微生物動力學模型

本書運用反應動力學和酶催化反應動力學的基礎理論和實驗方法，從微生物中的分子或酶、細胞組成或胞內大分子、微生物種群和生物反應器等各個水平上以及不同微生物培養條件下描述微生物生長、底物消耗和產物形成的動力學特徵。在著重介紹基本概念、基本的同時，汲取當前微生物學中的動力學模型及其套用的新成果，詳盡地介紹了一些實際模型及其構建過程，以使讀者能立足於本學科發展的前沿，儘快地學以致用，有較強的實用價值。 本書適於環境保護、水處理、食品加工、微生物、生物化工、生物製藥、農藥等專業科研技術人員以及上述專業教師、研究生、大學高年級學生閱讀。

第1章 化學反應動力學
1.1 反應級數和反應分子數
1.2 反應機理和基元反應
1.3 基元反應的活化能
1.3.1 速率常數和Arrhenius活化能
1.3.2 勢能面和過渡態
1.3.3 微觀可逆性原理和活化能的估算
1.4 速率表達式的積分形式
1.4.1 單組分反應
1.4.2 二組分反應
1.4.3 三組分反應
1.5 確定反應級數和速率常數
1.5.1 利用積分速率方程表達式
1.5.2 數值微分法
1.5.3 隔離法
1.5.4 無量綱參數法
1.6 複雜化學反應
1.6.1 平行反應
1.6.2 連串反應（序列反應）
1.6.3 競爭、連串2級反應
1.6.4 可逆反應
1.6.5 一般的1級連串反應和平行反應
1.6.6 穩態連續流動體系中的連串反應
1.6.7 複雜反應的近似處理方法
1.7 反應機理的推測
參考文獻
第2章 酶催化反應動力學
2.1 單底物酶催化反應動力學
2.1.1 Michaelis-Menten方程
2.1.2 直線作圖
2.1.3 可逆反應
2.1.4 積分速度方程
2.1.5 多個酶-底物複合物的反應
2.1.6 不可逆線鏈序列酶反應
2.1.7 可逆線鏈序列酶反應
2.2 酶的抑制和激活
2.2.1 可逆抑制作用
2.2.2 不可逆抑制作用
2.3 複雜酶反應速度方程的推導方法
2.3.1 King-Altman圖形法
2.3.2 快速平衡近似法
2.4 pH和溫度對酶反應的影響
2.4.1 pH對酶反應的影響
2.4.2 溫度對酶反應的影響
2.5 多底物酶反應動力學
2.5.1 多底物酶反應的動力學機理分類
2.5.2 強制有序（ordered Bi Bi）機理
2.5.3 Theorell-Chance機理
2.5.4 隨機有序（random Bi Bi）機理
2.5.5 桌球（ping pong Bi Bi）機理
2.5.6 多底物酶反應的抑制作用
2.5.7 同位素交換技術研究多底物酶催化反應的機理
2.6 S型動力學和別構酶
2.6.1 別構酶的基本概念
2.6.2 MWC模型
2.6.3 KNF模型
2.6.4 協同效應
2.6.5 酪氨酸酶催化單酚羥基化反應
2.6.6 水解和醯基轉移共存反應
參考文獻
第3章 微生物生長和產物形成的非結構模型
3.1 微生物生長和底物消耗的基本模型
3.1.1 基於Monod方程的非結構模型
3.1.2 其他形式的動力學方程
3.1.3 多底物動力學
3.1.4 存在底物或產物抑制時的生長動力學
3.2 微生物培養形成產物的非結構模型
3.2.1 青黴素髮酵生產的動力學模型
3.2.2 構建產物形成的非結構模型的策略
3.3 工業化生物反應器的自動控制設計思路
3.3.1 厭氧消化
3.3.2 活性污泥過程
3.3.3 生物過程的監測
參考文獻
第4章 微生物生長和產物形成的結構模型
4.1 區室模型的概念和數學描述
4.1.1 區室模型的幾個基本概念
4.1.2 區室體系的分類
4.2 線性區室體系的建模
4.2.1 區室體系建模的基本原則
4.2.2 構建區室體系模型的一般步驟
4.2.3 線性區室體系的可辨識性
4.2.4 線性區室模型的Laplace變換數學處理
4.2.5 常用輸入方式的數學表示和Laplace變換
4.2.6 實驗曲線計算機擬合參數初值的粗略估算
4.3 線性區室模型建模實例
4.3.1 模型的可辨識性
4.3.2 模型的求解
4.3.3 模型參數的計算
4.4 無限制n區室體系結構與解函式形式的關係
4.5 微生物生長的William細胞二區室模型
4.6 重組微生物的發酵設計中的四區室模型
4.7 Dean和Hinshelwood方法
4.8 產黃青黴菌的生長模型
4.8.1 菌絲小球生長的非結構模型
4.8.2 菌絲分化和青黴素生產的結構模型
參考文獻
第5章 環境污染物的生物降解模型
5.1 單種有機污染物的特性和微生物降解的非結構動力學模型
5.2 單種有機污染物的微生物降解模型
5.3 有機污染物降解的共代謝反應模型
5.3.1 不存在生長底物和能量底物的共代謝反應
5.3.2 存在生長底物和能量底物的共代謝反應
5.3.3 共代謝反應的整體模型（模型4）
5.3.4 參數的測定和計量
5.4 無機氮化合物的微生物好氧氧化
參考文獻
第6章 微生物培養中的自振盪動力學
6.1 微分方程定性理論介紹
6.1.1 基本概念
6.1.2 Brusselator模型
6.2 微生物培養自主振盪動力學
6.2.1 細胞循環模型
6.2.2 微生物培養自主振盪的微分方程及其穩態解
6.2.3 微生物培養自主振盪反應中酶的作用
參考文獻
第7章 混合種群動力學
7.1 競爭
7.2 捕食
7.3 專性共生
7.4 偏利共生
7.5 互惠共生
7.6 偏害共生
參考文獻
附錄一 元素守恆方程
附錄二 Laplace變換