решать ряд вопросов кинетической микробиологии. В данной книге обсуждаются принципы кинетического моделирования роста микроорганизмов, на основе использования методов численного интегрирования дан ряд качественных подходов, позволяющих идентифицировать особенности роста популяции; рассмотрены кинетические модели роста с учётом лизиса клеток, проблемы моделирования развития смешанных и симбиотрофных культур; анализируются закономерности роста фотосинтезирующих микробных популяций.

Методы анализа по мере возможности иллюстрируются литературными данными или данными, полученными авторами книги.

Весьма полезным представляется наличие в учебном пособии задач, что поможет читателю лучше понять теоретические и практические аспекты кинетики роста микробных популяций…

ПРЕДИСЛОВИЕ
Авторы

Предисловие	3
Введение	5

Г Л А В А 1
КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РОСТА КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМОВ	7

1.1. Зависимость скорости роста культур микроорганизмов от
концентрации лимитирующего субстрата. «Макроскопический» подход	9
1.1.1. Простейшая схема взаимодействия клетки с субстратом	9
1.1.2. Схема с равновесным «насыщением» клеток микроорганизма
субстратом	11
1.1.3. Схема с необратимой трансформацией субстрата в клетке	13
1.1.4. Упрощённые методы анализа кинетики и механизмов
автокаталитического роста микроорганизмов. Метод малого
параметра	19
1.1.5. Репликация, транскрипция, трансляция в кинетике роста
микробной культуры	25
1.2. Зависимость скорости роста культур микроорганизмов от
концентрации лимитирующего субстрата. «Микроскопический» подход	31
1.2.1. Простейшая схема	31
1.2.2. Многостадийность трансформации субстрата	34
1.2.3. Многостадийность клеточного развития	35
1.2.4. Влияние процессов переноса на кинетику роста популяции	37
1.2.5. Старение клетки в процессе роста	39
1.2.6. Кинетика роста микробной клетки с ускорением	43
ДНК-зависимая стадия конверсии лимитирующего субстрата	44
ДНК-зависимый репликационный процесс	44
ДНК-зависимые как ферментативная, так и репликационная стадии	46
1.3. Пределы скорости роста культур микроорганизмов	48

Г Л А В А 2
ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНАЯ ФАЗА РОСТА КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМОВ	52

2.1. Определение параметров роста культуры	52
2.2. Многосубстрактные микробные процессы	56
2.3. Простейшие кинетические схемы	57
2.4. Обобщённая модель многосубстрактного микробного процесса	61
2.5. Многосубстрактность в кинетике роста M. thermoautotrophicum	64
2.6. Ингибирование и активация роста микроорганизмов	66
2.6.1. Общая схема действия обратимых эффекторов на кинетику
роста микроорганизмов	68
2.7. Влияние pH на кинетику роста микроорганизмов	71

Г Л А В А 3
ИНТЕГРАЛЬНАЯ ФОРМА УРАВНЕНИЯ РОСТА МИКРОБНОЙ ПОПУЛЯЦИИ	78

3.1. Замедление скорости роста культуры микроорганизмов при большой
плотности популяции	78
3.2. Интегральная форма уравнения роста культуры микроорганизмов	81
1. Рост в условиях первого порядка по субстрату	84
2. Рост в условиях нулевого порядка по субстрату	85
3.3. Приближённый метод анализа интегральной кинетической кривой
роста популяции микроорганизмов при больших глубинах конверсии
субстрата	87
3.4. Примеры анализа экспериментальных кривых роста популяции	91
3.5. Разностный метод анализа полных кинетических кривых роста
микроорганизмов	94
3.6. Кинетические механизмы ограничения клеточного роста	97
3.6.1. Кинетические модели роста микробной культуры с появлением
субпопуляции, потерявшей способность к размножению	98
Прогрессирующая некомпетентность	99
Запрограммированный отказ	101
3.6.2. Сравнение и дискриминация кинетических моделей
ограничения клеточного роста	103

Г Л А В А 4
ИНГИБИРОВАНИЕ РОСТА ПОПУЛЯЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ ИЗБЫТКОМ
СУБСТРАТА	107

4.1. Кинетические модели роста с ингибированием субстратом	107
4.1.1. Простейшая кинетическая схема	107
4.1.2. Двухстадийная кинетическая схема	109
4.1.3. Трёхстадийные кинетические схемы	110
4.2. Определение параметров роста популяции микроорганизмов в
экспоненциальной фазе при ингибировании процесса высокими
концентрациями субстрата	115
4.3. Анализ полной кинетической кривой роста	117

Г Л А В А 5
ИНГИБИРОВАНИЕ РОСТА ПОПУЛЯЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ
ПРОДУКТАМИ ФЕРМЕНТАЦИИ	122

5.1. Кинетические модели ингибирования продуктом	122
5.1.1. Ингибирование продуктом на стадии взаимодействия
субстрата с клеткой	122
5.1.2. Ингибирование продуктом на стадии деления клетки	127
5.1.3. Одновременное ингибирование продуктом обеих стадий	128
5.1.4. Трёхстадийная схема	130
5.1.5. Многостадийная схема	134
5.2. Анализ полных кинетических кривых роста	136
5.2.1. Конкурентное ингибирование продуктом реакции	136
5.2.2. Неконкурентное ингибирование продуктом	138
5.3. Определение механизма ингибирования из вида кинетической кривой
роста популяции микроорганизмов	140

Г Л А В А 6
ПЕРИОДЫ ИНДУКЦИИ НА КИНЕТИЧЕСКИХ КРИВЫХ
РОСТА МИКРООРГАНИЗМОВ	147

6.1. Трансформация пресубстрата в субстрат	148
6.2. Адаптационный процесс	150
6.3. Расходуемый ингибитор роста	153
6.4. Дискриминация механизмов и определение кинетических параметров	154

Г Л А В А 7
КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В РЕЖИМЕ
ХЕМОСТАТА	160

7.1. Неосложнённый рост	160
7.1.1. Определение параметров роста культуры из данных по
стационарным состояниям компонентов процесса	164
Изучение зависимости стационарной концентрации субстрата
от скорости разбавления	164
Изучение зависимости стационарной концентрации биомассы от
скорости разбавления и вводимой концентрации субстрата	165
7.2. Ингибирование субстратом	167
7.2.1. Стационарные уровни концентрации субстрата	168
7.2.2. Стационарные уровни концентрации биомассы и продукта
ферментации	171
7.3. Ингибирование продуктом	174
7.3.1. Конкурентное ингибирование продуктом	175
Стационарная концентрация субстрата	179
Стационарный уровень биомассы	180
7.3.2. Неконкурентное ингибирование продуктом	182
7.3.3. Ингибирование ионами водорода	185

Г Л А В А 8
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РОСТА МИКРОБНЫХ
ПОПУЛЯЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ	191

8.1. Численное интегрирование уравнения скорости роста микробной
популяции	192
8.1.1. Уравнение скорости роста в безразмерных переменных	194
8.1.2. Метод двойного зеркального отражения	196
Ингибирование субстратом	197
Ингибирование продуктом	198
8.2. Рост культуры при наличии процесса лизиса клеток	199
8.3. Кинетические закономерности репликации плазмид в растущей
популяции E. coli	201
8.3.1. Кинетическая модель роста микробной популяции	203
8.3.2. Кинетические закономерности роста числа плазмид	204
8.3.3. Кинетическая модель репликационных процессов в системе
с плазмидой	207
8.4. Культивирование фототрофных микроорганизмов	210
8.4.1. Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света в
плотностатном режиме	210
8.4.2. Периодическое культивирование фотосинтезирующих
микроорганизмов	221
8.4.3. Фотосинтезирующая культура в режиме хемостата	226
8.5. Симбиотические ассоциации микроорганизмов	229
8.5.1. Ассоциация двух микроорганизмов	230
8.5.2. Ассоциация трёх микроорганизмов	233
8.5.3. Симбиотическая метагенерирующая ассоциация	236

Г Л А В А 9
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ В МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ	249

9.1. Типы погрешностей измерений	249
9.2. Связь систематической и случайной погрешностей	250
9.3. Случайные погрешности. Нормальный закон распределений	251
9.4. Генеральная и выборочная совокупности. Расчёт среднего и
дисперсии по выборочным данным	255
9.5. Закон сложения случайных погрешностей	256
9.6. Оценка параметров генеральной совокупности на основании
выборочных данных. Методы интервального оценивания	258
9.7. Необходимое число измерений	263
9.8. Обнаружение промахов	264
9.9. Оценка точности результатов косвенных измерений	266
9.10. Оценка параметров линейной зависимости методами регрессионного
анализа	268

Заключение	271
Задачи	273
Ответы и решения	284
Литература	291
Предметный указатель	293

Книги на ту же тему

Саморегулируемые волны химических реакций и биологических популяций, Жижин Г. В., 2004
Математическая биофизика, Романовский Ю. М., Степанова Н. В., Чернавский Д. С., 1984
Химическая и биологическая кинетика: избранные труды: в 2 томах (комплект из 2 книг), Эмануэль Н. М., 2006
Термодинамика и кинетика биологических процессов: Проблемы неравновесной термодинамики, кинетики переходных процессов, экстремальные принципы, переходные процессы в живых системах, Зотин А. И., ред., 1980
Популяционная динамика лесных насекомых, Исаев А. С., Хлебопрос Р. Г., Недорезов Л. В., Кондаков Ю. П., Киселев В. В., Суховольский В. Г., 2001
Жизнеспособность популяций: Природоохранные аспекты, Сулей М., ред, 1989
Молекулярная и клеточная биофизика, Франк Г. М., ред., 1977
Биотехнология: что это такое?, Вакула В. Л., 1989
Теоретические основы биотехнологии древесных композитов: В двух кн. Кн. II: Ферменты, модели, процессы, Болобова А. В., Аскадский А. А., Кондращенко В. И., Рабинович М. Л., 2002
Ферментативные процессы в биотехнологии, Безбородов А. М., Загустина Н. А., Попов В. О., 2008
Молекулярная биотехнология. Принципы и применение, Глик Б., Пастернак Д., 2002
Микроорганизмы в биогеотехнологиях переработки сульфидных руд, Кондратьева Т. Ф., Булаев А. Г., Муравьев М. И., 2015
Энергетика ассимилирующей клетки и фотосинтез, Петров В. Е., 1975
Лекции по природоведческой микробиологии, Заварзин Г. А., 2004
Микробиология (с вирусологией и иммунологией). — 4-е изд., перераб. и доп., Пяткин К. Д., Кривошеин Ю. С., 1980
Микробиологические методы определения витаминов, Одинцова Е. Н., 1959
Бактерии Pseudomonas и Azotobacter как объекты сельскохозяйственной биотехнологии, Логинов О. Н., 2005
Микробиологический контроль активного ила биореакторов очистки сточных вод от биогенных элементов, Козлов М. Н., Дорофеев А. Г., Асеева В. Г., 2012
Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с растениями, 2005
Охотники за микробами, де Крюи П., 2001
Растительная клеточная стенка как динамичная система, Горшкова Т. А., 2007

elapsed time 0.030 sec

/Наука и Техника/Биология

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему