Modeling growth of microalgae

Abstract

В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований роста культур микроводорослей. Монография основа на серии статей под общим названием «Простейшие модели роста микроводорослей». Уделено внимание количественным аспектам роста микроводорослей в накопительной, квазинепрерывной и непрерывной культуре. Рассмотрены механизмы ограничения роста микроводорослей различными факторами среды.Монография представляет интерес для специалистов по исследованию роста микроводорослей, а также альгобиотехнологов. Также будет полезна студентам и аспирантам, обучающихся по биологическим и биофизическим специальностям.

Dynamics Modeling of Nitrogen Compounds in Microalgae Cells. 2. Chemostat

“…Отметим, что отношение концентрации резервного азота к структурному, по сути, эквивалентно понятию λ -приведённой плотности потока внутриклеточного субстрата на ключевой фермент, который ограничивает скорость энергообменных реакций в клетке и является узким местом метаболизма. В отличие от концентрации элемента питания величина λ является интенсивным параметром, градиент которого можно рассматривать в качестве движущей силы роста и развития культуры микроводорослей [4].…”

“…Подобная нормировка имеет место и при анализе влияния других лимитирующих факторов на скорость роста микроводорослей, например, для световых кривых фотосинтеза [4]. В нормированном виде семейство световых кривых фотосинтеза, выращенных при разных интенсивностях света, представляет собой одну общую кривую и описывается линейными сплайнами.…”

“…Метод линейных сплайнов, или метод касательных, широко применяется во многих науках, позволяя описать сложные процессы простыми уравнениями. Кроме того, такой подход обладает универсальностью и ранее применялся при моделировании мгновенных световых кривых [4], влияния света на макромолекулярный состав микроводорослей [30].…”

“…Достоинством использования хемостата при моделировании влияния тех или иных факторов на скорость роста является возможность стабилизации всех внешних условий. Также при стационарном динамическом равновесии, когда удельная скорость роста равна удельной скорости протока питательной среды, не будут изменяться биохимический состав клеток микроводорослей и размерная структура популяции [4].…”

Modeling of Dynamics of Nitrogenous Compounds in Microalgae Cells. 1. Batch Culture

“…Зависимость скоростей процессов от концентраций лимитирующего субстрата была задана не гиперболой Михаэлиса-Ментен, а в виде линейных сплайнов. В предыдущих работах [18,19] было показано, чем лучше организована метаболическая система, тем ближе форма зависимости скорости роста от потока субстрата к идеальной, т. е. к уравнению ломаной, впервые предложенной Блекманом [20]. Кроме того, при использовании уравнения ломаной чётко определяется граница смены лимитирующих факторов.…”