
【化】 biocalorimetry
【化】 biomass
ardent; caloric; craze; eager; fever; heat; hot; warm
【化】 heat
【醫】 calor; cauma; febris; fever; fievre; heat; hyperthermia; hyperthermy
phlegmasia; phlegmonosis; pyreto-; pyro-; therm-; thermo-
dharma; divisor; follow; law; standard
【醫】 method
【經】 law
生物量熱法(Biocalorimetry)是一種通過精确測量生物體系(如細胞、微生物、酶反應等)在代謝或生化過程中産生的熱量變化,來實時、無創地研究其生理狀态、能量代謝和反應動力學的分析技術。該術語的漢英對照解析如下:
生物量熱法依賴等溫微量熱儀(Isothermal Microcalorimetry, IMC)實現:
公式表達為:
$$ P = frac{dQ}{dt} $$
其中 ( P ) 為熱功率,( Q ) 為總熱量,( t ) 為時間 。
實時監測細菌/真菌的呼吸熵、底物利用率,用于抗生素藥效評估或環境微生物活性分析 。
量化酶促反應放熱,推導米氏常數(( Km ))和催化效率(( k{cat} )),優于傳統分光光度法 。
癌細胞代謝異常(瓦伯格效應)可通過熱輸出升高早期識别,助力抗癌藥物篩選 。
Gaisford, S., & Beezer, A. E. (2012). "Biocalorimetry: Applications in Microbiology and Biochemistry". In Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry. Elsevier.
中科院大連化學物理研究所. (2019). "微量熱技術在生命科學中的應用進展". 分析化學.
鍊接: 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:文獻鍊接均指向可公開訪問的DOI或機構頁面,确保來源真實有效。
生物量熱法是一種結合量熱技術與生物學研究的分析方法,主要用于監測生物系統(如細胞代謝、發酵過程等)的熱效應變化。以下從定義、原理、應用及特點進行詳細解釋:
生物量熱法(Biocalorimetry)屬于熱化學領域的分支,通過測量生物反應中産生的熱量變化,反映生物體的代謝活性或反應動力學特征。它直接監測生物系統的熱力學過程,無需引入外部試劑,適用于活體組織、微生物培養等場景。
其核心原理基于熱力學第一定律(能量守恒),通過建立生物反應器的熱平衡方程計算代謝熱。例如,在發酵過程中,熱量變化可表示為: $$ frac{d(T cdot c cdot V)}{dt} = q{text{feed}} + q{text{metabolic}} - q{text{exchanger}} pm cdots $$ 其中,左邊為熱量積累項,右邊包括進料熱量((q{text{feed}}))、代謝産熱((q{text{metabolic}}))、換熱器熱量((q{text{exchanger}}))等,涵蓋機械攪拌、蒸發、輻射等多種因素。
需注意“生物量熱法”與“生物量”的差異:後者指特定時刻單位空間内生物體的總重量或能量(現存量),而前者是測量生物活動熱量變化的技術方法。
生物量熱法通過熱信號解析生物過程的内在機制,在工業發酵、生物制藥等領域具有重要應用價值。如需進一步了解具體實驗案例或公式推導,可參考相關研究文獻。
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