A mikroba szaporodás alapösszefüggései

Az előadások a következő témára: "A mikroba szaporodás alapösszefüggései"— Előadás másolata:

1 A mikroba szaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 FERMENTÁCIÓS FOLYAMATOK ÉS MŰVELETEK

2 ? 1 S 2 2A 4A 3 5 6 7 4B Mi kell egy termelő fermentációs folyamathoz?
BIM-BSc 2009 BIM SB 2001 Mi kell egy termelő fermentációs folyamathoz? TÖRZS OLTÓANYAG 1 S i TÁPANYAGOK 2 STERILEZÉS 2A KEVERÉS ANYAGÁTADÁS 4A ? REAKTOR 3 MÉRÉS SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS 5 ADATOK MATEMATIKAI MODELL 6 TERMÉK FELDOLGOZÁSI MŰVELETEK 7 LEVEGÕZTETÉS ANYAGÁTADÁS 4B

3 A VILÁG LEGKISEBB KÉMIKUSAI
BIM-BSc 2009

4 Saccharomyces cerevisiae
BIM-BSc 2009 Saccharomyces cerevisiae Vibrio cholerae E.coli Aszexuális gombanövekedés Mucor circenelloides

5 A mikroba szaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 1=X0*20 n=1 n=2 n=3 n=4 2=X0*21 4=X0*22 8=X0*23 16=X0*24 . n:a generációk száma X=X02n BINÁRISAN OSZTÓDÓ MIKROORGANIZMUS

6 A mikroba szaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 Sejtszám db/ml N, x a generációk száma Generációs idő - doubling time generation time Sejttömeg: sz.a. mg/ml, g/l,kg/m3 MONOD, 1942 μ: fajlagos növekedési sebesség

7 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 FAJLAGOS NÖVEKEDÉSI SEBESSÉG h-1

8 A mikroba szaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 Jacques Monod μ és a generációs idő kapcsolata: Ν : fajlagos szaporodási sebesség

9 Exponenciális növekedés X0=2 és μ=0,5
óra x VALÓSÁG

10 A mikroba szaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 x EXPONEN- CIÁLIS FÁZIS LAG SZAKASZ GYORSULÓ NÖVEKE- DÉSI SZAKASZ HANYATLÓ FÁZIS x0 t

11

12

13

14

15 A mikroba szaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 MI AZ OKA A HANYATLÓ FÁZISNAK? TÁPANYAG LIMITÁCIÓ TOXIKUS METABOLIT TERMÉK(EK) 3. HELYHIÁNY m mmax 2 KS Skritikus S MONOD- modell KRITIKUS KONCENTRÁCIÓ FOGALMA LIMITÁLÓ SZUBSZTRÁT

16 m mmax 2 KS Skritikus S

17 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 MELYIK S LESZ LIMITÁLÓ S ??? m mmax KSC SkrC S0C C-forrás ~ ~ FERM.IDEJE KSN SkrN S0N N-forrás KSO SkrO S0O O2 KSV SkrV S0V VITAMIN-forrás LIMITÁLÓ SZUBSZTRÁT FOGALMA

18 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009

19 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 L I M I T Á L Ó S Z U B S Z T R Á T R A K I T E R J E S Z T É S HOZAM: MINDÍG IGAZ: Exponenciális és Hanyatló fázisban: megoldható diffegy.rendszer MONOD-modell egyenletei

20 MONOD modell-család BIM-BSc 2009 SZUBSZTRÁT INHIBÍCIÓ

21 MONOD modell-család BIM-BSc 2009

22 MONOD modell-család BIM-BSc 2009

23 GAEDEN-féle termékképződési típusok
MONOD modell-család x P μx μP Primer anyagcsere termék Szekunder anyagcsere termék profázis idiofázis t GAEDEN-féle termékképződési típusok

24 TERMÉKKÉPZŐDÉS KINETIKAI LEÍRÁSA
MONOD modell-család BIM-BSc 2009 TERMÉKKÉPZŐDÉS KINETIKAI LEÍRÁSA LUEDEKING – PIRET MODELL I: 0 és  = növekedéshez kötött termékképzõdés II:  = 0 és 0 növekedéshez nem III: 0 és 0 vegyes típusú fermentáció.

25 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 TÁPOLDATOK, TÁPTALAJOK HOZAMKIFEJEZÉS ÁLTALÁNOSITÁSA

26 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 C-forrás és hasznosulás Mire forditódik a C-forrás? beépülés energiatermelés Eredő hozam szénhozam energiahozam

27 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 Irjunk fel egy anyagmérleget a beépülő szénre Sejttömeg C-tartalma Szubsztrát C-tartalma 0,46-0, % Glükóz:0,4

28 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 Termék mennyiségébõl becsülhető YE értéke EtOH élesztő, cukor AcOH A.aceti, alkohol NADH !!! Glükonsav A.suboxydans, glükóz Asszimilált Disszimilált Törzs Táptalaj szubsztrát hányad % % Streptococcus faecalis anaerob tenyészet komplett Saccharomyces cerevisiae komplett anaerob tenyészet aerob tenyészet Aerobacter cloaceae minimál 1,2,3,

29 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 ? NÖVEKEDÉS FENNTARTÁS -maintenance SEJTMOZGÁS OZMOTIKUS MUNKA RENDEZETTSÉG FENNTARTÁSA II.főtétel reszintézis

30 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 !!! modell

31 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 Fajlagos maintenance Koefficiens g/gh =h-1 Eredő hozamra:

32 Két grafikus ábrázolási módszer
μ

33 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 Oxidatív foszforilezés hatékonysága mol/gatom „P/O hányados” 3/1=3 NADH + H+ + 1/2O ADP H3PO NAD ATP H2O

34 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009

35 A mikrobaszaporodás alapösszefüggései
BIM-BSc 2009 RQ respirációs hányados C6H12O6 + 6O CO H2O RQmax = 1 2C2H5OH O CO H2O RQmax =4/6= 0,67 C6H12O C2H5OH + CO2 RQmax = RQmax =2/3= 0,67 2 CH3OH O CO H2O C2H2O4 + ½ O CO2 + H2O RQmax =2/ ½ = 4