Периодическая культура – популяция клеток, растущая в ограниченном пространстве: питательные вещества не поступают, конечные продукты обмена не удаляются.

Кривая, описывающая зависимость логарифма числа живых клеток от времени, называется кривой роста.

Типичная кривая роста имеет S-образную форму и различает несколько фаз роста, сменяющих друг друга.

  • Лаг-фаза начинается с момента посева бактерий в свежую питательную среду. В этот период клетки адаптируются к данным условиям культивирования и достигают максимальной скорости роста. Продолжительность лаг-периода зависит от многих факторов: биологических особенностей бактерий, возраста исходной культуры, состава питательной среды, температуры культивирования бактерий. Диауксия – двухфазный рост, наличие двух лаг-фаз. Это обычно происходит на средах, содержащих смесь питательных веществ.
  • Экспоненциальная, или логарифмическая (лог-фаза), характеризуется максимальной скоростью деления бактерий. Нарастание клеток идет в геометрической прогрессии. Общее количество бактерий определяется по формуле 1:

N = N0 × 2n, (1), где N — общее количество клеток в конце опыта, N0 — количество клеток в начале опыта, n — число поколений или генераций.

В микробиологической практике для выражения общего числа клеток чаще пользуются не абсолютными числами, а их логарифмами. В экспоненциальной фазе процессы роста протекают сбалансированно. Эта фаза многостадийна, так как в начале ее бактерии растут в среде с избытком субстрата, затем концентрация его понижается, изменяется активность ферментов, возрастает содержание клеточных метаболитов.

  • Линейная фаза роста, характеризуется постоянной скоростью прироста биомассы. Наступление фазы объясняется качественными изменениями состава питательной среды: потреблением питательных веществ, накоплением продуктов метаболизма, дефицитом кислорода в среде, изменением рН среды и т. д.
  • Стационарная фаза роста, характеризуется равновесием между погибающими и вновь образующимися клетками. Скорость роста снижается не только из-за нехватки субстрата, но также из-за большой плотности бактериальной популяции, недостатка О2, или накопления токсичных продуктов обмена. В стационарной фазе наблюдается максимальная величина биомассы и максимальная суммарная численность клеток (урожай, или выход). В стационарной фазе клетки характеризуются несбалансированным ростом (клеточные компоненты синтезируются с различной скоростью), уменьшением интенсивности обменных процессов, более высокой устойчивостью к физическим и химическим воздействиям.
  • Фаза отмирания, характеризуется уменьшением числа живых клеток. В естественных условиях отмирание бактерий приводит к самоочищению природных сред. Число живых клеток может снижаться, когда в среде накапливаются кислоты, иногда клетки лизируются под действием собственных ферментов (автолиз).
  • Фаза выживания, характеризуется наличием отдельных клеток, сохранившихся в течение длительного времени, жизнеспособностью в условиях гибели большинства клеток популяции. При пересеве таких выживших клеток в свежую питательную среду, после лаг-периода они начинают активно расти и делиться. Выживающие клетки характеризуются низкой интенсивностью процессов метаболизма.

В непрерывной культуре рост культур происходит в емкости – ферментере при интенсивном перемешивании. Во всей массе культуры условия должны быть совершенно одинаковыми. Этот метод культивирования получил название гомогенно-непрерывного.

При больших потоках условия среды близки к экспоненциальному росту, при малых – приближаются к условиям стационарной фазы. При таком методе может быть воспроизведена любая точка роста периодической культуры. Повышение скорости потока приводит к тому, что скорость роста культуры окажется меньше коэффициента разбавления, и культура вымоется из ферментера. Низкая скорость протока приведет к тому, что рост ускорится, а в ферментере повысится концентрация биомассы и понизится концентрация субстрата. Непрерывные процессы имеют преимущества перед периодическими:

  • специализировать аппаратуру для каждой стадии процесса;
  • автоматизировать процесс;
  • стабилизировать процесс во времени;
  • легко регулировать условия;
  • установить особенности физиологического состояния клеток,

изучить действие разных факторов в любой степени

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Заказать курсовую скидка 15%

^ Наверх