Экспоненциальная фаза

К настоящему времени получены константы скорости реакции 1-го порядка практически для всех классов органических соединений значения для некоторых из них приведены в табл. VI-4, а для наиболее изученных — фенолов — в табл. VI-5 и VI-6. Существенно, что эта простая модель (по которой скорость трансформации вещества линейно зависит от его концентрации) формально согласуется с экспериментальными данными, даже когда скорость трансформации органического вещества в действительности не зависит от его концентрации, а определяется скоростью развития микроорганизмов. Однако это формальное соответствие характерно только для экспоненциальной фазы роста микроорганизмов в период лаг-фазы и стационарной фазы их развития модель даже чисто формально не соответствует экспериментально наблюдаемой картине. Поэтому при обработке экспериментальных данных соответствующие этим фазам периоды трансформации веществ обычно не учитываются, и количественно оцениваются лишь не имеющие перегиба и плато участки кривых с экспоненциальным снижением концентрации веществ. Однако даже на этих участках кривых модель не адекватна, о чем свидетельствует изменение константы скорости во времени и ее зависимость от начальной концентрации вещества. Следовательно, эта модель и особенно полученные в экспериментах значения константы скорости не могут непосредственно использоваться для расчета скорости самоочищения вод в природных условиях, г [c.151]

Таким образом, единственная бактерия со временем генерации 20 мин через 48 ч роста в экспоненциальной фазе может продуцировать 2 клеток. [c.40]

Активность, ЕД на 1 мл культуры, находящейся в середине экспоненциальной фазы [c.125]

В ходе периодической ферментации состав культуральной среды, концентрация микроорганизмов (концентрация биомассы), химический состав клеток и количество белкового продукта или метаболита зависят от фазы роста, клеточного метаболизма и наличия питательных веществ. Различают шесть основных фаз роста лаг-фазу, фазу ускорения, логарифмическую (log), или экспоненциальную фазу, фазу замедления, стационарную фазу и фазу отмирания (рис. 16.3). [c.351]

Во время экспоненциальной фазы клетки претерпевают несколько делений, а удельная скорость роста остается постоянной. При из- [c.351]

Рис. 16.3. Кривая роста бактериальной культуры при периодической ферментации. 1 — лаг-фаза, 2 - фаза ускорения, 3 — экспоненциальная фаза, 4 — фаза замедления, 5 - стационарная фаза, 6 - фаза отмирания.

Физиологический статус большинства клеток при непрерывной ферментации одинаков, поэтому синтез происходит более согласованно. При периодической же ферментации небольшие различия во времени сбора клеток, который проводят начиная с середины экспоненциальной фазы и заканчивая ее поздним этапом, могут приводить к значительной рассогласованности. [c.354]

Обычно ход глубинного периодического культивирования выглядит следующим образом. На начальной стадии культивирования сразу после инокуляции продуцент адаптируется к новым условиям. В этот период биомасса почти не образуется и источник углерода (суспензия целлюлозы или измельченного подходящего целлюлозосодержащего материала, например, свекловичного жома) почти не расходуется. Затем наступает логарифмическая, или экспоненциальная, фаза роста культуры, когда количество биомассы в ферментере растет по экспоненциальному закону, а содержание источника углерода быстро снижается. После этого образование биомассы замедляется и культура переходит в стационарную фазу, когда число вновь возникающих клеток равно числу отмирающих. Наконец, последняя фаза - отмирание, когда происходит автолиз клеток под действием собственных ферментов и количество биомассы снижается. [c.110]

В ряде случаев важна синхронизация клеток, когда большинство из них находятся в одинаковом фазовом состоянии Этому соответствует экспоненциальная фаза размножения одноклеточных видов Синхронизации микроорганизмов добиваются следу- [c.152]

Рассмотрим схему реакций (0) — (/г) в условиях, когда ка > к [Щ. Реакция 0) является первоначальным источником цепных центров. Чаще всего полагают, что она приводит к образованию двух радикалов ОН. В диапазоне температур 1000— 2500 К реакция (0) значительно быстрее реакций диссоциации Н2 [реакция (—е)] или О2 вследствие более низкой энергии активации. Первоначально возникшие промежуточные центры накапливаются и стимулируют цепное разветвление через реакции (а) — (с), имеющие первый порядок по концентрации активных центров. В этих реакциях происходит превращение исход- ных веществ Нг и О2 в конечный продукт Н2О и промежуточные вещества с постоянно возрастающей скоростью. С некоторого момента реакция инициирования 0) уже не играет существенной роли и концентрация активных центров нарастает экспоненциально с константой ф. В экспоненциальной фазе развития реакции между всеми образующимися частицами поддерживаются определенные соотношения, зависящие от констант скоростей [c.150]

В бедных смесях (Нг 02 0,2) отмечено превышение концентрации ОН вплоть до 50% от последующего квазистационарного уровня, соответствующего состоянию частичного равновесия [42]. Явления, приводящие к такому росту в этом режиме, очевидно, намного сложнее, чем в богатых смесях. Это обусловлено вкладом от реакции (с ) и более ранним проявлением обратных реакций из-за уменьшения значений констант равновесия, что приводит к большей эндотермичности суммарного процесса образования основных активных центров О и ОН. В настоящее время не получено удовлетворительного согласия измерений максимальных концентраций ОН с низкотемпературными измерениями и с результатами исследований экспоненциальной фазы развития реакции [42]. Разрешение этого затруднения, вероятно, вполне возможно после более полного исследования параметров экспоненциального ускорения реакции в бедных смесях или режима реакции с образованием сверхравновесных пиков концентраций О и ОН в богатых смесях. [c.175]

Отбор на чашках с агаром основан на том, что часть организмов отвечает на воздействие по принципу все или ничего . Колонии мутантов растут, а диких клеток — нет. Однако при-получении промышленных штаммов, особенно предназначенных для использования в длительных процессах ферментации, нередко стремятся получить для конкретных условий относительно небольшие различия в скорости роста. В этом случае отбор происходит при непрерывном культивировании. В хемостатах при длительном выращивании культура все время находится в экспоненциальной фазе роста, и это позволяет выделять даже те мутанты, у которых сродство к субстрату, удельная скорость роста или устойчивость к токсическому действию высоких концентраций субстрата или продукта лишь немного превышает исходный уровень. [c.299]

Величина клеток и содержание в них белка у многих бактерий тоже остаются в экспоненциальной фазе постоянными. В известном смысле можно сказать, что бактериальная культура в этом случае состоит из стандартных клеток . Если точно установлено, что число клеток, содержание в них белка и их сухая биомасса увеличиваются с одинаковой скоростью, то за ростом культуры можно следить, пользуясь каким-нибудь одним из этих показателей. [c.196]

Нередко, однако, и в экспоненциальной фазе роста клетки периодической культуры претерпевают изменения, так как постепенно изменяется среда уменьшается концентрация субстрата, увеличивается плотность клеточной суспензии и накапливаются продукты обмена. В связи [c.196]

С тем что в экспоненциальной фазе скорость деления клеток относительно постоянна, эта фаза наиболее удобна для определения скорости деления (и скорости роста). Изучая влияние факторов среды (pH, окислительно-восстановительного потенциала, температуры, аэрации и т.д.), а также пригодность различных субстратов, следят за увеличением числа клеток или за мутностью (экстинкцией) клеточной суспензии во время экспоненциального роста. [c.197]

Стационарная фаза. Стационарная фаза наступает тогда, когда число клеток перестает увеличиваться. Скорость роста зависит от концентрации субстрата-при уменьшении этой концентрации, еще до полного использования субстрата, она начинает снижаться. Поэтому переход от экспоненциальной фазы к стационарной происходит постепенно. Скорость роста может снижаться не только из-за нехватки субстрата, но также из-за большой плотности бактериальной популяции, из-за низкого парциального давления О2 или накопления токсичных продуктов обмена все эти факторы вызывают переход к стационарной фазе. И в стационарной фазе могут еще происходить такие процессы, как использование запасных веществ, распад части рибосом и синтез ферментов. Наблюдаемая картина зависит от того, какой именно фактор лимитирует рост. Быстро гибнут лишь очень чувствительные клетки другие еще долго сохраняют жизнеспособность-до тех пор, пока есть возможность получать необходимую для этого энергию в процессе окисления каких-либо запасных веществ или клеточных белков. [c.197]

Скорость экспоненциального роста. Это мера скорости роста клеток в экспоненциальной фазе. Ее вычисляют из начальной и конечной плотности бактерий Хо и XI, в моменты и ( по формуле [c.199]

Доля мутантов в популяции и частота мутирования. Численная доля мутантов в клеточной -популяции для ра ных признаков различна и варьирует в пределах от 10 до 10 Она зависит от частоты возникновения мутаций, условий ср ды, возраста клеточной суспензии и других факторов. Вероятность возникновения определенных мутаций в расчете на одну клетку и на одну генерацию называют частотой мутирования. При высоких скоростях роста она постоянна, и ее обычно определяют для клеток в экспоненциальной фазе роста при оптимальных условиях среды. Частота спонтанных мутаций для определенного, гена составляет величину порядка 10 , а для определенной пары нуклеотидов 10 . [c.442]

Для интенсификации брожения применяют также рециркуляцию биомассы дрожжей или сбраживаемой среды из третьего и четвертого бродильных аппаратов в первый. Это позволяет повысить концентрацию дрожжевых клеток в рециркуляционном контуре и увеличить скорость разбавления в нем. Рециркуляцией сбраживаемой среды и биомассы дрожжей достигается стабилизация технологических показателей и осахаривания, так как при этом увеличиваются поверхность контакта дрожжей и обрабатываемого сусла, а также контакт между ферментами осахаривающих материалов и субстратом. Рециркуляцией достигается совмещение лаг-фазы и экспоненциальной фазы роста дрожжей, что ведет к сокращению продолжительности брожения. Особенно резко сокращаются периоды возбраживания и добра-живания, и за этот счет увеличивается период главного брожения. [c.106]

После лаг-фазы следует логарифмическая, или экспоненциальная, фаза II, в которой клетки размножаются с максимальной для данной культуры скоростью. Вследствие этого запас необходимых питательных веществ в среде уменьшается, кроме того, происходит накопление различных продуктов обмена веществ, которые в определенной концентрации могут мешать нормальному протеканию биохимических процессов обмена веществ. Иногда в питательной среде накапливается так много клеток, что не хватает пространства, а конкретнее, поверхности для новых поколений клеток. Именно через поверхность происходят процессы обмена — попадание питательных веществ в клетку и выведение метаболитов. Если клетка находится в тесном окружении других клеток, то площадь поверхнодаи уменьшается и вместе с тем снижается интенсивность процессов обмена. Скорость роста культуры также уменьшается, если сокращается поверхность клеток на единицу объема. Это происходит при увеличении размеров клеток и, таким образом, особенно для клеток сферической формы, значительно ухудшаются условия питания. [c.64]

Когда субстрат присутствует в избытке (т. е. при >> К ), ц = и достигается максимальная скорость роста культуры в экспоненциальной фазе. Как правило, величина настолько мала, что концентрация субстрата редко становится сравнимой с во время экспоненциальной фазы. Например, в случае Es heri hia oli для глюкозы равна примерно 1 мг/л, а начальная концентрация глюкозы в среде обычно составляет около 10 ООО мг/л. Однако в конце экспоненциальной фазы субстрата остается мало, и S может стать ниже К . При S< быстро наступает фаза замедления. Она может быть очень кратковременной или даже практически незамет- [c.352]

Периодическое добавление субстрата к растущей культуре рекомбинантных микроорганизмов продлевает экспоненциальную фазу и отсрочивает наступление стационарной фазы, во время которой инициируются клеточные ответы на стрессовые воздействия, происходит синтез протеиназ и другие изменения метаболизма, уменьшающие выход рекомбинантного белка. Для поддержания метаболизма клетки-хозяина количество добавляемого субстрата необходимо постоянно увеличивать. Чтобы обеспечить непрерывный синтез рекомбинантного белка и его стабильность, нужно тщательно контролировать процесс и добавлять субстрат (источник углерода и азота вместе с микроэлементами) сразу, как только в этом возникнет нсобходмость. В зависимости от генотипа микроорганизма и природы рекомбинантного белка при периодической ферментации с добавлением субстрата выход продукта может возрасти на 25-1000 % по сравнению с простой периодической ферментацией. [c.353]

У начинающих микробиологов наименее ясное представление бывает о начальной (лаг) фазе. Название ее произошло от английского слова lag — отставать, тащиться. По ряду причин бактерии после пересева в свежую питательную среду не размножаются или по скорости размножения отстают от обычного, свойственного данному виду или штамму темпа размножения. Чем старее была культура, взятая для размножения, тем длиннее лаг-фаза. Поэтому для пересевов рекомендуется брать культуру в логарифмической (экспоненциальной) фазе роста. Разумеется, эта начальная фаза — от посева до достижения максимальной скорости роста, как впрочем и другие фазы,— не может быть одинаковой для разных родов и видов бактерий и зависит от состава среды. У бактерий, быстро размножающихся (многие гетеротрофы), лаг-фаза короче — 2—3 ч, у хемоавтотрофов (нитрифицирующие, водородные и др.) лаг-фаза затягивается яо 10 ч. [c.34]

Накопление внутриклеточного биофлокулянта в клетках цианобактерий наиболее интенсивно идет во время экспоненциальной фазы роста, а внеклеточного — на стадии стационарной фазы. На содержание биофлокулянта сильное влияние оказывает концентрация кальция в культуральной жидкости. При снижении концентрации кальция в культуральной жидкости содержание внеклеточного и внутриклеточного биофлокулянта резко повышается. Изменение концентрации других минеральных элемен- [c.56]

Если по числу клеток определить указанным выше способом время генерации д, то получим среднее его значение. Следует, однако, учитывать, что в популяции бактерий всегда содержится некоторое число дефектных клеток, не способных к делению поэтому у активно делящихся клеток время генерации должно буть в действительности несколько меньше. Во многих случаях при изучении кинетики роста отдельные клетки не принимают в расчет и рассматривают растущую популяцию бактерий как автокаталитически размножающуюся систему. При этом в вычислениях исходят из плотности бактериальной суспензии. Скорость изменения плотности такой суспензии в каждый момент времени пропорциональна самой плотности, т. е. изменение следует кинетике реакций первого порядка. В экспоненциальной фазе константа скорости роста определяется как [c.194]

Коэффициент 0,5 представляет собой произвольную величину, введенную для удобства (чтобы параметр мог варьировать в пределах от О до 1). Таким образом, энергетический заряд клетки служит мерой ее обеспеченности высокоэнергетическими соединениями в расчете на общее число аденозиновых единиц (аденилатов). Величина его равна единице, когда весь аденилат представлен в форме АТР, и нулю, когда в клетке имеется только АМР. Для клеток в экспоненциальной фазе роста культуры эта величина обычно близка к 0,8. [c.497]

Изучение взаимосвязей между Vorti ella и сопутствующей микрофлорой в активированном иле, взятом с сооружений по очистке сточных вод, показало, что экспоненциальная фаза активности бактерий стимулирует рост V. o tava, стационарная фаза и фаза гибели сти- [c.214]

Ряд ионов питательной среды, взаимодействующих с флокулянтами, также могут оказывать влияние на процесс флокуляции, особенно в экспоненциальной фазе роста, когда их количество велико по сравнению с концентрацией вводимого флокулянта. В работе [134] показано, что увеличение концентрации солей Naj НГО4 от О до 4 кг/м в суспензии отмытых клеток Е.соИ приводит к 3—10-кратному увеличению расхода флокулянта, необходимого для осаждения 95 % клеток. Наибольшее связывание фосфат-ионов полиэлектролитом отмечается для ПЭИ, наименьшее - для хитозана. Повышение дозы реагента, необходимой для наступления флокуляции, может быть обусловлено также уменьшением эффективного заряда флокулянтов в результате связывания аминогрупп полимера с фосфатными ионами. Образование нерастворимых осадков, предположительно фосфатных солей ПЭК, отмечалось при флокуляции суспензий Е.соИ при pH 7,0 [112]. Пятикратное разбавление минерально-питательной среды предотвращает образование подобных осадков в широком интервале концентраций ионов водорода и полиэтиленимина. [c.107]

Известно, что бактерии, засеянные в максимальную среду (содержащую мясной бульон, экстракт дрожжей и т. п.), сразу же начинают расти экспоненциально, а в так называемой минимальной, или синтетической, среде наблюдается период индукции, в течение которого роста почти нет, а затем он переходит в экспоненциальную фазу. Объяснение здесь в том, что на бедной среде происходит деренрессия множества ферментов, создающих основные метаболиты — аминокислоты, нуклеотиды, витамины. Только носле того, как все необходимые ферменты клеткой синтезированы, она переходит в состояние стационарного роста. [c.498]

Рис. 85. Влияние pH водной среды на удельную скорость роста в экспоненциальной фазе (ц), конечную концентрацию клеток (, ii), продуктивность (Р) и среднюю скорость добавления NaOH (R) для поддержания pH.

На рис. 85 приведены зависимости влияния начальной величины pH водной среды при росте дрожжей andida quilliermondii на среде, содержащей нефтяные дистилляты, на основные показатели процесса культивирования. Как видно из рисунка, максимальная удельная скорость роста в экспоненциальной фазе х, соответствующая максимальной концентрации биомассы и максимальной продуктивности культуры Р, и максимальная скорость подачи основания для поддержания pH на постоянном уровне наблюдается при величине pH в пределах 6,5—7,0. [c.261]

Период максимального образования липидов у дрожжей совпадает с минимальным накоплением биомассы (рис. 105). Исследования взаимосвязи удельной скорости роста и образования внутриклеточных липидов показали, что в период адаптации и фазы логарифмического роста содержание липидов в клетках дрожжей снижается и происходит преимущественный синтез соединений нелипидной природы. Значительное увеличение количества липидов наблюдается в конце экспоненциальной фазы развития. В этот период происходит перераспределение жирнокислотного состава липидов. В логарифмической фазе роста уменьшается количество пальмитиновой и линолевой кислот и увеличивается— олеиновой. С уменьшением удельной скорости роста активируется синтез линолевой кислоты и происходит дальнейшее уменьшение содержания пальмитиновой (табл. 45). [c.350]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология