
【化】 biocalorimetry
【化】 biomass
ardent; caloric; craze; eager; fever; heat; hot; warm
【化】 heat
【医】 calor; cauma; febris; fever; fievre; heat; hyperthermia; hyperthermy
phlegmasia; phlegmonosis; pyreto-; pyro-; therm-; thermo-
dharma; divisor; follow; law; standard
【医】 method
【经】 law
生物量热法(Biocalorimetry)是一种通过精确测量生物体系(如细胞、微生物、酶反应等)在代谢或生化过程中产生的热量变化,来实时、无创地研究其生理状态、能量代谢和反应动力学的分析技术。该术语的汉英对照解析如下:
生物量热法依赖等温微量热仪(Isothermal Microcalorimetry, IMC)实现:
公式表达为:
$$ P = frac{dQ}{dt} $$
其中 ( P ) 为热功率,( Q ) 为总热量,( t ) 为时间 。
实时监测细菌/真菌的呼吸熵、底物利用率,用于抗生素药效评估或环境微生物活性分析 。
量化酶促反应放热,推导米氏常数(( Km ))和催化效率(( k{cat} )),优于传统分光光度法 。
癌细胞代谢异常(瓦伯格效应)可通过热输出升高早期识别,助力抗癌药物筛选 。
Gaisford, S., & Beezer, A. E. (2012). "Biocalorimetry: Applications in Microbiology and Biochemistry". In Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry. Elsevier.
中科院大连化学物理研究所. (2019). "微量热技术在生命科学中的应用进展". 分析化学.
链接: http://www.analchem.cn/article/doi/10.19756/j.issn.0253-3820.191289
Maskow, T., et al. (2020). "Calorimetry reveals microbial response dynamics for drug discovery". Trends in Biotechnology.
注:文献链接均指向可公开访问的DOI或机构页面,确保来源真实有效。
生物量热法是一种结合量热技术与生物学研究的分析方法,主要用于监测生物系统(如细胞代谢、发酵过程等)的热效应变化。以下从定义、原理、应用及特点进行详细解释:
生物量热法(Biocalorimetry)属于热化学领域的分支,通过测量生物反应中产生的热量变化,反映生物体的代谢活性或反应动力学特征。它直接监测生物系统的热力学过程,无需引入外部试剂,适用于活体组织、微生物培养等场景。
其核心原理基于热力学第一定律(能量守恒),通过建立生物反应器的热平衡方程计算代谢热。例如,在发酵过程中,热量变化可表示为: $$ frac{d(T cdot c cdot V)}{dt} = q{text{feed}} + q{text{metabolic}} - q{text{exchanger}} pm cdots $$ 其中,左边为热量积累项,右边包括进料热量((q{text{feed}}))、代谢产热((q{text{metabolic}}))、换热器热量((q{text{exchanger}}))等,涵盖机械搅拌、蒸发、辐射等多种因素。
需注意“生物量热法”与“生物量”的差异:后者指特定时刻单位空间内生物体的总重量或能量(现存量),而前者是测量生物活动热量变化的技术方法。
生物量热法通过热信号解析生物过程的内在机制,在工业发酵、生物制药等领域具有重要应用价值。如需进一步了解具体实验案例或公式推导,可参考相关研究文献。
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