Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Литература БФХ / методичка БФХ полная версия-1.doc
Скачиваний:
167
Добавлен:
10.02.2017
Размер:
2.89 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

Биофизическая химия Сборник примеров и задач

Утверждено Редакционным советом

университета в качестве учебного пособия

Москва

2010

УДК 577.3(076.1)

ББК 24.5:28.072я7

Б63

Рецензенты:

Кандидат биологических наук, научный сотрудник

Института биохимии им. А. Н. Баха РАН

Е. Г. Салина

Кандидат химических наук, доцент кафедры коллоидной химии

Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева

О. В. Яровая

Биофизическая химия. Сборник примеров и задач: учеб. пособие/

Б63 Н. А. Суясов, Е. А. Дудникова, Н. В. Хабибулина, М. М. Баурина. – М. :

РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2010. – 108 с.

ISBN 978-5-7237-0845-7

Настоящее учебное пособие содержит краткое теоретическое обоснование и подходы к практическому приложению основных понятий и закономерностей химической термодинамики и кинетики к биохимическим превращениям. В пособие включены основные типы задач из таких разделов курса Биофизическая химия, как: Термодинамика биотехнологических и микробиологических процессов, Составление материального баланса культивирования микроорганизмов, Ферментативная кинетика и катализ, а также приведены примеры их решения.

Предназначается для студентов IVкурса специальности 240901 – “Биотехнология”, а также бакалавров и магистров, специализирующихся по направлению 550800 – “Химическая технология и биотехнология”.

УДК 577.3(076.1)

ББК 24.5:28.072я7

ISBN 978-5-7237-0845-7 © Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, 2010

Оглавление

Введение 6

1. Термодинамическое описание биохимических реакций 8

1.1. Расчёт изменения свободной энергии химических реакций 8

1.2. Практические расчёты при описании биохимических реакций 10

Примеры решения задач 17

Теоретические вопросы для самоподготовки 23

2. Стехиометрические расчёты биотехнологических процессов 25

2.1. Стехиометрия и материальный баланс микробиологических процессов 25

2.2. Расчёт выхода биомассы на субстрат (источник углерода) 29

2.3. Энергетическая эффективность процессов микробиологического синтеза 32

Наиболее часто в биохимии и динамике клеточных популяций используются две термодинамических характеристики – энтальпия (ΔH) и свободная энергия Гиббса (ΔG), которые описывают, соответственно, тепловой эффект и самопроизвольность реакции при постоянных температуре и давлении. Примеры ΔН0 и ΔG0кат. для ряда микробиологических процессов представлены в табл. 2. 33

Расчёт теплового эффекта. Стехиометрическое уравнение позволяет определить тепловой эффект брутто-процесса ферментации. В термохимических расчётах обычно используются стандартные теплоты образования реагентов ∆Н0f ,298, которые невелики по абсолютной величине, что увеличивает точность расчёта. В микробиологических процессах для расчёта ∆Н0298 используют уравнение: 33

Примеры решения задач 36

Пример 1. Составьте уравнение реакции анаболизма, катаболизма, брутто-реакции при аэробном культивировании биомассы дрожжей на питательной среде, содержащей в качестве источника азота NH4OH, углерода – глюкозу, а состав получаемой биомассы – , экономический коэффициент составляет 0,4. 36

Задачи для самостоятельного решения 43

Теоретические вопросы для самоподготовки 48

3.1. Общая характеристика ферментов 49

3.2. Кинетическое описание ферментативных процессов 53

где r0 – начальная скорость реакции; [S] – концентрация субстрата ([S] ≈ [S]0); [P] – концентрация продукта ([P] ≈ 0); k2 – константа скорости стадии ферментативного превращения; KS – константа диссоциации комплекса [ES]. 56

3.3. Различные типы координат, используемые для графического решения уравнения Михаэлиса–Ментен 56

3.5. Ингибирование ферментативных реакций 62

Примеры решения задач 73

Пример 1. Определите значения rmax и k2 гидролиза бутирилхолина, катализируемого холинэстеразой, исходя из данных таблицы. [E]0 = 5,0·10–6 моль/л. 73

Задачи для самостоятельного решения 76

Теоретические вопросы для самоподготовки 84

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 88

Свободная энергия образования, теплоты образования 88

различных соединений 88

Приложение 2 93

Константы диссоциации аминокислот, 93

органических кислот и оснований 93

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 99

Элементарный состав сухой биомассы микроорганизмов 99

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 112

Соседние файлы в папке Литература БФХ