8.8. СУБСТРАТ-ЗАВИСИМЫЕ МОДЕЛИ КИНЕТИКИ БИОСИНТЕЗА ПРОДУКТОВ МЕТАБОЛИЗМА

Надо отметить, что уравнения, в которых в качестве параметра-аргумента выступает μ, неявно предполагают, что совсем неважно, каким образом формируется то или иное значение μ. Мы можем, например, снизить величину μ путем уменьшения концентрации углеродного или фосфорного субстрата, понижения температуры или повышения величины рН. Для процессов, связанных с ростом микроорганизмов, при этом и скорость биосинтеза будет одинакова. Для не связанных с ростом процессов важно, каким путем мы будем снижать величину μ. Лимитирование концентрации углеродного, азотного субстрата, повышение рН или снижение температуры, обусловливая одно и то же значение скорости роста микроорганизмов, могут давать совершенно различные скорости биосинтеза продукта метаболизма.

Для таких процессов необходимо использовать уравнения, в которые в качестве параметра-аргумента входят независимо влияющие параметры: концентрация того или иного субстрата, продукта, температура или величина рН.

Как и рост микроорганизмов, биосинтез продукта может описываться однофакторными или многофакторными уравнениями. Более того, и сами виды зависимости qP от S, P, температуры и величины рН практически такие же, как и уравнения для роста микроорганизмов: типа Моно, Андрюса, Перта, Мозера, Бергтера, Хиншельвуда и т. д.

Многофакторные зависимости здесь чаще бывают мультипликативными, чем альтернативными или аддитивными.

Используют также уравнения с неразделяющимися эффектами факторов типа Контуа или неконкурентного торможения продуктом, например:
8.71 (8.71)           8.72  (8.72)

Для биосинтеза продуктов метаболизма часто бывает недостаточно также и «внешних» факторов среды. Ведь в биосинтезе участвуют внутриклеточные ферменты микроорганизмов, промежуточные продукты, содержание которых в клетке зависит от предыстории развития культуры. Слишком быстро выросшая культура часто неэффективна с точки зрения биосинтеза продукта. При биосинтезе антибиотиков о таком состоянии культуры, выросшей на богатой среде, говорят «культура ушла в ботву», имея в виду непродуктивность образовавшейся биомассы.

Однако и учитывать эти внутриклеточные компоненты при моделировании опасно – их трудно измерять и, соответственно, находить кинетические коэффициенты.

Вместо этого предложены некоторые феноменологические подходы к оценке физиологического состояния микробной биомассы.