杀菌剂存在下细菌生长的反应动力学模型的探讨

细菌的内部结构是非常复杂的,在相应细菌体内的反应也是错综复杂的.所以人们在研究生化反应时,往往是首先建立一个模型,然后再根据实验来验证.目前已知的模型有很多,但细菌在杀菌剂存在下的生长动力学模型还未见报道,本文对此进行了初步的研究和探讨. 1 杀菌反应动力学模型 因为细菌体内包含成千上万种酶,杀菌剂与各种酶的作用机理都各不相同,所以很可能是杀菌剂与细菌的作用包括了各种抑制模型.因此,文中是以米氏方程为依据,并在做了下面几点假定的基础上,推导出杀菌剂作用下的细菌生长动力学模型. 1.1 假定 A.细菌的生长为均衡式生长,因此描述细菌生长的惟一变量是细菌的浓度;B.细菌的生长只受培养基中一种基质及杀菌剂的限制;C.细菌的生长与灭亡同细菌体内酶的变化步骤一致,酶的失活即代表细菌的死亡;D.不考虑各种酶之间的差别,统一看作一种酶;E.可用酶的浓度代替细菌的浓度. 1.2 定义 (1)Nx:细菌质量的平均值(g/个);(2)cx:细菌质量浓度(g/mL);(3)cX:细菌的浓度cX=cx/Nx(个/mL); 1.3 动力学模型 E+SK+1K-1ESK+2E+P; (1.1) PK+3K-3E+Q; (1.2) EK+4D; (1.3) E+IK+5D. (1.4) 其中:E为细菌体内的酶;S为培养基中的限制性基质;ES为酶与基质反应的中间产物;P为酶与基质反应后生成的能够合成细菌体内各种成分的物质;Q为最终的代谢产物,即废物;I为杀菌剂;D为失活酶.由上述各反应式,可得: