Почему большое D вымывает культуру?

Клетки растут не быстрее μ(S0) < μmax. Если сосуд промывают быстрее, X′ остаётся отрицательным и биомасса уходит скорее, чем производится.

Это то же самое, что логистический рост в колбе?

Нет. Закрытая культура без потока выходит на ёмкость, заданную начальным субстратом. Хемостат — открытая система, стационар задают D и S0.

Что такое продуктивность DX?

Это биомасса в оттоке за единицу времени. Больше D — больше проток, но меньше остаточный X; произведение DX обычно максимально при промежуточном разбавлении до вымывания.

Хемостат и рост по Моно

Q: Это то же самое, что логистический рост в колбе?

Нет. Закрытая культура без потока выходит на ёмкость, заданную начальным субстратом. Хемостат — открытая система, стационар задают D и S0.

Q: Что такое продуктивность DX?

Это биомасса в оттоке за единицу времени. Больше D — больше проток, но меньше остаточный X; произведение DX обычно максимально при промежуточном разбавлении до вымывания.

Непрерывная культура: удельная скорость роста по Моно μ(S), разбавление D, порог вымывания, выход и продуктивность DX(D).

Разбавление и подача

Разбавление D0.35 /h

Подача субстрата S01 g/L

Кинетика

μmax1 /h

Ks0.2 g/L

Выход Y0.5

Начальное состояние

S(0)0.25 g/L

X(0)0.18 g/L

Пресеты

Поднимите D выше Dw: X падает к 0, S возвращается к S0. Продуктивность DX максимальна при промежуточном разбавлении до вымывания.

Горячие клавиши

Пробел или Enter — пуск / пауза
P — пауза / продолжить
R — сброс

Измеренные величины

S0.250 g/L

X0.180 g/L

μ(S)0.556 /h

D_w0.833 /h

S*0.108 g/L

X*0.446 g/L

D X0.063 g/(L·h)

Вымываниенет

Поднимите D выше Dw — культура вымывается: X → 0, S → S0. Золотая точка на P(D) — максимум стационарной продуктивности; голубой квадрат — живой урожай DX.

О модели

В проточном культиваторе биомасса может устойчиво держаться или быть вымыта потоком. Хемостат: скорость разбавления D, концентрация субстрата на входе S0, биомасса X, выход Y. Рост по Моно μ(S) = μmax S/(Ks + S); балансы S′ = D(S0 − S) − μ(S)X/Y и X′ = (μ(S) − D)X. Вымывание при D > μ(S0) = μmax S0/(Ks + S0): тогда X* = 0, S* = S0. Ниже порога S* = D Ks/(μmax − D), X* = Y(S0 − S*). Продуктивность оттока DX(D) максимальна при промежуточном D до вымывания. Перемешивание полное, один лимитирующий субстрат.

Для кого: Микробиология и биопроцессы: непрерывная культура, кинетика Моно, вымывание.

Ключевые понятия

хемостат
кинетика Моно
скорость разбавления
вымывание
выход по биомассе
продуктивность
стационарное состояние

Как это работает

Перемешанный хемостат: разбавление D, подача S0, биомасса X, выход Y. Рост Моно μ(S)=μmax S/(Ks+S). Баланс S′=D(S0−S)−μ(S)X/Y и X′=(μ(S)−D)X. Вымывание при D ≥ Dw=μ(S0)=μmax S0/(Ks+S0) — тогда **X*=0, S*=S0. Ниже порога и при μmax>D: S*=D Ks/(μmax−D), X*=Y(S0−S*). Живая продуктивность P=DX; кривая P(D)=D X*(D)** имеет максимум до вымывания.

Основные формулы

S' = D (S0 − S) − μ(S) X / Y X' = (μ(S) − D) X

μ(S) = μmax S / (Ks + S)

D_w = μ(S0) = μmax S0 / (Ks + S0); если D ≥ D_w, то X* = 0, S* = S0

Если D < D_w и μmax > D: S* = D Ks / (μmax − D), X* = Y (S0 − S*)

Часто задаваемые вопросы

Почему большое D вымывает культуру?: Клетки растут не быстрее μ(S0) < μmax. Если сосуд промывают быстрее, X′ остаётся отрицательным и биомасса уходит скорее, чем производится.
Это то же самое, что логистический рост в колбе?: Нет. Закрытая культура без потока выходит на ёмкость, заданную начальным субстратом. Хемостат — открытая система, стационар задают D и S0.
Что такое продуктивность DX?: Это биомасса в оттоке за единицу времени. Больше D — больше проток, но меньше остаточный X; произведение DX обычно максимально при промежуточном разбавлении до вымывания.

Близкие темы рядом (в том числе из смежных разделов) — или все 50 в «Биофизика, жидкости и геонауки».

Вся категория →

НовоеУниверситет / научные