Логарифмическая фаза
Cтраница 3
Следовательно, наиболее интенсивно рост и размножение происходят в логарифмической фазе, где еще не действуют лимитирующие факторы. Для характеристики развития культуры микроорганизмов используют скорость роста культуры - изменение количества биомассы в единицу времени. Максимальная скорость роста в логарифмической фазе различна для каждой культуры и относится к наиболее важной характеристике ее физиологических свойств. Абсолютный прирост биомассы в единицу времени, обычно за 1 ч, характеризует общая скорость v роста. [31]
Белковый азот в результате аммонификации разлагается до аммонийного, который и используется при очистке сточных вод в качестве источника азота. Под ВПК здесь понимается наличие в воде источника углеродного питания клеток. Наиболее интенсивно азот используется в период логарифмической фазы роста клеток, а в период окисления клеток азот высвобождается вновь в виде аммиака. Выделившийся аммонийный азот может окисляться до нитритов и нитратов либо повторно использоваться для нового цикла синтеза. [32]
При характеристике работы сооружения следует учитывать интенсивность развития индикаторных форм микроорганизмов, а не отдельных видов. Анализ кривых роста для бактерий и других микроорганизмов показывает, какие микроорганизмы сопутствуют определенной фазе развития бактериальной микрофлоры активного ила. Так, фаза задержки роста бактерий в активном иле сочетается с преобладанием в нем амеб и жгутиковых. В логарифмической фазе из простейших наибольшее развитие получают жгутиковые, увеличивается количество свободно плавающих инфузорий. Эта фаза соответствует интенсивному разложению органических примесей, но скоплений бактерий не образуется. В фазе замедленного роста и стационарной фазе количество бактерий почти не изменяется, но идет образование хлопка активного ила. Этой фазе соответствует максимум развития свободноплавающих инфузорий. Фаза отмирания бактерий ( эндогенная) соответствует окончанию разложения органического вещества. Численность бактерий уменьшается в результате отмирания из-за недостатка питательных веществ и потребления их простейшими. В этой фазе из простейших преобладают прикрепленные инфузории, присутствуют свободноплавающие и коловратки. Роль простейших сводится к поеданию бактерий, а также к потреблению взвешенных веществ. [33]
При периодической ферментации посевной материал вводят в свежую культуральную среду и проводят культивирование, не добавляя субстрат до тех пор, пока количество нужного продукта не достигнет максимума. В этих условиях рост культуры проходит шесть этапов: латентную фазу, фазу ускорения, логарифмическую ( log) фазу, фазу замедления, стационарную фазу и фазу отмирания. Больше всего белков синтезируется во время логарифмической фазы, а многие низкомолекулярные продукты - во время стационарной. При таком способе ферментации необходимо тщательно следить за тем, чтобы клетки были собраны в нужное время. При периодической ферментации с добавлением субстрата в биореактор добавляют свежую культуральную среду через разные интервалы времени, как правило для того, чтобы продлить логарифмическую фазу. Непрерывная ферментация предполагает добавление свежей среды в течение всего процесса и одновременное удаление клеток и отработанной среды. [34]
Гомоацидогенные виды, например Acetobacte-rium woodi, образуют, как правило, видоспецифичные продукты, но описано также много видов гетероацидогенных бактерий, например Lactobacillus brevis. Даже у гомоацидогенных видов могут происходить изменения в составе вырабатываемых продуктов. Например, Lactobacillus easel дает молочную кислоту в качестве единственного конечного продукта при неограниченном по энергии периодическом культивировании, но производит почти такое же количество молочной, уксусной и муравьиной кислот при ограниченном по энергии непрерывном культивировании. Clostrlaium formoaceticum образует только уксусную кислоту во время логарифмической фазы роста, но начинает образовывать, кроме того, муравьиную кислоту в стационарной фазе при низких значениях рН, в то время как виды, способные синтезировать масляную кислоту, начинают в этих условиях синтез масляной кислоты. [35]
Теоретически можно допустить, что при неограниченных ресурсах питания и области обитания может иметь место неограниченный экспоненциальный рост популяции. Однако в реальных условиях рост популяции во времени характеризуется S-образной зависимостью. И только часть этой зависимости ( притом небольшая) может быть описана экспоненциальным уравнением. На первый взгляд, действительно, можно предположить, что при периодическом способе культивирования состав и физико-химические свойства среды не изменяются заметно, по крайней мере, на протяжении логарифмической фазы роста, хотя и это положение при достаточно строгой постановке эксперимента не оказывается безусловным. Таким образом, использование экспоненциального уравнения дает возможность описать идеализированную картину роста, возможную лишь при сохранении постоянными всех исходных условий в течение всего времени культивирования. Тем не менее постоянство времени генерации даже в течение логарифмической фазы роста является сомнительным. [36]
Теоретически можно допустить, что при неограниченных ресурсах питания и области обитания может иметь место неограниченный экспоненциальный рост популяции. Однако в реальных условиях рост популяции во времени характеризуется S-образной зависимостью. И только часть этой зависимости ( притом небольшая) может быть описана экспоненциальным уравнением. На первый взгляд, действительно, можно предположить, что при периодическом способе культивирования состав и физико-химические свойства среды не изменяются заметно, по крайней мере, на протяжении логарифмической фазы роста, хотя и это положение при достаточно строгой постановке эксперимента не оказывается безусловным. Таким образом, использование экспоненциального уравнения дает возможность описать идеализированную картину роста, возможную лишь при сохранении постоянными всех исходных условий в течение всего времени культивирования. Тем не менее постоянство времени генерации даже в течение логарифмической фазы роста является сомнительным. [37]
При периодической ферментации посевной материал вводят в свежую культуральную среду и проводят культивирование, не добавляя субстрат до тех пор, пока количество нужного продукта не достигнет максимума. В этих условиях рост культуры проходит шесть этапов: латентную фазу, фазу ускорения, логарифмическую ( log) фазу, фазу замедления, стационарную фазу и фазу отмирания. Больше всего белков синтезируется во время логарифмической фазы, а многие низкомолекулярные продукты - во время стационарной. При таком способе ферментации необходимо тщательно следить за тем, чтобы клетки были собраны в нужное время. При периодической ферментации с добавлением субстрата в биореактор добавляют свежую культуральную среду через разные интервалы времени, как правило для того, чтобы продлить логарифмическую фазу. Непрерывная ферментация предполагает добавление свежей среды в течение всего процесса и одновременное удаление клеток и отработанной среды. [38]
 |
Фазы роста микроби-альной культуры. [39] |
Знание причин, обусловливающих наличие фазы задержки роста, позволяет уменьшить время, необходимое для адаптации микроорганизмов к данной среде. Длительность ее может быть использована для характеристики влияния отдельных факторов внешней среды на жизнедеятельность микроорганизмов. В этой фазе прирост биомассы идет за счет увеличения клеток микроорганизмов. После адаптации начинается ускоренный рост культуры за счет возрастания скорости деления клеток, достигающий через определенное время максимума. При этом скорость роста пропорциональна количеству биомассы в степени ( экспоненте), которая является функцией времени. В это время наблюдаются наиболее оптимальные условия для развития микроорганизмов, заключающиеся в достаточном количестве питательных веществ и при небольшом содержании продуктов обмена в окружающей среде. В логарифмической фазе скорость роста не изменяется - это период непрерывного роста культуры. По мере расходования питательных веществ и накопления метаболитов скорость размножения микроорганизмов постепенно снижается и фаза замедленного роста переходит в стационарную, в которой количество вновь образующихся клеток примерно соответствует количеству отмирающих. [40]
Страницы: 1 2 3