Русский
!

Presentations

Dependence of microbial; biomass yield on bioenergetic parameters of cell metabolism during growth on various substrates

Minkevich I.G.

G. K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, Russian Academy of Sciences

Выход биомассы из субстрата – источника вещества и энергии, то есть, отношение количества образованной биомассы к количеству потребленного клетками субстрата, является стехиометрической величиной, оценивающей эффективность конверсии субстрата в биомассу. Это интегральная величина, описывающая биоэнергетику роста. Выход является наиболее адекватной оценкой эффективности роста, когда количества биомассы и субстрата выражены в редоксонах (RO) — универсальных единицах восстановленности.

Выход биомассы зависит от интегральных биоэнергетических параметров больших частей метаболизма — парциальных обменов. В данной работе рассмотрен аэробный рост микроорганизмов. На основе баланса редоксонов выделены два парциальных обмена — конструктивный, конвертирующий вещество субстрата в биомассу, и энергетический, обеспечивающий конструктивный обмен и расходы на поддержание клеток необходимым количеством макроэргических связей (МЭС). Конструктивный обмен, в свою очередь, разделен на две части – передний и стандартный конструктивные обмены. Введено понятие узловых метаболитов, находящихся на границе переднего и стандартного конструктивных обменов. Стандартный конструктивный метаболизм конвертирует узловые метаболиты в вещество биомассы и не зависит от вида субстрата роста. Передний конструктивный метаболизм конвертирует субстрат в узловые метаболиты и существенно зависит от субстрата роста. Сформулирована система уравнений, описывающих баланс RO и сопряженный с ним баланс МЭС для всех парциальных обменов. Решением этой системы выход биомассы выражен через параметры парциальных обменов. Отношение МЭС/RO для стандартного конструктивного обмена найдено по многочисленным данным для роста микроорганизмов на глюкозе. Эти данные пока-зывают одно и то же значение выхода из глюкозы при росте самых различных организмов в оптимальных условиях. Остальные отношения МЭС/RO найдены с помощью пакета программ GenMetPath, разработанного нами для синтеза метаболических путей из отдельных реакций, когда заданы исходный субстрат и конечные продукты метаболического пути.

Этот подход является инструментом для предсказания выхода биомассы при росте на заданном субстрате. Проверка на примере роста дрожжей на этаноле показала высокую степень соответствия теории и эксперимента.

© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533