第一章工業(yè)發(fā)酵的細(xì)胞機(jī)器(編輯修改稿)
2024-11-29 14:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：發(fā)酵學(xué)原理 25 以上幾條中，代謝和代謝能支撐是活細(xì)胞最基本的性能。有生命就有代謝能的生成，沒(méi)有代謝能的支撐就沒(méi)有生命。生存和生長(zhǎng)均需要代謝能來(lái)支撐。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 26 微生物細(xì)胞機(jī)器的工作模式 微生物細(xì)胞是個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀 態(tài)的不平衡的開(kāi)放系統(tǒng) 微生物細(xì)胞機(jī)器的工作模式 微生物細(xì)胞機(jī)器的運(yùn)行特點(diǎn) 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 27 世界上一切物體總是相互作用、相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)整體。世界作為一個(gè)整體是無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究的，為了實(shí)驗(yàn)和研究的方便，只好從這個(gè)整體分隔出一部分（我們感興趣的部分）來(lái)，這樣分隔出來(lái)的被界面包圍的部分（準(zhǔn)備進(jìn)行研究的部分），被稱為熱力學(xué)的體系（ 或系統(tǒng) ） ， 與體系相互作用著的其余部分稱為該體系的環(huán)境或外界。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 28 根據(jù)界面的性能可將熱力學(xué)的體系分成 3 類：①孤立系統(tǒng)（也稱隔離系統(tǒng)），指與環(huán)境既沒(méi)有物質(zhì)交換也沒(méi)有能量交換的系統(tǒng)；②封閉系統(tǒng)，指與環(huán)境沒(méi)有物質(zhì)交換，但可以有能量交換的系統(tǒng)；③開(kāi)放系統(tǒng)，指與環(huán)境既可有能量交換又可有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 29 微生物細(xì)胞是個(gè)遠(yuǎn)離平衡 狀態(tài)的不平衡的開(kāi)放系統(tǒng) 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 30 德國(guó)克勞修斯 ( )1850 年發(fā)現(xiàn)的 熱力學(xué)第二定律 指出，熱不可能自發(fā)地由低溫物體傳向高溫物體，也就是說(shuō)，熱力學(xué)系統(tǒng)的自發(fā)過(guò)程總是向有序性程度減少、無(wú)序程度增加（即熵增加）的方向發(fā)展。熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典熱力學(xué)表述是： 在封閉體系及其所處的環(huán)境組成的孤立體系中，任何自發(fā)過(guò)程總是朝著越來(lái)越混亂的方向演化。熱力學(xué)第二定律無(wú)法說(shuō)明體系由無(wú)序到有序、由低級(jí)的有序到高級(jí)的有序的演化和發(fā)展的趨向。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 31 1969年比利時(shí)普利高津（ Prigogine） 提出耗散結(jié)構(gòu)理論 。 所謂耗散結(jié)構(gòu)（ dissipative structure） 是指一個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開(kāi)放體系，它可以是力學(xué)的、物理的、化學(xué)的、生物的系統(tǒng)，也可以是社會(huì)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。 耗散結(jié)構(gòu)與外界不斷地進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，當(dāng)外界條件的變化達(dá)到一定的閾值時(shí)，可以從原有的無(wú)序或低序的混亂狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時(shí)間、空間上或功能上的有序狀態(tài)。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 32 作為經(jīng)典熱力學(xué)（ 靜態(tài)，孤立系統(tǒng) ） 理論的延伸， 非平衡態(tài)熱力學(xué)（動(dòng)態(tài)，遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開(kāi)放體系）研究的是耗散結(jié)構(gòu) ， 這種結(jié)構(gòu)只能在遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡狀態(tài)的開(kāi)放體系生成 ，并且 需要不斷輸入能量來(lái)維持。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 33 微生物的活細(xì)胞任何時(shí)刻都離不開(kāi)它生存的環(huán)境，只有在與環(huán)境的交換中才能維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)。如果微生物細(xì)胞是個(gè)封閉系統(tǒng)，那么根據(jù)熵增加原理，它們及它們所處的環(huán)境組成的孤立系統(tǒng)必將自發(fā)地走向混亂，其結(jié)果必將是細(xì)胞的解體；因此微生物細(xì)胞不是封閉系統(tǒng)，當(dāng)然更不是孤立系統(tǒng)。因此， 微生物活細(xì)胞是個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 34 微
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