Рост бактерий в периодической культуре.

Периодической системой культивирования наз. с-му, в кот. после внесения бактерий (распаковки) в эту пит. среду не производится ни добавления, ни удаления каких-нить компонентов, кроме газовой фазы, при этом пит. среда из благопр. и даже оптимальной для роста мк превращ. в неблагоприятную, вплоть до полной остановки фазы размножения. (вверх – lgy, низ -t):Iфаза - логфаза (адаптации) мк клетки адаптируются к пит. среде и к концу этой фазы мк начин. размножаться (лишь некоторые кл. 1,5 – 2 часа);IIфаза – фаза логарифм. роста – все клетки в эту фазу размножаются. Удельная скорость роста (максим. для данной культуры в данных условиях культивирования, период генерации – время между 2-мя последоват. делениями – постоянен и минимален). Суспензия состоит на 99,9% из живых клеток.;IIIфаза – ср. стационарногоmax- фаза истощения пит. среды, накопления метаболитов, часть клеток начинает огтмирать. В какой-то момент скорость роста числа образ. клеток = числу отмираюшщих клеток.;IVфаза – средней логарифмической гибели.Параметры кривой роста и получение целевого продукта. Микробные метаболиты – принято называть продуктами синтезаIфазы (первичные метаболиты) или продукты синтезаIIфазы (вторичн. метаболиты). Первичные метаболиты – продукты обр-ые мк в фазеlgроста: органич. к-ты, витамины. Вторичные – в фазу стационарного максимума: антибиотики, спирты, кетоны. Это деление условно. Б/т процесс должен пройти логарифмическую фазу культ. мк можно поддерживать некотороеtв лаб. для хранения необходимо закончить культивирование в конце фазы лог. роста. Для культ-ия необх. знать скорость роста и экономический коэф-нт –t.Скорость роста. УдельнаяV– прирост числа мк-х клеток за опред. промежутокt, отнесенный к общему числе мк-х клеток. Это доля прироста мк. Определяется для любой среды роста, но чаще расчит. для среды лог. роста.= dx/dt x 1/x; dx=x2 –x1;dt=t2 –t1;x=t2.; 2)max–maxвозможная для данного мк удельнаяV. Опред. генотипом (при оптим. условиях). М. кл-ка не может превыситьVлог. роста и стремитсяmaxи приближается близко, или условия подходящие для данного мк. ; 3)Vваловая – показывает абсолютн. прирост за опред. промежутокt:V = dx/dt.; 4) период генерации –tмежду 2-мя делениями конкретных клеток. Время удвоения биомассы:g=tудв. =ln2/= 0,693/= 0,693.Экономический коэффициент культивирования. Y=dx/ds, гдеdx– изменение биомассы (х2-х1);ds– изменение субстрата (модуль пит. средыs1-s2). Строят технологический процесс так, что бы не оставалось питат. субстрата. Это важный показатель. В субстрат закладыв. С - изменение С – ведется расчет экономич. показателя по кол-ву потребл. О2 или др. показателю.

Влияние концентрации пит. В-в на V роста.

Кривая роста мк имеет типичное изображение, если пит. среда не лимитирована, ни по одному компоненту, мало того, пит-ва содерж. все необх. для роста компоненты, даже наход. в избытке, т.е. кривая растет ассинхронно. Мк в популяции деляться неодноt. Добив-сяmaxудельлнойVроста. Если пит. среда лимитирована по какому- либо компоненту,Vроставплоть до полного прекращения. Иногда мк используют пи. субстрат последовательно, что влияет наVроста и на хар-ер получаемой кривой роста. Не должно быть переходных моментов культив. строят так, чтобы больше удержать фазу лог. роста или в зав-сти от метаболитов (первичные или вторичные). Исп. методы математич. моделирования. Вторичные метаболиты – синтез а/б, когда не хватает фосфатов (пенициллин – лимитация глюкозы).Влияние синхронизации клеточного деления на мк-ю популяцию. В ест. условиях культура растет синхронно, т.е. процесс идет неодноt. Но культуры могут расти и синхронно, т.е. культура однородна или делится или растет, но теряется прирост биомассы. Культура соtрассинхронивается. Ее необходимо избехать, но иногда необх. (в лаб. для изучения физиол. роста) подбор оптим. пит. сред. Синхронизировать можно путем подбора пит. сред (глюкоза и лактоза дляE.coli) или лимитир. пит. в-ва или меняя условия культ-ия (pH,t). На практике синхрониз. иначе, а именно:maxимеют делящиеся или разделившиеся клетки, а мин. – раст. кл-ки. Это и используют при центрифугировании вградиенте плотности (т.е. в среде, в кот. в-ва разной плотности оседают с разнойVв опред.t). Т.о. растущие кл-ки остаются в надосадочной жидкости. Берут флотационный материал -> кл. с одинак.. Посев кл. одинаковой зрелости дает синхрон. роста. Непрерывное (проточное) культивирование мк позволяет : 1) специализировать оборудование; 2) автоматизировать; 3) стабилиз. во времени сам процесс; 4) повысить кач-во конечного продукта; 5)эк. коэф. культивирования. Непрерывное культивирование: - это культ-ие, при кот. в емкость с выращ. мк, постоянно подается свежая пит. среда и одноtудаляется точно такой жеVбиомассы. Культура поддерж.в течение месяца. 1) Техн. проц. – технология полного вытеснения – использ. в тех случаях, когда необх. получать культуру анаэробов. Исп. трубчатые ферментеры, куда с одной стороны подводится пит. среда и распловка, а с др. – выходит биом (она проталкивается и вытесняется вновь поступающей средой). Для выращивания аэробов используются батареи ферментеров культуры, последовательно располож. с переменной средой: а) адаптация; б) бурно размножается; в) стац. мах. УвеличениеV– увеличениеVвыхода, иногда культивированные аэробов исп. батерею фермен-в перемешиваются правая по емкостям.; 2) Технология полного смещения – интенсивн. перемешивание или подача воздуха илиtи др. Ферментер обязательно имеет мешалку, в перемеш. учавствует и подаваемый снизу воздух. Постоянной расплодки нет, она засевается лишь раз, а потом идет подача пит. среды и забор биом. Чем быстрее подается среда, тем < мк кл-ка, меньше делится. Чем медленнее – в зависимости от получ. продукта.Коэффициент разбавления – D = F/V, гдеF- скорость подачи свежей пит. среды;V– объем пит. среды в ферментере. ПРи таком условии культивирования=D, т.е к-ра будет расти с той же скоростью, с какой будет подавать пит. среду. При таком равенстве культура наход. в стационарном состоянии.удельной скорости – если часть быстрее, т.е.D, то конц. биом, [ ] субстрата- -> менее экон. эффект. Но не стоит забывать о мах скорости роста (мах) выше кот. клетки расти просто не могут. ТогдаDпревр. вDкритич. (коэф. вымывания кл-к). ПРи опред. степени ростамах не будет-D==мах. ЕслиDD(критич.) >>max.max– генетич. показатель, кл-ки вымоются, среда стерильна.