细胞动力学研究VI. 厌氧菌生长过程热化学特征

用LKB2277生物活性检测系统测定了三种厌氧菌---吉氏类杆菌、艰难梭状芽胞杆菌、黑色消化球菌的生长发热功率曲线。根据广义logistic方程, 建立了细菌生长过程的热动力学方程:ln[P/(Pm-P)^v^+^1]=ln[P0/(Pm-P0)^v^+^1]+k.t。由此热动力学方程, 求得了细菌的生长常数k, 根据Arrhenius公式求得吉氏菌的生长活化能Ea=59.7kj/mol, 应用过渡态理论得到吉氏菌在不同温度下的活化力学参数, 这个热动力学方程描述的是一系列不规则的细菌生长过程发热曲线, 将它与经典的指数模型和logistic模型进行比较, 它具有更广泛的适用性。     

盐生盐杆菌生长过程热动力学研究

用 LKB2 2 77生物活性检测系统测定了盐生盐杆菌 R1、J7、S9以及 R1和 J7的融合子 F9生长的产热功率曲线 .根据曲线的特征 ,建立了古生菌生长过程的热动力学方程 :ln[P· ( 1 -P/Pm) r- 1 ]=ln[P0 · ( 1 -P0 /Pm) r- 1 ]+k· t.由此求得了盐生盐杆菌的生长速率常数 ,并对此模型和融合子 F9的生长进行了讨论 .该热动力学方程描述了一系列非理想的细菌生长过程的产热功率曲线 ,并将其与经典的指数式生长模型和 lo-gistic模型进行了比较 ,它具有更广泛的适用性 .首次报道了微量热技术在古生菌中的应用     

细菌生长的热动力学研究进展

本文简单介绍了绝热式和热导式量热计及理论模型,细菌生长的动力学模型,着重介绍了近五年中热动力学在研究细菌生长代谢过程中的应用;通过测定不同条件下细菌生长代谢过程的产热曲线,求得细菌生长代谢的热力学和动力学参数,研究细菌的生长条件和药物的抑制作用。     

微量热法测定细菌的临界生长温度

应用微量热学的方法,我们已能成功地测得细菌生长过程的热谱,这种热谱包含着有关细菌生长代谢过程的丰富信息,例如对热谱曲线的指数生长段进行解析,可得出细菌生长的速率常数、激活能和有关的热力学参数。故采用微量热法测定细菌在不同培养温度下的生长速率常数,利用计算机拟合出相应k(速率常数)和T(培养温度)的线性关系式后,若把生长速率为零的温度定义为临界生长温度时,就可以根据由上述实验所得的k～T线性关系式求得细菌的临界生长温度。本工作仍采用微量热法对福氏志贺氏菌(S. flexneri)和大肠埃希氏菌(E. coli)进行实验测定。按文献的方法求出它们在不同温度下的生长速率常数;对于大肠埃希氏菌还用几种不同的培养基分别进行实验测定。     

药物对福氏志贺氏菌代谢抑制的微量热法研究

药物抑制细菌生长的热化学研究是当今热化学法研究的一个活跃领域．在这项研究中，Boling[1]、Nordmark[2]、屈松生[3]等人已做了不少有意义的工作．在前人工作的基础上，我们用热活性检测系统测定了福氏志贺氏菌属中五株细菌在药物抑制下生长的完整的热谱曲线．按指数生长模型计算出细菌代谢抑制下的生长速车常数，并用计算机拟会出生长速率常数与不同浓度药物之间的关系式，进一步得到生长速率常数为零（临界生长参数[4]）时的用药物浓度．此项研究工作的开展对于深入研究药物对细菌的抑制作用，筛选对某细菌抑制的特效药提供了一种新的…     

硒的热化学研究──Ⅳ.微量热法研究Na_2SeO_3对微生物生长代谢的抑制

用微量热法研究了对大肠杆菌、产气杆菌、枯草杆菌、黑根霉菌4种菌作用的产热曲线，计算了微生物的生长速率常数k，比较了Na2SeO3对4种微生物作用的半抑制浓度IC50，发现Na2SeO3浓度低于10mg／L时，对微生物生长有促进作用，高于此浓度时有抑制作用，对不同微生物生长代谢的抑制情况不同，反映了微生物之间的差异和硒对细胞作用热动力学特征的不同．     

金属离子与卟啉的嵌入反应动力学研究 4: Cu(II)Tβ-N-EAESPyP^4^+生成反应中的动力学盐效应

在不同离子强度的高氯酸钠水溶液中, 用分光光度法测量自由卟啉H2Ts-n-EAESPyPBr4(简记为H2P^4^+)与Cu(II)离子的配位反应动力学, 探讨高氯酸钠对Cu(II)离子嵌入自由卟啉反应的催化本质。在给定条件下, 高氯酸根与自由卟啉的缔合数n为1; 缔合平衡常数Ko=3.70±0.42dm^3.mol^-^1。配位反应实验动力学方程为d[Cu(II)P^4^+/dt=5.55×10^5γCu^2^+γH2P^4^+γ^8ClO4^-[ClO4^-]^3[Cu^2^+][H2P]总/(1.00+10^2^.^0^2{H^+}+10^4^.^3^6{H^+}^2, 反应的活化能E=53.30kJ.mol^-^1,活化焓变△H≠=50.31kJ.mol^-^1, 活化熵变△S≠=-77.65J.mol^-^1.K^-^1。提出了金属卟啉生成反应中的ClO4^-催化卟啉环变形的反应机理。     

Schiff碱药物对产气杆菌代谢抑制的热力学研究

用微量热法测定产气杆菌在不同温度条件下受到Schiff碱药物抑制的热谱曲线, 根据其指数生长期的热谱信息, 确定它在不同温度条件下的生长速率常数和反应活化能, 找出了该细菌的最佳生长温度。同时借用化学反应中的过渡态理论, 得到一系列热力学参数, 对细菌在受到抑制时的生长代谢进行了热力学分析。     

金属离子与卟啉的嵌入反应动力学研究 4: Cu(II)Tβ-N-EAESPyP^4^+生成反应中的动力学盐效应

在不同离子强度的高氯酸钠水溶液中, 用分光光度法测量自由卟啉H2Ts-n-EAESPyPBr4(简记为H2P^4^+)与Cu(II)离子的配位反应动力学, 探讨高氯酸钠对Cu(II)离子嵌入自由卟啉反应的催化本质。在给定条件下, 高氯酸根与自由卟啉的缔合数n为1; 缔合平衡常数Ko=3.70±0.42dm^3.mol^-^1。配位反应实验动力学方程为d[Cu(II)P^4^+/dt=5.55×10^5γCu^2^+γH2P^4^+γ^8ClO4^-[ClO4^-]^3[Cu^2^+][H2P]总/(1.00+10^2^.^0^2{H^+}+10^4^.^3^6{H^+}^2, 反应的活化能E=53.30kJ.mol^-^1,活化焓变△H≠=50.31kJ.mol^-^1, 活化熵变△S≠=-77.65J.mol^-^1.K^-^1。提出了金属卟啉生成反应中的ClO4^-催化卟啉环变形的反应机理。     

微量热法研究环境NaCl浓度对盐生盐杆菌生长代谢的影响

采用TAM air微量热系统和安瓿法测定了盐生盐杆菌在不同NaCl浓度中生长的生长产热曲线, 拟合得到盐生盐杆菌在不同NaCl浓度中生长的热动力学方程和热动力学参数, 并分析了盐生盐杆菌生长的各种热动力学参数与环境NaCl浓度的关系. 由此发现, 盐生盐杆菌生长的最适NaCl浓度并不是传统认为的一个宽泛的范围——3.5 mol·L^-1至约5.2 mol·L^-1 (NaCl饱和), 而是约3.9 mol·L^-1. 在环境NaCl浓度由3.9 mol·L^-1逐步升高至饱和的过程中, 盐生盐杆菌的生长代谢持续减弱. 进一步的透射电镜观察发现在近饱和的NaCl浓度中生长的盐生盐杆菌细胞发生了质壁分离, 较好地解释了微量热研究的结果. 由此对NaCl浓度变化导致嗜盐古生菌表面结构改变提出了新的解释.     

用微量热法研究左金丸及类方药的药性差异

采用微量热法测定了大肠杆菌在左金丸、甘露散、茱萸丸和反左金丸水煮液作用下的生长热谱曲线,获得相应的生物热动力学参数,经主成份分析并结合本草文献报道,综合分析左金丸及类方的药性差异,以从生物物理和生物化学的角度,探讨中医经典类方药性差异的客观真实性.实验发现,左金丸及类方的水煮液对大肠杆菌的生长代谢表现出不同的活性作用.寒凉药方左金丸和甘露散不同程度的抑制细菌的生长代谢.温热药方反左金丸和茱萸丸对细菌的生长代谢有不同程度的促进作用.类方之间存在较稳定的药性差异.类方药性主要受生物热动力学参数:第二指数生长期的生长速率常数k2和最大发热功率Pm2的影响.     

以玉米浆干粉为氮源静态发酵生产细菌纤维素的动力学研究

以木葡糖酸醋杆菌为目标菌种,以玉米浆干粉为氮源,进行了静态发酵生产细菌纤维素(BC)的动力学研究。结果表明,菌体生长适合于Logistic方程,BC生成符合Luedeking-Piret方程,还原糖消耗可用基于物料衡算的基质消耗方程描述,且模型计算值与试验值能较好吻合。因此,利用建立的数学模型可以预测系统的生产率,有效控制和优化静态发酵过程,为日后实现工业化规模生产提供理论基础。     

N,N′-二苯胺基己二酰胺β-晶型成核剂的热分解动力学分析

基于热重分析、微商热重分析及示差热分析研究了N,N′-二苯胺基己二酰胺β-晶型成核剂在空气气氛中的热分解动力学;通过利用Friedman方程和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方程对其热分解过程进行动力学分析求得了其热分解表观活化能;同时利用Achar-Brindly-Sharp方程和Coats-Redfern方程研究了其热分解机理,用等温热重分析法测得了失重10%时的寿命方程.结果表明,N,N′-二苯胺基己二酰胺β-晶型成核剂的表观活化能为138.66kJ.mol-1,其热分解反应的机理函数符合Mample法则,反应级数n=3/2,动力学方程为G(α)=α3/2,寿命方程为:lnτ=-51.877+2.922 2×104/T.     

Zr（OH）4的热分解及ZrO2的相变过程

利用TG-TDG-DTA热分析技术研究了由Zr（OH）4热分解制备ZrO2的脱水过程,并结合X射线粉末衍射技术研究了ZrO2的相变过程．发现在82℃的吸热峰对应Zr（OH）4的脱水,而435℃附近出现的放热峰则为四方ZrO2向单斜ZrO2的晶相转变．采用外推法确定了Zr（OH）4脱水过程遵循三维扩散机理,其函数方程为g（α）=[{1／（1-α）}^1/3-1]^2．以实验获得的动力学参数ln A和E为基础,用最小二乘法对ln A和E进行线性拟合,得到动力学补偿效应表达式为ln A=0．437E-20．69．     

海洋芽孢杆菌酯酶BSE-1的催化动力学和热失活动力学研究

海洋芽孢杆菌发酵产生的酯酶BSE-1经分离纯化后,以对硝基苯磷酸酯(PNPP)为底物,对电泳纯BSE-1的催化性质、催化动力学和热失活动力学进行了研究.催化动力学研究表明,金属离子对BSE-1的活性影响显著,其中Ca2 的激活作用最强,为混合型激活作用;而Ba2 的抑制作用最为明显,为非竞争性抑制作用.BSE-1的酶促反应动力学符合米氏方程,其中Km=8.15mmol·L-1,Vmax=0.97mmol·mg-1·min-1.采用连续模型对BSE-1在70℃的热失活动力学进行模拟,求得酶的失活速率常数k1=1.41,k2=0.28.     

Schiff碱金属配合物在细菌代谢过程中的表征

采用微量热法测定了产气杆菌在四种Schiff碱金属配合物作用下的代谢热谱, 以其对数生长期的生长速率常数k表征了Schiff碱金属配合物对其细菌生长的抑制。不同的配合物其抑制情况不同。Co(II)-NG(NG : D-氨基葡萄糖-β-萘酚醛Schiff碱)对产气杆菌的抑制作用最大, 随着浓度c的增加抑制作用增大, 在350μg.mL^-^1时可完全抑制其生长, 但k-c并不呈线性关系; Fe(II)-NG对产气杆菌的抑制较小, 且在50-300μg.mL^-^1浓度范围内k与浓度无关, 在350μg.mL^-^1时才略表现有一定的抑制作用; Cu(II)-NG和Zn(II)-NG对产气杆菌的抑制作用也较小, 且k随着浓度的变化不规则, 同时发现热谱上最大热输出功率Pmax与生长速率常数存在正比关系, 进而推出在实验条件相同的情况下可用Pmax代替k。     

Pr3+或La3+与克拉红霉素对大肠杆菌的协同作用

用LKB-2277生物活性检测系统采用停流法于37℃测定了克拉红霉素及克拉红霉素分别与Pr(NO3)3和La(NO3)3混合后,对大肠杆菌生长抑制作用的热效应变化.根据热动力学模型进行了定量解析,得到了各体系的克拉红霉素浓度c与大肠杆菌生长速率常数k之间关系式及其半抑制浓度Ic50.克拉红霉素:k=0.03106-1.273×10-3cIc50=8.81μg·mL-1(0.5～20μg·mL-1)克拉红霉素+Pr3+:k=0.02967-1.332×10-3cIc50=7.38μg·mL-1(1～15μg·mL-1)克拉红霉素+La3+:k=0.02741-1.194×10-3cIc50=6.34μg·mL-1(1～15μg·mL-1)微量热结果不仅表征了克拉红霉素的抗菌活性强于红霉素,Pr3+或La3+与克拉红霉素协同作用也使抗菌活性增强,而且反映了不同药物作用下细菌的生理、生化和代谢过程热动力学特征的变化.     

生物热动力学研究——大肠杆菌生长速率和激活能

大肠杆菌生长的全热谱已被测定,再进一步根据其指数生长期的热谱信息,确定了它的生长速率和激活能。在指数生长期,细菌数按指数规律增加,可用下式表示:n_t=n_0e~(kt)(1)式中:t为指数生长期开始后的某一时间,n_0,n_t分别为指数生长期开始时和t时的细菌数,k为生长速率常数。因此,同期细菌输出的热功率也是按指数规律同步增长。可表示为:     

微量量热法筛选抑菌特效药的研究

用微量最热计连续测定细菌代谢过程中的热显变化，可获得反映细菌代谢规律的完整的热谱图以按指数生长模型对指数生长期进行处理，可计算出细菌正常代谢的生长速率常数L’．若在培养基中加入合成药物，使细菌在药物抑制作用下生长，也可获得完整的热谱图，从而计算出在药物抑制作用下细菌的生长速率常数．本义对福氏志贺氏Zb菌和金黄色葡萄球莉在四种合成药物抑制作用下的热谱进行了测定，并计算了生长速率常数，找出了细菌生长速率常数与所用药物浓度之间的定量关系，可为筛选抑菌药物和确定用药显提供定量依据’1基本原理设细菌在代谢过…     

双核铕-苯甲酸-邻菲咯啉三元络合物非等温热分解动力学研究

采用TG-DTG和DTA技术研究了Eu2(BA)6(PHEN)2 (BA苯甲酸根离子;PHEN1,10-邻菲咯啉)在静态空气中的热分解过程,根据TG曲线确定了热分解过程中的中间产物及最终产物,运用Acher法、Madhusudanan-Krishnan-Ninan (MKN)法和Flynn-Wall-Ozawa法对非等温动力学数据进行分析,推断出第一步热分解反应的动力学方程为dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α)2, 第一步热分解反应的活化能为135 kJ/mol, 活化自由能ΔG为149 kJ/mol, 活化焓ΔH为129 kJ/mol, 活化熵ΔS为-33 J/(mol·k), 同时用等温TG法得到失重10%为寿终指标的寿命方程为lnτ=-22.66+1.646×104/T.