5.Константа швидкості та тривалість генерації

Завдання №3. Визначити константу швидкості поділу (ν) та тривалість генерації (g), якщо початкова концентрація клітин становить 10³, а через 4 год – 10⁸.

Розв’язання

Як відомо, бактерії розмножуються шляхом бінарного поділу, тому їх кількість збільшується в геометричній прогресії : 2°→2¹→2²→2³→...2ⁿ. Якщо на одиницю об’єму періодичної культури, що росте, припадає N₀ клітин, то після n поділів отримаємо N = N₀ ∙ 2ⁿ клітин. Логарифмуючи, отримаємо:

lg N = lg N₀ + n lg 2,

звідси кількість клітинних поділів:

n = (lg N – lg N₀) / lg 2.

Кількість клітинних поділів за 1 год (константа швидкості поділу ν ) визначають за формулою:

ν = n / t = (lg N – lg N₀) / (t – t₀)∙ lg 2.

Час, потрібний для одного циклу поділу (тривалість генерації g ), визначають за формулою:

g = t / n = 1 / ν.

Якщо за 4 год кількість клітин у суспензії збільшується з 10³ до 10⁸, то константа швидкості поділу:

ν = (lg 10⁸- lg 10³ ) / 4∙ 0,3010 = ( 8–3 ) / 1,204 =4,153 год^-1

тривалість генерації g = 1 / ν = 1 / 4,153 = 0,2 год.

Розділ іii „Поживні середовища для вирощування мікроорганізмів” Характеристика складу поживного середовища

Завдання 1. Чи правильно вказаний склад поживного середовища (г/л)? Якщо так. для вирощування яких мікроорганізмів це середовище може бути використане?

KOH - 0,9

МgSО₄ х 7Н₂О – 0,4;

CaCl₂ x 2H₂O - 0,2;

Гістидин – 20мл/л;

FеСl₃ х 6 Н₂О - 0,001.

Розв’язання

Поживні середовища, на яких вирощують мікроорганізми, ма­ють відповідати таким мінімальним вимогам: у них мають бути при­сутні всі елементи, з яких будується клітина, а також в такій формі, в якій мікроорганізми здатні їх засвоювати.

До складу бактеріальної клітини входять такі елементи, % до маси сухої речовини:

вуглець — 50;

кисень — 20;

азот — 10 -14;

водень — 8;

фосфор — 3;

сірка, калій, натрій — 1;

кальцій, магній, хлор — 0,5;

залізо — 0,2;

решта елементів — близько 0,3

Макроелементи

Еле­мент	Джерело	Функції в метаболізмі
C	Органічні сполуки, CO2	Основні компоненти клітинного мате­ріалу
O	O2 H2O, органічні сполуки, CO2	Те саме
H	H2, H2O, органічні сполуки	Те саме
N	NH4+, NO3-, N2, органічні сполуки	Те саме
S	SO4+, HS- , S0, S2O32- , органічні сполуки сірки	Компонент цистеїну, метионіну, тиамін-пірофосфату, коферменту А, біотину та а-ліпоєвої кислоти
P	HPO42	Компонент нуклеїнових кислот, фосфоліпідів та нуклеотидів
K	K+	Основний неорганічний катіон у кліти­ні, кофактор деяких ферментів
Mg	Mg2+	Кофактор ферментів (наприклад, кіназ), присутній у клітинних стінках, мембранах та ефірах фосфорної кислоти
Ca	Ca2+	Кофактор ферментів, входить до складу екзоферментів (амілаз, протеаз), Са2+-дипіколінат є важливим компонентом ендоспор
Fe	Fe2+, Fe3+	Міститься в цитохромах, фередоксинах, інших залізосіркопротеїдах, кофактор фер­ментів

Тільки невелика кількість елементів періодичної системи потрібна мікроорганізмам у відносно високих концентраціях (>10^-4 M). Це десять головних біологічних елементів: вуглець, кисень, водень, азот, сірка, фосфор, калій, магній, кальцій та залізо. Крім десяти головних біоелементів, мікроорганізмам необхідні мінорні біоелементи, котрі представлені в таблиці 2, джерелом яких, як правило, є водопровідна вода.

	Таблиця 2
	Елемент	Джерело	Функції в обміні речовин
	Zn	Zn2+	Міститься в ферментах (алкогольдегідрогеназа, луж­на фосфатаза, альдолаза, PHK- та ДНК-полімераза)
	Mn	Mn2+	Міститься в бактеріальній пероксиддисмутазі, кофак­тор ферментів
	Na Cl	Na+ ,Cl-	Необхідні галофільним бактеріям
	Mo	MoO42-	Міститься в ферментах (нітратредуктаза, нітрогена-за, форміатдегідрогеназа)
	Se	SeO32	Міститься в ферментах (гліцинредуктаза, форміат­дегідрогеназа)
	Co	Co2+	Міститься в коферменті вітамін-В12-ферментів (глута-матмутаза, метилмалоніл-КоА-мутаза)
	Cu	Cu2+	Міститься в цитохромоксидазах та оксигеназах
	W	WO42-	Міститься в деяких форміатдегідрогеназах
	Ni	Ni2+	Міститься в уреазі, необхідний для автотрофного рос­ту водневих бактерій

У середовищі наведеного складу гістидин – є основним джерелом вуглицю, азоту і водню; КОН — є головним джерелом калію; хлорид кальцію (CaCl₂x2H₂O) – кальцію та хлору, суль­фат магнію (МgSО₄ х 7Н₂О) — сірки та магнію; FеСl₃ х 6 Н₂О - джерелом заліза та хлору . З десяти головних біоелементів у даному поживному середовищі є лише девять. Середовище не містить фосфору, який є компонентом нуклеїнових кислот, фосфоліпідів та нуклеоїдів.

На мою думку на доному середовищі мікроорганізми не здатні рости, хіба що ті які здатні самі синтезувати для своїх потреб фосфор. Прикладом використання даного середовища може бути, середовище вирощування деяких видів сіркобактерій.