![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Периодическое культивирование микроорганизмовСодержание книги
Поиск на нашем сайте
В периодическом состоянии динамика роста и размножения микроорганизмов в жидкой питательной среде обладает рядом особенностей, общих для бактерий, актиномицетов, микроскопических грибов, микоплазм и других про- и эукариот. При индивидуальном развитии им свойственна высокая скорость размножения. Развитие происходит в виде последовательных фаз, характер и продолжительность которых зависят от физиологического состояния клеток, определяемого в свою очередь условиями разнообразных факторов среды, в которой развиваются популяция того или иного организма. Другими словами, фазы роста микроорганизма отражают количественные и качественные изменения в их биомассе и окружающей среде. В простой гомогенной периодической культуре микроорганизмов выделяют от 4 до 8, и даже до 16 фаз. 1. Исходная фаза (лаг-фаза или индукционный период) является фазой задержки роста, когда размножения микробных клеток не происходит. Эта фаза характеризуется отсутствием роста клеток. В этот период посевная культура приспосабливается к изменившимся внешним условиям и вырабатывает ферменты, необходимые для роста на данной питательной среде. В лаг-фазе в клетках культуры происходят значительные качественные изменения: возрастет количество нуклеиновых кислот, в первую очередь РНК, активизируются одни ферменты и синтезируются другие. Продолжительность лаг-фазы зависит от следующих факторов: - от состава питательной среды - если питательная среда по составу мало отличается от среды, на которой росла посевная культура, лаг-фаза может практически отсутствовать; - от качества посевного материала ~ количества в нем жизнеспособных клеток, их возраста, способа хранения; - от посевной дозы. 2. Период положительного ускорения роста. Длительность этого периода для большинства микроорганизмов составляет 2 часа, и она зависит от температуры, состава питательной среды, качества посевного материала. Многие авторы эти две фазы рассматривают вместе. Число клеток остаётся постоянным из-за отсутствия в этот период клеточного деления. Общее состояние микробных клеток характеризуется как состояние приспособления к питательной среде. В этот период усиливается синтез веществ, клеток, они увеличиваются в размере, в них образуется большое количество индуцибельных ферментов. 3. Фаза логарифмического (лог-фаза) или экспоненциального (показательного) роста. Она характеризуется постоянной и максимальной скоростью роста клеток. Рост микробов в эту фазу происходит в геометрической прогрессии. Продолжительность этой фазы зависит: - от запаса питательных веществ в среде; - от условий аэрации; - от перемешивания и др. факторов. Для описания процессов роста микроорганизмов используют такие характеристики, как общая и удельная скорости роста биомассы (или числа клеток). Другой важной характеристикой роста культуры является время генерации, за которое биомасса культуры удваивается. Время генерации из разных культур микроорганизмов сильно различается. Наиболее быстрорастущие бактерии при благоприятных условиях генерации имеют период генерации - 20-25 мин. Продолжительность генерации в лог-фазе у разных микроорганизмов не одинакова. Так, для сальмонелл она равна 20-30 мин., для стрептококков и стафилококков - 25-35 мин., для эшерихий - 15-17 мин. На продолжительность генераций влияют температура, рН среды, состав среды и т. д. Если на единицу объема растущей периодической культуры приходится а0 клеток - это число клеток, которое внесли в питательную среду с маточной культурой в момент to, то после п делений за время t число клеток будет Ао х 2n = А t Логарифмируя это выражение получим: lg А t == lg Ао + п lg 2. Количество клеток в момент to и t определяют подсчетом в камере Горяева с помощью автоматических счетчиков, используемых для подсчета форменных элементов крови типа Целлоскоп или Каултера, или спектро-фотометрически (турдиметрически или нефелометрически). Однако с помощью этих методов определяются как живые, так и мертвые клетки. В некоторых случаях проводят подсчет только живых клеток. Для этого производят высев клеток на плотные питательные среды с последующим подсчетом числа колоний, образуемых жизнеспособными клетками. Из приведенного уравнения можно рассчитать количество делений клеток и константу скорости деления (V) — число клеточных делений в 1 час.
п == l gAt-lgAo, lg2 V= п lgAt-lgAo t lg2 (t,-to) Рассмотрим конкретный пример. В питательную среду внесли 1000 (103) клеток. Через 10 часов культивирования в среде выявили 109 (1 миллиард) микробных клеток. Константа скорости деления (число клеточных делений в час) равна: Ig109 – lgl03 9-3 6 V- ———————— = ————— = ———— = 2. 0,3010x10 0,3010x10 3,010 Число клеточных делений равно: IglO 9 - lglO3 9-3 6 п - ——————— == ————— = ——— = 20. 0,3010 0,3 0,3 Время, необходимое для одного клеточного деления (tn),или время генерации: t 10 tn = — = —— == 0,5 часа. п 20
Эти данные используют при выборе производственных штаммов и для их объективной оценки. Рост периодической культуры можно проследить не только по числу клеток, но и по урожаю клеток. Под урожаем понимают разность между полученной и исходной массами бактерий. Массу выражают в граммах сухого вещества. Это имеет производственное значение, т.к. рост микробной клетки сопровождается не только делением клеток, но и увеличением размеров и массы одной конкретной особи между двумя делениями. Обозначим первоначальную массу клеток Ао, а А t - масса клеток через время t. Тогда урожай бактериальной массы А = а t - a 0. Еще одним важным производственным показателем характеристики штаммов бактерий является скорость экспоненциального роста. Для ее расчета используют показатель плотности бактериальной суспензии. Это связано с тем, что константа скорости роста и константа скорости деления клеток не равноценны, т.к. число и масса клеток не идентичные понятия и во время роста периодической культуры соотношение между этими двумя показателями изменяется. Обозначим константу скорости роста - ц, начальную плотность суспензии бактерий через Хо (г/см3), а конечную Xt (г/см3), при этом начальное время to, а конечное время t1. Тогда константу скорости роста вычисляют по формуле: lgX t-lgXo lgX t-lgXo M =——————— = —————————. Lg e(t1-t0) 0,43429 t t - время культивирования, час; lg e == 0,43429. Время удвоения клеточной массы td можно рассчитать по формуле: td = ln 2 = 0,693 M M ln - натуральные логарифмы при основании e, е = 2,71828. С экономической точки зрения важным показателем процесса культивирования является показатель, называемый экономическим коэффициентом. Если обозначить его через букву Y, его можно рассчитать по формуле: А Y = __ S где S - количество потребленного субстрата (г); А - сухая бакмасса (г).
Высокая скорость развития микроорганизмов сохраняется на всей экспоненциальной стадии. Однако эта зависимость наблюдается в течение ограниченного времени. По мере роста культуры в среде постепенно потребляются питательные вещества, накапливаются продукты обмена, затрудняется транспорт питательных веществ (в первую очередь кислорода) и метаболитов вследствие увеличения плотности популяции. 4. Фаза отрицательного ускорения. В эту фазу скорость размножения замедляется, а время генерации увеличивается. Наступление этой фазы обусловлено истощением питательной среды и накоплением в культуральной жидкости токсических веществ, которые начинают ингибировать развитие культуры. Кроме того, в эту фазу происходит наивысшее накопление микробной массы в единице объёма. 5. Стационарная фаза роста, или максимума, на протяжении которой численность микробной популяции не уменьшается. В эту фазу скорость размножения и отмирания клеток одинаковая. Концентрация живых клеток в эту фазу достигает максимума, и она называется М-концентрацией. В этой фазе сама биомасса микроорганизмов и продукты их биосинтеза обладают наибольшей биотехнологической ценностью. 6. Фаза отмирания микробной популяции. Любая микробная популяция, растущая в сосуде с несменяемой средой, вступает после фазы стационарного роста в стадию отмирания. По скорости отмирания вначале устанавливают фазу ускоренного отмирания (VI), затем фазу постоянной скорости отмирания (VII) и фазу замедленной скорости отмирания (VIII). Причинами отмирания микробной популяции являются истощение среды и накопление в ней большого количества токсических продуктов метаболизма. В период стадии отмирания общее количество биомассы уменьшается, что чаще всего происходит за счет аутолиза. Продолжительность стадии отмирания у различных микроорганизмов не одинакова: у пневмококка она составляет 2-3 суток, у эшери-хий — несколько месяцев. В этот период в культуре находят значительное уменьшение клеток. У них уменьшается биохимическая и антигенная активность. Учитывая это для изготовления ряда биопрепаратов отбирают культуры микроорганизмов чаще всего в фазе отрицательного ускорения роста, или в начале стационарной фазы роста, когда концентрация живых микробных клеток приближается или равна М-концентрации.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-12; просмотров: 96; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.37.129 (0.006 с.) |