ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамика роста микроорганизмов-деструкторов и биологическое разложение ксенобиотиков из "Научные основы экобиотехнологии" Для описания роста микроорганизмов и скорости потребления или разложения веществ-загрязнителей можно пользоваться зависимостями, применяемыми в ферментативной кинетике или при изучении микробиологической трансформации веществ, роста микроорганизмов и синтеза основных полимеров клетки. [c.360] Гиперболическое уравнение используют и для описания роста микроорганизмов (кинетика Моно) и в ферментативной кинетике (кинетика Михаэлиса-Ментен). Это обусловлено тем, что константы в нем имеют физический смысл, а именно характеризуют максимально воможную скорость реакции у ах и сродство субстрата к ферменту или клетке Кь. [c.361] При отсутствии ограничений на относительно доступном и нетоксичном ксенобиотике рост микроорганизмов описывается кривой роста (рис. 5.7 а, кривая 1) с лаг-фазой (фазой адаптации), ростом по экспоненте, стационарным состоянием при исчерпании субстрата, отмиранием (лизисом) клеток. Соответственно изменяется концентрация субстрата (рис. 5.7 б, кривая 1). [c.361] При биодеградации ксенобиотиков в природных средах за длительность лаг-фазы принимают время, необходимое микроорганизмам для разложения приблизительно 10% субстрата. В лаг-фазе при адаптации микробной популяции происходит синтез ферментов, осуществляющих биодеградацию или усвоение ксенобиотика. Лаг-фаза довольно продолжительна. Длительность ее зависит от физиологической активности и генетических особенностей микроорганизмов, так как ферменты, воздействующие на ксенобиотики, и их аналоги индуцибельны или находятся под контролем сложных регуляторных механизмов. При повторном попадании ксенобиотика в данное местообитание адаптационный период уменьшается. Адаптация популяции может сохраняться несколько месяцев после исчерпания субстрата. Например, почвенный биоценоз сохраняет способность быстро, без длительной лаг-фазы воздействовать на гербицид 2,4-Д в течение года с момента первого контакта с этим гербицидом. [c.361] В аэробных процессах линейный рост наиболее часто обусловлен дефицитом кислорода из-за низкой скорости его доставки к клеткам вследствие малой растворимости в воде. Соответственно линейно убывает содержание субстрата-ксенобиотика в среде (рис. 5.7 б, кривая 2). Низкая растворимость субстрата или медленное его высвобождение из связанного состояния также часто обусловливают линейную динамику снижения содержания ксенобиотика. При связывании субстрата в среде неподвижными фазами снижается доступная для клеток концентрация его и замедляется скорость роста вследствие увеличения лаг-фазы и/или уменьшения удельной скорости роста микроорганизмов. [c.363] Рост микроорганизмов на средах, содержащих субстраты-яды, отличается от роста на легко усваиваемых субстратах тем заметнее, чем токсичнее субстрат. [c.363] При увеличении концентрации токсического субстрата в среде продолжительность лаг-фазы возрастает и при определенной концентрации становится бесконечной. В этих условиях микроорганизмы могут сохранять жизнеспособность, но не размножаться - энергия, извлекаемая при разложении субстрата, расходуется на поддержание жизнеспособности популяции без прироста биомассы и увеличения численности. В естественных условиях возможно исчезновение токсического соединения, но выделить микроорганизмы, осуществляющие этот процесс, не удается. Если микроорганизмы не размножаются, то попытка сохранить популяцию внесенных чужеродных микроорганизмов в природном биоценозе бесперспективна. [c.364] Иногда рост микроорганизмов на токсичных субстратах может напоминать автокаталитический процесс. По мере снижения концентрации суб-страта-яда в среде время генерации микроорганизмов сначала снижается, проходит через оптимум, а затем по мере убывания субстрата возрастает (рис. 5.9, кривая 2). [c.364] При росте на токсичных субстратах микроорганизмы отмирают быстрее, чем при росте на нетоксичных субстратах. В этом случае требуются большие затраты энергии на поддержание клеточного метаболизма, поэтому клетки переходят в покоющуюся стадию без запаса резервных веществ, т.е. ослабленными. Кроме того, в среде могут накапливаться токсичные продукты метаболизма, ускоряющие гибель клеток. [c.365] Если ростовой субстрат одновременно и трансформируемый, то максимумы скоростей роста и процесса трасформации могут совпадать (рис. 5.9, кривые 1, 3). Однако максимальная трансформирующая активность чаще всего приходится на фазу замедленного роста (рис. 5.9, кривые 2, 4). [c.365] Поведение микроорганизмов такое же как в варианте 2. [c.366] Вернуться к основной статье