基因工程菌e.coli的熱動(dòng)力學(xué)研究

1、西北大學(xué)博士學(xué)位論文基因工程菌E.coli的熱動(dòng)力學(xué)研究姓名：王莉衡申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：生物化工指導(dǎo)教師：范代娣20070601西北大學(xué)2 0 0 7 屆博士學(xué)位論文摘要運(yùn)用微量熱學(xué)的理論和技術(shù)對(duì)基因工程菌E c o l i B I 和舵進(jìn)行了研究，根據(jù)熟化學(xué)的原理對(duì)其代謝與生長(zhǎng)等生物學(xué)過程的熱動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)行了解析，從熱力學(xué)角度探討了各種不罰生長(zhǎng)環(huán)境( 溫度、硫酸卡那霉素濃度、M 礦+ 濃度、p H 、細(xì)胞濃度) 對(duì)大腸桿菌系統(tǒng)的影

2、響。因菌種E c o l iB 1 和硯溫度誘導(dǎo)的特性，將實(shí)驗(yàn)分為兩階段進(jìn)行：低于誘導(dǎo)溫度和高于誘導(dǎo)溫度，根據(jù)我們得到的不同階段不同溫度變化范國(guó)內(nèi)E ．c o l i B 1 和娩的熱譜曲線，分別擬合出描述低于誘導(dǎo)溫度時(shí)菌體生長(zhǎng)代謝過程的廣義L o # s t i c方程和高于誘導(dǎo)溫度時(shí)的線性生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程，并計(jì)算出低于3 9 6 c 各種溫度下的生長(zhǎng)速率常數(shù)k 傳代時(shí)問G 、不同生長(zhǎng)階段的發(fā)熱量Q 、熱力學(xué)參數(shù)( 活化熵△∥、活化自由

3、能△G ≠、活化焓鯫活化平衡常數(shù)∥) 。擬合七．功程，并分別確定了Ec o l iB 1 的最佳生長(zhǎng)溫度Z 匆= 3 6 ．5 0 。c 和在此溫度下的生長(zhǎng)速率常數(shù)七刪=0 ．0 4 1 1 r a i n “ 1 ，最低生長(zhǎng)溫度z k = 4 ．2 2 4 c ；E c o b 舵的t o ．= 3 6 ．5 0o C ，k Ⅲ=0 ．0 4 2 5 r a i n - 。，死。= 4 ．7 7 。C 。結(jié)果表明，當(dāng)溫度在2 2 ～3

4、 7 。C 的范圍內(nèi)變化時(shí)，細(xì)菌生長(zhǎng)代謝隨溫度升高而加快，隨溫度的降低麗變緩，升溫有助于細(xì)菌的生長(zhǎng)。表現(xiàn)出刺激作用．根據(jù)不同濃度硫酸卡那霉素作用下的熱譜曲線，擬合得到相應(yīng)的熱動(dòng)力學(xué)方程。并分別用兩種不同的模型與定理對(duì)其進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)：隨著硫酸卡那霉素濃度C 的增加，生長(zhǎng)速率常數(shù)k 與產(chǎn)熱最大功率P ‘均降低，但減緩程度不同．當(dāng)濃度C 由0 增至2 ．5I ．t g ·加L ～，k 值變化率最大，降低最快，由0 ．0 5 9

5、 6m 西1 急劇下降至0 ．0 3 8 7m a n - ‘，繼續(xù)增加濃度至1 0 0p ．g - m L “ 1 ，k 值變化減緩，且沒有添加抗生素藥物時(shí)的_ j } 值總大于有抗生素藥物時(shí)的I 值，所以硫酸卡那霉素對(duì)E c o l i口l 的生長(zhǎng)代謝有抑菌作用，且濃度越大，七值越小，抑菌效果越為明顯。從l n k．C 關(guān)系式求得藥物的半抑制濃度I C m 為8 8 ．4 5 鷴·m L “ 1 。采用微量熱方法研究了無機(jī)