《生化反应器原理》第三章 固定化酶、细胞的反应动力学——固定化酶、细胞的内扩散效应

3.2固定化酶、细胞的内扩散效应 321在固定化载体内的底物浓度的分布 酶、细胞的反应速度与底物浓度是密切相关的 ◆由于底物在载体内的扩散作用以及酶、细胞的反应 载体内的底物浓度存在着分布不均的问题 沿着传质的方向有底物、产物的浓度的分布 反应速率因底物浓度的分布而在变化

3.2 固定化酶、细胞的内扩散效应 3.2.1 在固定化载体内的底物浓度的分布 酶、细胞的反应速度与底物浓度是密切相关的 载体内的底物浓度存在着分布不均的问题 沿着传质的方向有底物、产物的浓度的分布 反应速率因底物浓度的分布而在变化 ❖ 由于底物在载体内的扩散作用以及酶、细胞的反应

假设条件: 载体为多孔的球体或其他几何形体。 >酶或细胞在载体内是均布的 载体的几何尺寸上的温度梯度不足以影响酶促 反应或细胞反应的速率 冫固定化酶的催化活力、细胞的生理活性不变。 仅以扩散的形式进行传质,在载体内没有反应 液相的对流。 底物、产物的浓度在扩散的方向上变化。 扩散模型以Fick定律表述,且扩散系数D在载 体内的任意位置均为常数

假设条件： ➢ 载体为多孔的球体或其他几何形体。 ➢ 酶或细胞在载体内是均布的。 ➢ 载体的几何尺寸上的温度梯度不足以影响酶促 反应或细胞反应的速率。 ➢ 固定化酶的催化活力、细胞的生理活性不变。 ➢ 仅以扩散的形式进行传质，在载体内没有反应 液相的对流。 ➢ 底物、产物的浓度在扩散的方向上变化。 ➢ 扩散模型以Fick定律表述，且扩散系数De在载 体内的任意位置均为常数

Fick定律为组分的扩散通量为 dc 式中N阻组分的扩散通量 D-扩散系数 组分的浓度 扩散距离

Fick定律为j组分的扩散通量为 式中 Nj——j组分的扩散通量 De——扩散系数 Cj——j组分的浓度 r——扩散距离 d r d C N D j j = e

在某一微体积元d中的反应对任意组分的完 整的质量平衡关系为 d内累 进入d1「离开d 积的质量的质量的质量 d内生成]「d内消耗 的质量」的质量 对底物有: T内累1「进入d「离开dn1「dn内消 积的质量的质量的质量耗的质量

在某一微体积元dV中的反应对任意组分的完 整的质量平衡关系为 对底物有：        −      +        −       =      的质量 内消耗 的质量 内生成 的质量 离开 的质量 进入 积的质量 内累 d V d V d V d V d V        −       −       =      耗的质量 内消 的质量 离开 的质量 进入 积的质量 d V内累 d V d V d V

在球形载体中,取一个直径为r,厚度为△r 的壳层为反应体系 △

在球形载体中，取一个直径为r，厚度为Δr 的壳层为反应体系