曼地亚红豆杉过程模型构建的工作原理

　　曼地亚红豆杉过程模型构建的工作原理

　　对植物细胞悬浮培养来说，细胞的生长是核心，和其它生物一样，植物细胞的生长（繁殖）、代谢是一个复杂的生物化学过程，既包括有多种细胞内部的生化反应.胞内外的物质变换，也包括有胞外的物质传递过程及生化反应。与一般化学反应过程不同，植物细胞培养系统的特点是多相、多组分、非线性。多相指的是系统内含有气相、液相以及固相（细胞），多相状态和物化性质小同，相内的反应、传递以及复杂的相间关系都各有特点。多组分指的是培养系统内有多种营养组分，多种代谢排出产物，细胞内还有多种不同生理功能的化合物。而非线性指的是细胞本身具有自组织结构的特性，细胞的整个代谢过程通常不用线性方程式来描述衡量细胞生理状态的时变性。对这样一个复杂的体系进行精确的描述几乎是不可能的，因此构建模型时，一般应遵循以下工作原理。

　　（1）简化原理：简化是指把工艺过程的复杂结构压缩为少数重要系统，然后用关键变量来表示这些系统。由于生物学和物理学两方面的复杂性，进行简化必须不损失系统的基本信息。而每个模型都以其使用的变最数及检测技术为特征，因此，构建模型必须在所涉及系统的复杂性和实用性之间保持平衡。然而模型的预见力是有限的，只有遵从简化原理，才能使理论和实验研究结果保持在实现目标所必须的精度范围内。悬浮在生物反应器培养液中的细胞被当作“黑箱”，这并不意味着它们被忽视，而是着重考虑其宏观行为，这些行为表现为液相中各种浓度的变化。作为这种方法的结果，生物反应器本身并未被当作“黑箱”。

　　（2）分离原理。分离是指在生物过程和物理过程的各种速度相互不影响的情况下，精心设计实验以获取有关生物和物理现象的数据。宏观动力学不适于作为放大的基础，应尽量避免使用这样的数据。可通过拟均相性检测和系统分析来帮助实现这一目标。与拟均相性问题相关，显然不能直接检测到发生在固相内部的反应。因此，只能通过检测液体培养基中的外部变化，再采用计算机模拟的方式，来反映代谢反应的内部变化。