ГОСы Все предметы / Биотехнология / 5.6 кривые роста

5. 6. Сравните кривые роста микроорганизмов при получении первичных и вторичных метаболитов в биотехнологическом производстве.

Рост микроорганизмов можно охарактеризовать как S - образную кривую. Первая стадия - стадия быстрого роста, или логарифмическая, для которой характерен синтез первичных метаболитов. Далее наступает фаза медленного роста, когда увеличение биомассы клеток резко замедляется. Микроорганизмы, производящие вторичные метаболиты, вначале проходят стадию быстрого роста, трофофазу, во время которой синтез вторичных веществ незначителен. По мере замедления роста из-за истощения одного или нескольких необходимых питательных веществ в культуральной среде микроорганизм переходит в идиофазу; именно в этот период синтезируются идиолиты. Идиолиты, или вторичные метаболиты, не играют явной роли в процессах метаболизма, они вырабатываются клетками для адаптации к условиям окружающей среды, например, для защиты. Их синтезируют не все микроорганизмы, а в основном нитчатые бактерии, грибы и спорообразующие бактерии. Таким образом, продуценты первичных и вторичных метаболитов относятся к разным таксономическим группам.

Кривая накопления биомассы обычно совпадает с кривой накопления первичных метаболитов и не совпадает с кривой накопления метаболитов вторичных. В частности это относится к таким вторичным метаболитам, как антибиотики, которые наиболее быстро накапливаются в среде именно тогда, когда биомасса почти не возрастает.

Рис.1. Сравнительная характеристика кривых роста микроорганизмов.

1-индукционный период; 2- фаза экспоненциального роста; 3- фаза линейного роста; 4- фаза замедления роста; 5- стационарная фаза; 6-фаза отмирания культуры.

I кривая роста микроорганизмов при получении первичных метаболитов,

II – кривая роста микроорганизмов при получении вторичных метаболитов.

Рис. 2. Особенности ферментационного процесса при получении антибиотиков:

1 – трофофаза, II – идиофаза, 1 – биомасса клеток, 2 – антибиотик, 3 – углеводы, 4 – источники азота.

Особенности культурального роста этих микроорганизмов необходимо учитывать при производстве. Например, в случае антибиотиков большинство микроорганизмов в процессе трофофазы чувствительно к собственным антибиотикам, однако во время идиофазы они становятся к ним устойчивыми.

Чтобы уберечь микроорганизмы, продуцирующие антибиотики, от самоуничтожения, важно быстро достичь идиофазы и затем культивировать микроорганизмы в этой фазе. Это достигается путем варьирования режимов культивирования и составом питательной среды на стадиях быстрого и медленного роста.