Кинетические закономерности роста микроорганизмов

Характерной особенностью роста популяции микроорганизмов является зависимость удельной скорости роста клеток от концентрации субстрата или продукта биосинтеза. Графики на рис. 2.9 иллюстрируют щироко используемые при анализе кинетических закономерностей зависимости. Основной вид зависимостей (рис. 2.9, а, б, й) аналогичен 5-образной кривой с насыщением, однако повышение концентрации питательного субстрата может вызывать и ингибирующий эффект (рис. 2.9,г). Практически важна ситуация, когда продукты метаболизма при определенной их концентрации в среде ингибируют рост клеток (рис. 2.9, д, е, ж). Совместное влияние субстрата и продуктов метаболизма иллюстрирует зависимость на рис. 2.9, з. Достаточно общий случай взаимодействия субстрата и продукта метаболизма, влияющего на удельную скорость роста, отражает модель Моно—Иерусалимского [c.61]

Основные закономерности внешнего поведения популяции микроорганизмов были отмечены еще в конце XIX в. уже после первых попыток графического представления изменения численности растущей популяции микроорганизмов во времени. С тех пор в большинстве публикаций, посвященных исследованию различных аспектов микробиологии, в том или ином виде приводятся кинетические кривые роста. Для их построения используются результаты измерений концентрации биомассы растущей популяции, проводимых с использованием прямых и косвенных методов [31—33]. К прямым методам относится непосредственный подсчет живых и мертвых микроорганизмов, метод высева на чашки, а также определение сухого веса биомассы. Вторая группа методов основана на учете тех свойств культуры, которые с определенным основанием можно считать пропорциональными количеству присутствующих в пробе микроорганизмов (турбидиметрия, светорассеяние, определение количества накапливающихся в культуре продуктов метаболизма, а также оценка концентрации некоторых компонентов клеток, например ДНК). Во [c.30]

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА МИКРООРГАНИЗМОВ [c.53]

В результате анализа установлено, что, несмотря на значительную сложность системы клетка — среда, закономерности роста популяции микроорганизмов могут быть представлены относительно простой математической моделью. Для этого необходимо в схеме предполагаемого механизма роста популяции достаточно строго отразить характер взаимодействия двух обобщенных кинетических единиц — клеток и субстрата. [c.106]

На влиянии третьего параметра — отношения максимальных скоростей роста микроорганизмов М, и — остановимся более подробно (рис 5.69). Видно, что наблюдаются закономерное падение концентрации исходного субстрата "р рост культур М, и М , накопление конечного продукта Р и характерный кинетический максимум для промежуточного продукта Наличие этого максимума при росте микробных ассоциаций свидетельствует о том, что для исследуемой культуры характерен симбиотический тип взаимодействий микроорганизмов (см. рис. 5.69). [c.667]

Таким образом, при рассмотрении отдельных звеньев внутриклеточного метаболизма плодотворность использования приемов формальной химической кинетики продемонстрирована достаточно убедительно. При исследованиях процессов, протекающих на органном уровне, наличие саморегулирующих систем маскирует проявление простых закономерностей и делает их труднодоступными для непосредственного наблюдения. Вследствие этого, рассматривая вопрос о возможности использования закона действующих масс при описании поведения биологических систем во времени, нельзя утверждать, что, располагая лишь знаниями в отношении изменения концентраций веществ, претерпевающих изменения в процессе роста популяции, можно описать все детали поведения самоорганизующейся и саморегулирующей системы, какой является популяция микроорганизмов. По мнению Л. А. Николаева [129], не простая кинетика, а скорее теория регулирования, учитывающая степень подчинения всех параметрических процессов кодовым сигналам, должна быть положена в основу изучения поведения систем во времени. Таким образом, обращение не к отдельным веществам, участвующим в процессах биосинтеза на молекулярном уровне, а оперирование в кинетических построениях понятием биологической структуры, являющейся материальным носителем свойств органического детерминизма, может явиться содержанием закона действующих масс, обобщенного для случая исследования кинетики роста популяции. В обобщенном законе действующих масс для биологических систем на первое место выступают в качестве действующих масс не столько вещества как таковые, сколько структуры, обеспечивающие протекание уникальных и сложных процессов метаболизма. [c.96]

Третий уровень — уровень макросоставляющнх элементов БТС — включает процессы массопередачи, теплопередачи, гидродинамики в объеме биореактора, а также в обобщенном виде кинетические закономерности роста популяции микроорганизмов в объеме биореактора. Аналогично могут быть детализированы макро- и микросоставляющие для других элементов БТС. [c.43]

В результате процессов тепломассообмена и гидродинамического взаимодействия к клеткам поступают необходимые для роста и развития микроорганизмов компоненты питания. Выделяемые в среду продукты л етаболизма могут оказывать непосредственное влияние на кинетические закономерности роста клеток, например эффекты ингибирования скорости роста. Продукты клеточного метаболизма (от альдегидов и кетонов до веществ белкового [c.51]

Рассмотрим далее основные подходы к разработке количественных закономерностей роста микроорганизмов. В табл. 2.4 представлены кинетические модели, полученные на основе обобщенных схем ферментативных реакций и наиболее щироко применяемые в практических задачах расчета процесса культивирования микроорганизмов. Другой подход к описанию кинетики роста популяции микроорганизмов (динамики изменения численности или массы) разработан на основе логистического закона с использова- [c.57]

На первом этапе исследования в лабораторных условиях и при использовании аппаратуры, обеспечивающей протекание процесса роста популяции микроорганизмов в кинетической области (в отношении газообразных низкорастворимых компонентов, например кислорода или метана), изучаются законы элементарного акта (или актов) микробиологического синтеза, которые не зависят от масштабов эксперимента. Результатом такого исследования должно явиться создание математической модели элементарного акта в форме кинетического уравнения (или системы уравнений и, возможно, неравенств), описывающих закономерности роста популяции микроорганизмов, а в качестве следствия этой основной модели — описание также процесса потребления компонентов питательной среды и выделения продуктов метаболизма. В данной же серии экспериментов на основании устанавливаемых количественных зависимостей величин параметров или констант, входящих в полученную математическую модель изучаемого процесса, от условий его осуществления проводится оптимизация процесса по выходу целевого продукта. Это в первую очередь касается состава питательной среды, зна- [c.6]

Возможно, что такое положение обусловливает неоднозначность терминологии фазового состояния популяции микроорганизмов, а также существование множества терминов для обозначения того или иного этапа в развитии популяции (особенно это относится к начальному периоду и в меньшей степени к конеч-ныхМ фазам), часть которых используется как синонимы. Так, например, термины лаг-фаза или латентная фаза , часто употребляемые для обозначения самых различных этапов начального периода существования популяции, вносят определенные затруднения при анализе приводимых данных. Кроме того, настойчивые попытки деления кинетической кривой роста на отдельные периоды фазы, что в общем-то предполагает определенное противопоставление физиологических процессов в клетках на различных этапах культивирования, в ряде случаев приводят к представлению о несводимостй закономерностей роста в различных фазах, с чем трудно согласиться, исходя из общих биологических представлений. [c.32]

Таким образом, если экспериментально достаточно подробно исследованы зависимости от времени концентрации исходных, промежуточных субстратов и продуктов ферментации, получены кинетические кривые роста отдельных микроорганизмов, то можно на основе качественного совпадения экспериментальных зависимостей с одной из теоретических, представленных на рис. 5.69-5.70, идентифицировать лимитирующую стадию развития симбиотической ассоциации. Более строгий количественный подход основан на моделировании роста микробной ассоциации с помощью решения прямой задачи и определении кинетических параметров роста при решении обратной. Рассмотрим особенности и возможности этого подхода на примере анализа закономерностей роста метангенерирующей микробной ассоциации. [c.672]

Опишите кинетическую схему и системы дифференциальных уравнений для симбиотической ассоциации двух микроорганизмов. Каковы закономерности роста при и ц, << 2. Дайте описание кинетической схемы и системы дифференциальных уравнений для симбиотической ассоциации трех микроорганизмов. 3. Каковы базовые химические реакции метангенерирующей микробиологической ассоциации [c.678]