4. Бақылау сұрақтары:

1. Субстрат дегеніміз не.

2. Үздіксіз культивирлеу.

3. Процестердің негізгі параметрлері.

4. Микроорганизмдердің катаболиттік репрессиясы.

5. Лабораториялық жұмыстың орындау тәртібі: Үздіксіз культивирлеудің аса маңызды сипаттамасының бірі ол араластыру жылдамдығы, демек ферменттердегі қоректік ортаның алмасу жылдамдығы. Егер культиватордың көлемін (V/л), ал ортаға келу жылдамдығы ағын жылдамдығы F (л\сағ) деп белгілесек, онда араластыру жылдамдығы Д (сағ¹) тең болады:

Д= F/ V

Микроорганизмдердің өсуінің меншікті жылдамдығы:

μ=1/Х×dх/dτ

Осыдан культивирлеу кезіндегі микроорганизмдердің тез өсуі мынаған тең:

dх/ dφ= μх

Үздіксіз культивирлеу жағдайында биомассаның тез арада өсуі μ_х , оның орта мен Д_х, кетуімен қамтамасыздандырылады.

Яғни, μх-Д≥0 немесе (μ-Д)х≥0

Осыдан: μ=D

Бұл теңдеу микроорганизмдерді үздіксіз культивирлеу кезінде орныққан тепе-тендікті ұстап тұрудың негізгі шарты. Бұл кезде барлық технологиялық және физиологиялық көрсеткіштер тұрақты болып сақталады. Технологиялық көрсеткіштерге культуральды сүйықтық компоненттерінің концентрациясы, ал физиологиялық - жасушаның өсу жылдамдығьі және олардың кұрыльімдық -биохимиялық ерекшеліктері жатады. Жоғарыда көрсетілген формулаға салып есеп шығару.

№6 Лабораториялық жұмыс

Лабораториялық жұмыстың аты: Үздіксіз култивирлеу процесіндегі микроорганизмдердің өздігінен реттелу қабілеті.

1. Жұмыс жоспары: Үздіксіз культивирлеуде араластыру жылдамдығы меншікті өсу жылдамдығы мен тепе-теңдік жағдайдағы режимді орнатуды бақылау және қоректік ортаның ағып келуін ұстап тұру қажет.

2. Жұмыс мақсаты: Үздіксіз култивирлеу процесіндегі микроорганизмдердің өздігінен реттелу қабілетімен танысу.

3. Қысқаша теориялық мәліметтер: Үздіксіз культивирлеуде араластыру жылдамдығы меншікті өсу жылдамдығы мен тепе-теңдік жағдайдағы режимді орнатуды бақылау және қоректік ортаның ағып келуін ұстап тұру қажет. Бірақ үздіксіз культивирлеу жүйесіндегі микроорганизмдер өздігінен реттеуші қабілетке ие.

Егер де қабылданган режим араластыру жылдамдығы есебінен бұзылса, онда жүйеде кандай өзгерістер тууы мүмкін? Қоспаның құрамы немесе қоректік ортаның берілу жылдамдығы өзгерген кезде жүйе тепе-теңдік күйден шығып, олардың параметрлерінде бір-бірімен байланысты өзгерістер пайда болады.

Араластыру жылдамдығы микроорганизмдердін меншікті өсу жылдамдығынан төмен деп қарастырсақ, демек D < . Мұндағы —D айырмашылығы оң болады. Осыған байланысты ферменттерге қоректік ортаның түсуі көбейсе, биомассаның концентрациясы X жоғарылай бастайды, ол қоректік заттардың жоғарылауына және зат алмасу өнімнің жиналуына әкеліп соқтырады. Осынын барлығы микроорганизмдердің өсу жылдамдығына кері әсерін тигізеді, оның өсу жылдамдығы төмендей бастайды. Осының салдарынан - D 0-ге ұмтылады, ал жүйе жана жылжымалы тепе-тендіктің қалыптасуына ұмтылады, Бұл жағдайда биомасса концентрациясы алғашқысымен салыстырғанда және өте жоғары деңгейде тұрақтанады .

Егер араластыру жылдамдығы меншікті өсу жылдамдығынан жоғарыласа (D < ), онда -D айырмашылығы теріс мөлшерге ие болады және жүйедегі биомасса концентрациясы төмендей бастайды. Қоректік заттар аз жұмсалып, онын концентраииясы өседі, ол меншікті өсу жылдамдығына жағымды әсер етеді. Нәтижесінде жүйе жоғары концентрациялы қоректік заттарға және биомассаның төменгі концентрациясына сәйкес жана қалыптасқан режимге келеді.

Олай болса, бастапқы мәнді (ағымынын жылдамдығы немесе қоректік орта құрамы) өзгерте отырып, жүйеге ауысады. Жасуша - орта жүйені бір қозғалмалы тепе - теңдік күйден басқа бір күйге ауыстыруға болады. осыдан барып үздіксіз процестер өздігінен ретелу қабілетіне ие болады, ол максималды меншікті өсу жылдамдығын қамтамасыз етеді. Араластыру жылдамдығын максимальды меншікті өсу жылдамдығынан жоғарылатқанда, (D > макс), онда белгілі бір уақыттан кейін микроорганизм ферментатерден шығарылып жуылады.

Үзіксіз культивирлеудің маңызды көрсеткішінің бірі - өнімділігі болып табылады, ол биомасса концентрациясы араластыру жылдамдығынын жүруімен анықталады:

П=D_х

Араластыру жылдамдығы максимальді болғанда, өнімділігі максимум жағдайға жетеді.

Үздіксіз култивирлеу жүйесінің классификациясы

Қазіргі кезде микроорганизмдерді үздіксіз культивирлеу әдісі теренірек теориялык негізі бар және іс-жүзінде кеңірек қолданылады. Үздіксіз культивирлеу процестерін қолдану қазіргі уақытта жеткілікті және оларды классификациялауға болады. Үздіксіз культивирлеуді классификациялағанда жұмыс істеу принципіне қарай классификациялаған жөн.

Үздіксіз культивирлеу жүйесін ашық және тұйық деп ажыратуға болады. Ашық жүйедегі жоғары жылдамдықпен пайда болған жаңа жасушалар барлық уақытта ағымдағы ортада жуылады бұл жағдайда олардың тұрақты концентрациялары юңай жетіледі.

Тұйық жүйеде жасушалар қандайда бір уақытта жүйеде тоқтап қалып, олардың саны үлғаяды. Бұл жағдайда шектелген факторлардың-бәрі басқасына ауыстырылады, соңында жасушаның үлкен бөлігі еледі және мұндай жүйе динамикалык тепе -теңдік жағдайына жете алмайды.

Іс-жүзінде процесс периодты ұзартылған түрде жүреді. Сол себепті тұйық культивирлеу жүйесін, шектеусіз уақытта функциялауға қабілеті барды үздіксіз ағым деп қарастыруға болмайды. Жұмыс жасау принципін техникалық өзгерту арқылы ашық жүйені тұйық жүйеге ауыстыруға болады.

Ашық жүйе мен тұйық жүйелердің басты айырмашылығы - ашық жүйе бекітілген динамикалық жүйеде жүреді, ал жабық демек, тұйық жүйе мұндай жағдайға жете алмайды.

Үздіксіз процесс гомогенді - үздіксіз және гетерогенді - үздіксіз болып бөлінеді. Гомогенді үздіксіз процесте ферментерде қарқынды араластырудың арқасында барлық параметрлері (қоректік заттардың концеңтрациясы, микроорганизмдердің өсу жылдамдығы) барлық уақытта тұрақты.

Гетерогенді үздіксіз процесте бірнеше ферментер батареяға жалганады, және әрқайсысы культивирлеу жағдайын тұрақты ұстап тұра алады бірақ басқа ферментерден айырмашылығы болады. Мұндай әдісте жасушалардың өсуі үшін үнемі тұрақты жағдайларды қамтамасыз ете алмайды.