Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Стехиометрия и энергетика метаболических превращений
Стехиометрия клеточного роста и образования продуктов метаболизма

Хотя рост клеток представляет собой чрезвычайно сложный и изящный процесс, он, естественно, подчиняется законам сохранения материи. В ходе метаболических процессов в клетке перегруппировываются атомы углерода, азота, водорода, кислорода и других жизненно важных химических элементов, рассмотренных в гл. 2, но общее количество каждого из этих элементов, включенное в структуры клетки, в точности равно количеству, взятому клеткой из питательной среды. Кроме того, количество образующегося метаболита или выделившейся в процессе роста клеток теплоты часто пропорционально количеству поглощенного клеткой субстрата или количеству другого продукта метаболизма, например СO₂. В этом разделе мы рассмотрим некоторые достаточно жесткие ограничения, налагаемые на баланс веществ, а также ряд полезных приближенных эмпирических стехиометрических соотношений. Как мы увидим, эти стехиометрические аспекты имеют самое непосредственное отношение к проблемам биохимической технологии, где они должны учитываться при решении самых различных вопросов от выбора состава питательной среды до выбора систем автоматизированного контроля и способа охлаждения биологических реакторов. Кроме того, как и в анализе любых реакторов, стехиометрические соотношения определяют материальный баланс веществ в биореакторе и позволяют наиболее эффективным и целенаправленным путем использовать специфику кинетики реакций (гл. 7).

РИС. 5.27. Схема путей метаболизма, ведущих к вторичным метаболитам. Жирными стрелками выделены катализируемые ферментами последовательности реакций, в результате которых образуются вторичные метаболиты. [Воспроизведено с разрешения из работы: Malik V. S., Microbial Secondary Metabolism, Trends Biochem. Sci., 5, 68 (1980).]