На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаМикробиология и биотехнологии → Автоматизация биотехнологических исследований

Процедура анализа и конъюнкций в биотехнологических исследованиях


В связи с большим числом проверяемых конъюнкций процедуру анализа и отнесения конъюнкций к определенным классам (перебор) лучше проводить на ЭВМ. При отсутствии ЭВМ для небольшого числа факторов (до 10) и при ранге конъюнкции 2— 3 процедура может быть проведена также вручную.


Для решения задач оптимизации и управления биотехнологическими процессами микробиологического синтеза необходима информация о закономерностях кинетики этих процессов, т. е. их динамической реакции на изменение условий культивирования. В ряде случаев оправдывает себя подход, основанный на составлении каталога вещественно-математических моделей биотехнологических процессов микробиологического синтеза. Например, набор математических моделей для однофакторной зависимости удельной скорости накопления биомассы от лимитирующего субстрата может быть представлен одним из следующих выражений:

Аналогично могут быть построены наборы более сложных зависимостей как удельной скорости накопления биомассы микроорганизмов, так и удельной скорости накопления метаболита для случая роста не только на односубстратной, но и полисубстратной среде.


Хотя любая вещественно-математическая модель из каталога может быть построена на основе диалоговой системы моделирования и нецелесообразно хранить в памяти ЭВМ каталог моделей, а лучше иметь алгоритм их генерации, но для большей наглядности можно использовать этот каталог для моделирования биотехнологических процессов.


Следует отметить, что в данной книге не рассматриваются вопросы усложнения вещественно-математических кинетических моделей при учете различных механизмов воздействия аэрации, перемешивания и других технологических факторов, так как эти вопросы носят частный характер и достаточно полно освещены в соответствующей специальной литературе.


Необходимо подчеркнуть, что наряду с вещественно-математическими моделями все шире внедряются в практику научных биотехнологических исследований логико-математические модели. Выше говорилось об их применении для построения кинетических булевых моделей с целью описания и предсказания динамики биотехнологических процессов. Логико-математические модели могут быть применены также для классификации микроорганизмов, например по типам питания.


Согласно принятой классификации в основе деления микроорганизмов по типам питания лежат два параметра:

  1. природа источника энергии;
  2. природа основного источника углерода.


По способу получения энергии реакции разделяются на темновую окислительно-восстановительную (хемо-a1) и световую фотохимическую (фото-a2); различают неорганические (лито-b1) и органические (органо-b2) доноры электронов. По отношению к кислороду вводятся две категории микроорганизмов — аэробы (c1) и анаэробы (c2), характеризующие акцептор электрона в окислительно-восстановительной реакции.


По природе источника углерода для построения тела клетки микроорганизмы делятся на автотрофные (d1), способные использовать в качестве главного источника углерода СО2, и гетеротрофные (d2), которым нужны органические источники углерода.


Распределение микроорганизмов по типам питания будет определяться следующей логико-математической моделью для трофической функции:

Данная модель описывает пространство логических возможностей микроорганизмов по типам питания, которое в данном случае целиком заполнено.


Распределение микроорганизмов на физиологические группы по типам питания может быть использовано для конструирования питательных сред, в том числе и в автоматизированном варианте.