对大肠杆菌的代谢动力学进行数学建模,给出matlab代码
时间: 2024-06-12 18:08:04 浏览: 10
由于大肠杆菌代谢网络比较复杂,建立完整的动力学模型需要涉及大量的反应和代谢产物,因此在此只给出一个简单的大肠杆菌生长模型的matlab代码示例:
% 大肠杆菌生长模型
% 定义模型参数
mu_max = 0.5; % 最大生长速率
Ks = 0.1; % 半饱和常数
Yx = 0.5; % 细胞生物量系数
Ys = 0.2; % 底物转化系数
% 定义初始状态
x0 = 0.01; % 初始细胞浓度
s0 = 5.0; % 初始底物浓度
% 定义模型方程
dxdt = mu_max * x * (s / (Ks + s)); % 细胞生长微分方程
dsdt = - Ys * mu_max * x * (s / (Ks + s)); % 底物消耗微分方程
% 求解微分方程
tspan = [0 10]; % 时间范围
y0 = [x0 s0]; % 初始状态向量
[t, y] = ode45(@(t,y) [mu_max * y(1) * (y(2)/(Ks + y(2))); -Ys * mu_max * y(1) * (y(2)/(Ks + y(2)))], tspan, y0);
% 绘制生长曲线
figure;
plot(t, y(:,1), 'b-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Time (h)');
ylabel('Cell Concentration (g/L)');
title('Growth Curve of E. coli');
% 绘制底物消耗曲线
figure;
plot(t, y(:,2), 'r-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Time (h)');
ylabel('Substrate Concentration (g/L)');
title('Substrate Consumption Curve of E. coli');
% 绘制细胞生物量与底物转化率关系曲线
figure;
plot(y(:,1), -y(:,2)./y(:,1), 'g-', 'LineWidth', 2);
xlabel('Cell Concentration (g/L)');
ylabel('Specific Substrate Consumption Rate (g/g/h)');
title('Monod Kinetics of E. coli');
% 输出最终细胞浓度和底物浓度
fprintf('Final Cell Concentration: %f g/L\n', y(end,1));
fprintf('Final Substrate Concentration: %f g/L\n', y(end,2));
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