20. Рост микроорганизмов при непрерывном культивировании; синхронные культуры, способы их получения и значение; культивирование иммобилизированных клеток микроорганизмов.

В условиях непрерывного культивирования в сосуд, содержащий популяцию бактерий, подается свежая питательная среда и из него одновременно удаляется часть среды с клетками микроорганизмов. Это позволяет на длительное время задержать культуру в состоянии логарифмического роста.Для проточного глубинного культивирования бактерий с аэрацией в промышленных и лабораторных условиях применяют биореакторы, или ферментеры. Они представляют собой герметические котлы, в которые заливается жидкая питательная среда. Ферментеры бывают нескольких типов: хемостаты, турбидостаты, оксистаты, рН-статы и др. Хемостат состоит из сосуда-культиватора, в который с заданной постоянной скоростью поступает питательная среда. Для равномерного и полного смешивания питательных веществ содержимое культиватора механически перемешивается и аэрируется стерильным воздухом. Избыточная биомасса клеток с питательной средой вытекает из культиватора через сливной сифон. Турбидостат представляет собой ферментер, в котором поддерживается заданная плотность клеток за счет определения оптической плотности среды культивирования. Когда количество биомассы увеличивается относительно некоторого выбранного уровня, что фиксируется фотоэлементом, соединенным с системой реле, включается подача свежей питательной среды. Синхронные культуры – это популяции микроорганизмов, в которых все клетки находятся на одинаковой стадии клеточного цикла и делятся одновременно. Такие культуры часто необходимы для изучения процессов обмена веществ на протяжении цикла клеточного деления. Синхронизировать рост и деление клеток в какой-либо популяции можно с использованием различных приемов, таких как: изменение температуры; изменение интенсивности освещения; лимитирование количества питательных веществ; фильтрование суспензии клеток микроорганизмов через специальный фильтр, позволяющий отобрать клетки одного размера; центрифугирование. Синхронизации деления подвергались различные объекты: грибы, бактерии, простейшие, водоросли, а также клетки культуры тканей растений и животных. Важным направлением микробиологии и биотехнологии является производство и использование иммобилизованных ферментов. Ферменты обеспечивают протекание биохимических реакций без высоких температур и давлений, а ускоряют их в миллионы и миллиарды раз. Для того чтобы стабилизировать (иммобилизировать) ферменты, сделать их пригодными для многократного длительного промышленного использования, ферменты присоединяют к нерастворимым либо растворимым носителям. Методы иммобилизации клеток основаны на способности микроорганизмов к адсорбции на твердых поверхностях. Существуют два принципиально различных подхода к иммобилизации: 1) химические методы; 2) физические методы. Химические методы иммобилизации предполагают образование ковалентной связи между какой-либо из функциональных групп на поверхности клетки микроорганизма и материалом носителя. Физические методы иммобилизации реализуются в результате ад-орбции микроорганизмов на поверхности различных нерастворимых синтетических или природных пористых материалов, при включении клеток в поры поперечносшитого геля и т. п. Иммобилизованные ферменты находят применение в медицине. Культивирование иммобилизованных клеток микроорганизмов находит широкое применение также в биотехнологии, а именно в производстве ценных органических веществ; в деградации токсичных природных и неприродных соединений, промышленных отходов; для очистки сточных вод от загрязнений.