SLIDE 1
Sef ¡Heijnen, ¡Department ¡of ¡Biotechnology, ¡Faculty ¡of ¡Applied ¡Sciences ¡
Func%onal understanding of nutrient requirements for - - PowerPoint PPT Presentation
Func%onal understanding of nutrient requirements for - - PowerPoint PPT Presentation
Func%onal understanding of nutrient requirements for microbial growth Sef Heijnen, Department of Biotechnology, Faculty of Applied Sciences Growth by Division
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Growth ¡Medium
Typical nutrients needed for Growth
- Water
¡ ¡ ¡
- ¡Ammonia ¡
- ¡Phosphate
- ¡Glucose ¡
- ¡Sulphate ¡
Why ¡These ¡Nutrients? ¡
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Cell ¡Composi%on
Water ¡75% ¡ Inorganic ¡2% ¡ Organic ¡23% ¡
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Cell ¡Composi%on
Organic 23%
Lipids ¡ Polymers ¡ Carbohydrates ¡
- ‑Membrane ¡
- ‑DNA ¡
- ‑RNA ¡
- ‑Proteins ¡
- ‑Cell ¡Wall ¡
- ‑Storage ¡
Small ¡Organic ¡ Compounds ¡
- ‑ReacLon ¡
Intermediates ¡
- ‑Cofactors ¡
- ‑Regulatory ¡ ¡
Factors ¡
- ‑Vitamins ¡
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Enzyme ¡
Vitamins
Incomplete ¡AcLve ¡Site ¡ Vitamin ¡
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Enzyme ¡
Vitamins
Complete ¡AcLve ¡Site ¡ Vitamin ¡ Enzyme ¡
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Cell ¡Composi%on
Inorganic 2%
Sulphate ¡ (Chloride) ¡ Phosphate ¡ Potassium Magnesium (Calcium) Trace Metals
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Elemental ¡composi%on ¡of ¡dry ¡biomass ¡ ¡
- ¡1-‑Cmole ¡of ¡organic ¡dry ¡mass ¡(4 ¡elements) ¡ ¡
- ¡ ¡ ¡C1H1.8O0.5N0.2 ¡
¡
- 1-‑Cmole ¡of ¡dry ¡mass, ¡extended ¡with ¡macro ¡elements ¡(8 ¡elements) ¡ ¡
- C1H1.8O0.5N0.2P0.03S0.02K0.008Mg0.01 ¡
- Trace ¡elements: ¡ ¡Ca ¡(31×10-‑6), ¡Cu ¡(3×10-‑6), ¡Fe ¡(16×10-‑6), ¡ ¡
¡ ¡Mn ¡(23×10-‑6), ¡Zn ¡(385×10-‑6), ¡Na ¡(6521×10-‑6) ¡ ¡
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Anabolic ¡Reac%on ¡to ¡Produce ¡1 ¡Mol ¡Biomass ¡
- C1H1.80O0.50N0.21 ¡
- Carbon ¡source: ¡Glucose ¡(C6H12O6 ¡) ¡
- Nitrogen ¡source: ¡Ammonium ¡(NH4
+ ¡) ¡
- Always ¡contains ¡H2O, ¡CO2 ¡and ¡H+ ¡
¡
0.175 ¡C6H12O6 ¡+ ¡0.20 ¡NH4
+ ¡ ¡à ¡ ¡1C1H1.80O0.50N0.20 ¡+ ¡0.05 ¡CO2 ¡+ ¡0.45 ¡H2O ¡+ ¡0.2 ¡H+ ¡
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0.175 ¡glucose ¡ (C-‑source) ¡ 1 ¡mol ¡biomass ¡ Anabolism ¡ Energy ¡(ATP) ¡
Glucose ¡ (Electron ¡donor) ¡ O2 ¡ (Electron ¡acceptor) ¡ CO2 ¡ (Oxidized ¡electron ¡donor) ¡ H2O ¡ (Reduced ¡electron ¡acceptor) ¡
Catabolism ¡
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Diversity ¡of ¡Catabolic ¡Reac%on ¡
Donor/Acceptor ¡ Oxidized ¡Donor/Reduced ¡Acceptor ¡
Glucose ¡+ ¡6 ¡O2 ¡ 6 ¡CO2 ¡+ ¡6 ¡H2O ¡ 3 ¡O2 ¡ ¡+ ¡Ethanol ¡ ¡ Fe2+ ¡+ ¡¼ ¡O2 ¡+ ¡H+ ¡ H2S ¡+ ¡½ ¡O2 ¡ H2S ¡+ ¡2 ¡O2 ¡ Glucose ¡ 5 ¡H2S ¡+ ¡8 ¡HNO3 ¡ ¡ 1½ ¡O2 ¡+ ¡NH4
+ ¡ ¡
3 ¡CO2 ¡+ ¡H2O ¡ Fe3+ ¡+ ¡½ ¡H2O ¡ S0 ¡+ ¡H2O ¡ SO4
2-‑ ¡+ ¡2 ¡H+ ¡
2 ¡ethanol ¡+ ¡2 ¡CO2 ¡ 4 ¡N2 ¡+ ¡5 ¡H2SO4 ¡+ ¡4H2O ¡ NO2
- ‑ ¡+ ¡2H+ ¡+ ¡H2O ¡
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Quan%ta%ve ¡Picture ¡of ¡Nutrients/Products ¡
H2O CELL C1H1.80O0.50N0.20 (Biomass) C6H12O6 (C-source) NH4
+ (N-source)
H2PO4
- SO4
2-
K+ Mg2+ Vitamins Trace elements H+ C6H12O6 (Electron donor) O2 (Electron acceptor) CO2 C3H8O2 (Product: PDO)
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