Периодическое культивирование.




 

Начальная фаза исследования динамики роста периодической культуры. Цикл развития периодической культуры начинается с засева среды активным " омоложенным " посевным материалом в количестве около 2% объема среды.

При внесении бактерий в питательную среду они обычно растут до тех пор, пока содержание какого-нибудь из необходимых компонентов среды не достигнет минимума (мимитирующий фактор).

Если на протяжении этого времени не добавлять питательные вещества и не удалять продукты обмена, то получим так называемую периодическую культуру(популяция клеток в ограниченном жизненном пространстве). Рост в закрытой системе подчиняется закономерностям роста многоклеточного организма с генетически ограниченным ростом.

Кривая, описывающая зависимость логарифма числа живых клеток от времени, называется кривой роста. Эта кривая позволяет выделить четыре фазы: на твёрдых средах – также, но более высокая плотность клеток.

Начало – Лаг-фаза. Её наличие говорит о недостатках среды: происходит приспособление микроорганизмов к новым условиям (отсутствие роста).

Рис. 1 кривая роста.

 

 

экспоненциальная

Лаг-фаза – между инокуляцией и достижением максимальной скорости деления. Продолжительность этой фазы зависит от предшествующих условий роста и возраста культуры. Если инокулят взят из старой культуры в фазе стационарного роста, то клеткам вначале приходится адаптироваться к новым условиям путём синтеза РНК, рибосом и новых ферментов, а если и субстрат новый, то время увеличивается, т.к. необходимо обновить и ферментальные системы. При этом всегда происходит количественное увеличение РНК в составе клетки в 8-12 раз.

Под ростом понимают необратимое увеличение количества живого вещества, связанное с увеличением числа и делением клеток (у многоклеточных - размеры тела).

Экспоненциальная (логарифмическая) фаза характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток. Число бактерий растёт в геометрической прогрессии, т.к. клетки делятся надвое 20→21→22→23→24→→2n

Если на единицу объема растущей период культуры N0 клеток, то после n делений будет: логарифмируем

число клеток делений

n= ,

Число клеток деления за один час или константа скорости деления:

,

Время генерации – время, необходимое для одного цикла деления:

,

Для описания экспоненциальной фазы роста пользуются полулогарифмической шкалой: на оси ординат откладывают логарифм числа клеток (ln), N-число клеток, n-число делений. Экспоненциальный рост:

Nt = N0*2n.

Рост описывается прямой. Наклон прямой характеризует скорость деления: чем она больше, тем больше наклон.

если в арифм. масштабе

 

При экспоненциальном росте существует линейная зависимость между временем и логарифмом числа клеток, этот рост также называют логарифмическим. Время генерации здесь получается среднее. При сравнении константы скорость μ и скорости деления ν надо учитывать, что идентичные, и во время роста соотношение изменяется.

Экспоненциальная фаза характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клетки. Она зависит от среды и вида микроорганизмов…

Величина клеток и содержание белка в них в экспоненциальной фазе остается постоянными. Но часто в периодической культуре эти показатели изменяются, т.к. происходит уменьшение доступных питательных веществ, увеличивается концентрация продуктов метаболизма, уменьшается жизненное пространство, т.к. происходит увеличение плотности микробной суспензии.

Изучая влияние факторов среды(pH, окисл-восст. потенциала, температура, аэрация, пригодность субстратов) следят за увеличением числа клеток по мутности суспензии.

Стационарная фаза наступает тогда, когда число клеток перестает увеличиваться.

Скорость роста снижается еще до конца использования субстрата, т.к. происходит накопление продуктов распада субстрата и собственно метаболизма, которые являются токсичными.

Здесь же происходит использование запасных веществ, распад части рибосом.

Быстро гибнут лишь молодые клетки. Другие еще живут за счет внутренних резервов, получая энергию, окисляя запасные вещества и белковые продукты внутриклеточных элементов.

Выход количества биомассы, достигнутый в стационарной фазе называется урожаем. Он зависит от качества питательных продуктов, полноты питательной базы (м\э) и условий культивирования.

Фаза отмирания – число клеток снижается экспоненциально. Активность прорастания их на твёрдых средах резко уменьшается, увеличивается время до появления колоний – следовательно, снижается адаптивные способности клетки.

Часто происходит автолиз – т.е. распад под действием собственных ферментов.

Скорость отмирания изменяется в широких пределах и определяется конкретными условиями среды и видом микроорганизмов.

Характер кривой роста в статической (или периодической) культуре показывает, что неограниченный рост невозможен по причинам:

· источник питания истощается

· ухудшаются условия обитания

· накопление токсинов

· ограниченное жизненное пространство.

В промышленности микроорганизмы культивируют в открытой системе (хемостат и турбистат). Аэротенки очистных сооружений, биофильтры.

Основные параметры периодической культуры при получении сухой микробной массы: урожай – разность между максимальной и исходной массой бактерий

X=Xмакс.-X0, гр. сухого вещества.

Особенно важный показатель – экономический показатель

.

Скорость экспоненциального роста

=

Длительность лаг-фазы – характеризует свойства среды и качественные свойства бактерий. Используют при характеристике пригодности субстратов, ингибиторах и условий культивировани

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: