Периодическое культивирование.

. 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 (лимитирующий 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.

Наблюдения за ростом микроорганизмов, культивируемых на жидкой среде в зам­кнутых резервуарах, показывают, что скорость их роста изменяется во времени. Внесенные в питательную среду микроорганизмы снача­ла не развиваются — «привыкают» к условиям среды. Первая фаза — исходная, начинается после внесения микроорганизмов в питательную среду и продол­жается 1—2 ч. Количество бактерий во время этой фазы не увеличи­вается, и клетки не растут.

Лаг-фаза – Вторая, или лаг-фаза, между инокуляцией и достижением максимальной скорости деления — период задержки размножения. В указанное время бактерии, внесенные в свежую питательную среду, начинают интенсивно расти, но скорость их деления пока невы­сока. Длительность лаг-фазы за­висит как от внешних условий, так и от возраста бактерий и их ви­довой специфичности.. 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. Длительность лаг-фазы – характеризует свойства среды и качественные свойства бактерий. Используют при характеристике пригодности субстратов, ингибиторах и условий культивировани

Экспоненциальная (логарифмическая) фаза — интенсивного логарифмического, или экс­поненциального, размножения. В этот период размножение бактерий идет с наибольшей скоростью и число клеток увеличивает­ся в геометрической прогрессии характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток. Число бактерий растёт в геометрической прогрессии, т.к. клетки делятся надвое 2⁰→2¹→2²→2³→2⁴→→2ⁿ

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

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. стационарная. Период, когда число вновь возникающих клеток примерно равно числу отмирающих. Поэтому количество живых клеток некоторое время остается практически неизменным, численность клеток в среде во время нее достигает максимума.

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

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 – — характеризуются тем, что отмирание клеток преобладает над размножением. Увеличивается число отмерших кле­ток. они отмирают с постоянной скоростью. Во время восьмой фазы скорость отмирания клеток бактерий постепенно уменьшается. Отмирание связано с изменением физико-химических свойств питательной среды в неблагоприятную для бактерий сторо­ну и другими причинами. В описанных выше фазах развития микроорганизмов 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.

Дата добавления: 2015-07-25