Вопрос 2 Криавя роста, особенности отдельных фаз

Под определением «биомасса» подразумевает­ся общая концентрация микроорганизмов или клеток на твердой или жидкой питательной среде при культивировании.

Выбор метода из­мерения зависит от задач исследований в области культивирования, биохимической характеристики культуры, питательной среды и тре­буемой точности измерений. Наименее чувствительным является метод определения веса сухой биомассы, а наиболее чувствитель­ным - метод подсчета клеток.

……………………………………………………………………………………….

Кинетическая кривая фаз роста микроорганизмов в закрытых системах показана на слайде 9.

СЛАЙД 9

..............................................................................................................................

СЛАЙД 10

1. Лаг-фаза или индукционный период начинается после посева (инокуляции) в питательную среду микроорганизма и является пе­риодом их адаптации.

Во время этой фазы происходит реорганиза­ция микромолекулярных и макромолекулярных составных частей микробной культуры, синтез или подавление ферментов или структурных компонентов клетки. Данная фаза, в зависимости от внешних условий, может быть короткой или довольно длинной. Во время этой фазы клеточная масса может изменяться без изменения числа кле­ток.

2. Лаг-фаза переходит в фазу экспоненциального роста. Это - пе­риод быстрого накопления биомассы и продуктов реакции. Описы­вается экспоненциальной кривой.

3. Фаза линейного роста характеризуется сбалансированностью роста в установившемся состоянии,

т.е. скорость роста остается по­стоянной на протяжении всего процесса культивирования, а хими­ческий состав культуральной жидкости изменяется, поскольку по­требляются питательные вещества и вырабатываются продукты ме­таболизма. Как следствие этого, окружающая микроорганизмы сре­да непрерывно изменяется, но скорость роста в широком диапазоне концентраций питательных веществ не зависит от них.

………………………………………………………………………………………

СЛАЙД 11

4. Фаза линейного роста сменяется периодом, в течение которого скорость роста культуры снижается до нуля - это фаза замедления роста.

5. Далее рост культуры может переходить в достаточно устойчи­вую стационарную фазу, при этом скорость гибели микроорганиз­мов компенсируется скоростью прироста биомассы.

6. При полном истощении питательной среды (субстрата) и зна­чительном накоплении ингибирующих (существенные физиологические изменения культуры - лизис) и на­ступает так называемая фаза отмирания культуры.

……………………………………………………………………………………….

СЛАЙД 12

Вопрос 3 лекции Определение параметров роста

Основные факторы, влияющие на рост и развитие микроорганиз­мов, можно подразделить на две группы:

1. Внутриклеточные факторы, обусловленные структурой и специфическими особенностями орга­низма;

2. Внеклеточные факторы, т.е. условия внешней среды клетки.

……………………………………………………………………………………….

К внутриклеточным факторам относятся структура клетки, механиз­мы метаболизма и генетические характеристики, что является пре­рогативой цитологических, биологических и генетических исследо­ваний. Основной целью исследований в практической микробиологии являются внеклеточные (внешние) факторы.

……………………………………………………………………………………….

СЛАЙД 13

Для количественной характеристики роста микроорганизмов ана­лизируются основные параметры роста такие как:

- удельная скорость роста;

- время удвоения биомассы;

- степень размножения;

- экономический коэффициент;

- метаболический коэффициент.

………………………………………………………………………………………

СЛАЙД 14

Удельная скорость роста

Увеличение концентрации биомассы X за промежуток времени dt, равное dX, пропорционально количе­ству биомассы и интервалу времени, т.е. согласно уравнению 1:

dX / dt = м^.Х. (1)

Параметр м называется удельной скоростью роста и измеряется в часах^-1.

Если величина м постоянна, то интегрирование уравнения (1) дает

lnX = lnX₀+м^.t, (2)

где Х_о - концентрация биомассы при t = 0.

Из уравнения (2) следует, что

In (Х/Х₀) = м^.t, (3)

Рост, подчиняющийся выражению (3), называется экспоненци­альным.

……………………………………………………………………………………

СЛАЙД 15

Время удвоения биомассы. Зависимость между удельной скоро­стью роста и временем удвоения (t_d) можно получить, подставив в уравнение (3) значения

X = 2Х_о и t = t_d.

Тогда t_d = 1n2/м = 0,643/м (4)

Степень размножения. Если биомасса претерпевает n удвоений (генераций), тогда:

X / Х_о = 2ⁿ,

Откуда n = 3,32 log (Х/Х_о). (5)

При культивировании целесообразно использовать посевную дозу в количестве 10% от ожидаемого конечного накопления, тогда n = 3,32.

……………………………………………………………………………………….

Закон экспоненциального роста универсален для прокариотов и эукариотов, если указанные выше условия роста выполняются.

……………………………………………………………………………………….

СЛАЙД 16

Экономический коэффициент. Экономический коэффициент (выход биомассы) Y выражает количественные потребности орга­низма в питательных веществах и определяют как:

Y = - dX/dS, (6)

где dX - прирост биомассы, соответствующий потреблению (умень­шению в среде) субстрата dS.

Знак минус означает, что рост X возможен только при уменьше­нии S.

Если Х_о и S₀ - начальные, а X и S - текущие концентрации при росте X, то

Лекция 2.2 Накопительные и чистые культуры. Рост и размножение микроорганизмов. Разнообразие типов питания. Автотрофия и гетеротрофия. Фотолитотрофия, фотоорганотрофия, хемолитотрофия 67

Название темы лекции 75

…………………………………………………………………………………… 75

Рассматриваемые вопросы: 75

1.Классификация способов и систем культивирования микроорганизмов. 75

2. Кривая роста, особенности отдельных фаз. 75

3.Определение параметров роста. 75

4.Периодическое и непрерывное культивирование (хемостат и турбидостат). 75

………………………………………………………………………………………… 75

1. Классификация способов и систем культивирования микроорганизмов 76

СЛАЙД 8 77