Аэрация клетками

Описанные типы движения протоплазмы далеко не исчерпывают всего их разнообразия. Существует глубокая взаимосвязь между движением цитоплазмы и всевозможными внутриклеточными процессами, как, например, аэрация клетки, транспортировка пищевых веществ, деление клеток, их рост, заживление ран и т. п., а следовательно, и другие типы движения. [c.33]

Е. соИ и многие другие микроорганизмы, которые используются для экспрессии чужеродных белков, обычно растут только в присутствии кислорода. К сожалению, растворимость кислорода в водных средах ограничена, а по мере увеличения плотности культуры содержание растворенного кислорода в культуральной среде быстро падает. Более того, поскольку кислород растворяется очень медленно, эту проблему нельзя рещить простым продуванием через среду воздуха или кислорода даже при интенсивном перемешивании. При уменьшении концентрации кислорода экспоненциальный рост замедляется и культура медленно переходит в стационарную фазу, характеризующуюся другим метаболическим статусом. Одним из последствий этого является образование в клетках протеиназ, которые могут расщеплять белок-мишень. Проблему аэрации культуральной среды пытались решить разными способами изменением конструкции биореактора, повышением интенсивности продувания воздуха и перемешивания, добавлением в среду веществ, увеличивающих растворимость кислорода. Все это, однако, не привело ни к каким ощутимым результатам. [c.122]

Поскольку кислород плохо растворим в воде (0,0084 г/л при 25 °С), он должен подаваться в среду непрерывно. Обычно для аэрации через ферментер продували стерилизованный воздух. Однако при этом в среде образуются пузырьки, и если они слишком велики, то скорость переноса кислорода к клеткам недостаточна для поддержания их роста. Таким образом, в ходе ферментации необходимо с помощью специального датчика контролировать содержание растворенного кислорода в среде, следить за его равно- [c.354]

Содержание жира у микробов зависит от состава питатель-юй среды, возраста клетки и аэрации, а также от видовых [c.509]

В среду добавляют кукурузный экстракт (30-70 г/л), содержащий молочную и пантотеновую кислоты, усиливающие рост бактерий. Пантотеновую кислоту, стимулирующую также синтез витамина, рекомендуют вносить s сред> дополнительно. Бактерии культивируют при 30°С, поддерживая pH на уровне 6,5 - 7,0 путем введения (NH4)0H. Ферментацию производят в ферментерах на 500 л, содержащих 340 л среды, инокулированных 7 л посевного материала. В первые 80 ч культура растет под небольшим давлением и при слабом перемешивании (без аэрации), в следующие 88 ч включают аэрацию (2 м ч) и перемешивание. Возможны некоторые вариации в культивировании. Витамин В,, сохраняется в клетках бактерий, поэтому проводят его экстракцию 1) выделение витамина из клеток и превращение его в цианкобаламин, 2) выделение неочищенного продукта ( 80% чистоты), который можно использовать в животноводстве.З) дальнейшую очистку до уровня 91 - 98% ( для медицинских целей) [9]. [c.48]

При периодическом культивировании целесообразно создать искусственно такое установившееся состояние, при котором концентрация клеток, удельная скорость роста и окружающая клетки среда не изменялись бы со временем Такие условия возможны при непрерывном культивировании, когда клетки продуцента размножаются со скоростью, зависящей от притока питательных веществ и некоторых других условий Часть объема культуральной жидкости постоянно вытекает с той же скоростью, с какой подается среда в аппарат Метод проточного культивирования может быть организован как процесс полного вытеснения и как процесс полного смешения Осуществление первого возможно для культивирования анаэробных микроорганизмов в ферментаторе, представляющем собой трубу, в которую с одного конца непрерывно подают питательную среду и посевной материал, а из другого конца отбирают культуральную жидкость Процесс происходит без перемешивания и аэрации Когда среда и посевной материал попадают в ферментатор, популяция находится в лаг-фазе, а на выходе из ферментатора культура может находиться в любой фазе в зависимости от скорости подачи среды В ферментаторе воспроизводится полная кривая размножения, но не во времени, а в пространстве [c.306]

Подготовка стерильного сжатого воздуха и очистка отработанного воздуха Одной из важных задач биотехнологии является получение большого количества стерильного воздуха В наибольших масштабах стерильный воздух применяется в процессах ферментации для аэрации Его также используют для вентиляции участков цехов так называемой стерильной зоны, где в асептических условиях проводят, например, последние стадии очистки готового продукта В атмосферном воздухе, наряду с инертными газами, азотом, кислородом, диоксидом углерода, содержатся пары воды и мелкодисперсные частицы Более 30% массы частицы имеют размер 1—2 мкм и около 50% — меньше 0,5 мкм В состав дисперсных частиц, наряду с частицами пыли, копоти, входят клетки и споры микроорганизмов как в свободном, так и в [c.319]

Целенаправленное получение хлебопекарных дрожжей (расы верхового брожения) реализуют на мелассной среде при аэрации (pH 4,4—4,3) по так называемому приточному методу, когда среду подают в биореактор преимущественно непрерывным, умеренно возрастающим (по объему) потоком. На первом и последнем часе ферментации аэрация равна 1 1, в период интенсивного размножения дрожжей — 1,3—2 об/об мин. Клетки при этом проходят все фазы размножения. Выход прессованных дрожжей составляет около 38% сухой, биомассы (порядка 130% от использованного сахара). [c.404]

Так, применительно к дрожжам, инокулюм получают на средах, обеспечивающих полноценное развитие клеток, после чего основную среду с ацетатом (активатором биосинтеза стеринов), обогащенную источником углерода и содержащую пониженное количество азота (высокое значение /N), засевают сравнительно большим объемом инокулята. Культивирование дрожжей (ферментацию) проводят при температуре, близкой к максимальной для конкретного штамма, и выраженной аэрации (2% О2 в газовой фазе). Спустя 3—4 суток, в зависимости от ростовых характеристик и биосинтетической активности культуры, клетки сепарируют и подвергают вакуум-высушиванию. Затем сухие дрожжи облучают ультрафиолетовыми лучами — УФЛ (длина волны 280—300 нм) в течение оптимального по продолжительности времени, при требуемой температуре и с учетом примесных веществ. Эти контролируемые показатели, установленные опытным путем, указываются в регламентной документации. Облучение дрожжей можно проводить до сепарирования клеток в тонком слое 3% суспензии, учитывая малую проникающую способность УФА [c.451]

Степень и режим аэрации Нарушение энергообеспечения клетки [c.77]

Наиболее распространенный метод поиска микроорганизмов-деструкторов органических соединений сводится к тому, что определенную экологическую систему (ил, почву) обрабатывают некоторое время водой, содержащей в возрастающей концентрации вещество, которое необходимо разрушить, а затем из такой культуры накопления выделяют микроорганизмы, способные использовать это соединение как единственный источник энергии, углерода, азота и т. д. Такой метод нельзя считать целесообразным. И не только потому, что он чисто эмпирический. Его использование не гарантирует отбора действительно наилучшего микроба-деструктора, хотя выбор производится из чрезвычайно широкого круга организмов ири этом выделяется микроорганизм, который именно в данных условиях скрининга разрушает то или иное вещество. Даже при незначительных изменениях реакции среды, аэрации, температуры и т. п. может доминировать и выделиться другой микроорганизм. Научный подход к выбору микроорганизмов-деструкторов должен базироваться на детальном изучении физиологии и биохимии микробных культур, а также путей деструкции органических веществ в живой клетке. Голько на основании таких знаний можно сознательно подбирать микробы, способные обезвреживать определенные соединения, или установить наличие органических веществ, которые могут быть разрушены отдельной группой микроорганизмов. [c.147]

Для сохранения интенсивности процесса очистки в зимнее время поддерживают более высокую концентрацию активного или в воде и большую аэрацию, которая активизирует обменные процессы в клетках микроорганизмов. [c.208]

Отношение дрожжей к кислороду. Сбраживание дрожжами глюкозы-анаэробный процесс, хотя дрожжи-аэробные организмы. В анаэробных условиях брожение идет очень интенсивно, но роста дрожжей почти не происходит. При аэрации брожение ослабевает, уступая место дыханию. У некоторых дрожжей можно почти полностью подавить брожение усиленной аэрацией (эффект Пастера). Пастер открыл этот эффект более ста лет тому назад, исследуя процессы брожения при изготовлении вина. Это явление свойственно не только дрожжам, но и всем другим факультативно-анаэробным клеткам, включая клетки тканей высших животных. [c.268]

При биологической аэрации распад органических веществ сточной воды происходит исключительно за счет действия бактерий. Часть этих веществ разлагается с образованием углекислоты и воды, без образования хлопьевидного ила. Таким образом, клетки бактерий попадают вместе с очищенной сточной водой в водоем. Очистка аэрацией основана на том, что эндогенное потребление кислорода клетками бактерий составляет по сравнению с биохимической потребностью кислорода органических веществ неочищенной сточной воды очень ничтожную величину. [c.111]

Биологическая аэрация [27, 28]. Опыты по упрощению биологической очистки сточных вод молочных заводов привели к созданию биологической аэрации, основанной на бактериологических процессах. По этому методу очистка сточных вод производится в простых аэрационных бассейнах без активного ила, а также без предварительной и последующей обработки. В бассейне самостоятельно развивается бактериальная флора, которая для построения своего клеточного вещества использует примерно половину органических веществ, присутствующих в сточ- ных водах, в то время как другая их часть подвергается аэробному разложению, производя при этом необходимую энергию. Для сохранения бактериальной флоры из бассейна спускается только половина очищенной воды, в результате чего вновь поступающая в бассейн сточная вода подвергается более быстрой и полной очистке. С выпуском очищенной воды из бассейна в открытый водоем выносятся и бактерии. Очистка по этому методу основана на том, что эндогенное потребление кислорода клетками бактерий составляет лишь часть биохимического потребления кислорода органических веществ сточных вод. [c.307]

Прежде чем попасть в клетку к местам локализации ферментов, катализирующих процессы внутриклеточного метаболизма, кислород из воздушного пузырька при глубинном (барботаж-ном) способе аэрации или из газовой фазы ферментационного сосуда при поверхностной аэрации должен раствориться в культуральной жидкости. Таким образом, при изучении вопросов обеспечения растущей культуры кислородом следует рассматривать две основных проблемы транспорт кислорода из газовой фазы в жидкую и извлечение его из культуральной жидкости клетками растущей популяции. Такое деление сделано в предположении равномерного распределения кислорода во всем объеме культуральной жидкости, что справедливо для аппарата полного смешения. [c.265]

Одновременно с обеспечением растущей культуры кислородом аэрация и перемешивание среды способствуют удалению из среды образовавшихся газообразных метаболитов и лучшему освобождению поверхности клетки от выделяющихся продуктов обмена веществ, а также транспорту питательных веществ к клетке, [c.79]

Большинство видов дрожжей можно в той или иной степени адаптировать к среде, имеющей в своем составе вредные примеси. Наиболее сильное воздействие на жизнедеятельность дрожжей оказывают вещества лигно-гуминового комплекса, находящиеся в гидролизате в коллоидном состоянии. Они сорбируются на поверхности дрожжевой клетки, затрудняя обмен веществ дрожжей, а в процессе интенсивной аэрации среды вместе с биомассой дрожжей увлекаются из среды в осадок. Дрожжи частично сорбируют на своей поверхности и другие вещества из питательной среды. [c.172]

Одной из важнейших задач при биохимической очистке сточных вод в аэротенках является обеспечение кислородом микроорганизмов, которые производят окисление органических примесей в воде. Процесс очистки сточных вод в аэротенке состоит нз ряда параллельных и последовательных стадий превращений веществ, участвующих в биохимических реакциях. Изменения, проис.ходящие при этом с кислородом, могут быть представлены следующим образом. При подаче воздуха в воду образуются пузырьки, из которых кислород переходит в иловую смесь и, перемешиваясь, равномерно распределяется в ней. Затем растворенный кислород адсорбируется бактериальными клетками, входящими в состав хлопков активного ила, и расходуется на окисление органических веществ, также адсорбированных хлопками ила. В результате синтеза белков в клетке и деления ее образуются новые живые организмы. Кроме того, образуются продукты распада органических веществ — углекислота, вода, продукты неполного распада органических примесей, которые отводятся от хлопка активного ила в воду. Газообразные продукты распада удаляются из воды в процессе аэрации. [c.105]

Последующие опыты проводились с нагрузкой по БПК 1 кг м и при периоде аэрации 18 ч. При такой нагрузке эффект очистки понизился, увеличилось содержание фенолов в очищенной воде, ВПК очищенного стока возросла до 50 лгг/л. Микроскопический анализ также указал на ухудшение работы аэротенка, в активном иле были обнаружены организмы, ранее отсутствующие, появились отдельные бактериальные клетки, что указывало на неполную очистку. [c.170]

На более низких уровнях иерархии могут быть использованы в качестве критериев показатели отдельных сторон процесса, например показатели процесса биосинтеза, такие, как коэффициент дыхания клеток— дых = а °7ао —удельный расход элемента питания на единицу образованного в процессе биосинтеза продукта— М = аУ dXldt), или с учетом стоимости элементов питания — а ps dX dt) степень утилизации субстрата — ф = = (5о—S)/Sq. Показателями процесса аэрации и перемешивания среды являются газосодержание фг коэффициент массопередачи кислорода KlO., удельные энергозатраты на аэрацию Nrl Klu )-, удельная, вкладываемая на перемешивание мощность V, масштаб турбулентных пульсаций X = и др. Эффективно использование комплексных показателей, охватывающих различные стороны процесса. Так, учитывая, что в биохимическом реакторе передача компонентов питательной среды к клеткам осуществляется посредством их транспорта из газовой фазы через жидкую либо непосредственно из жидкой фазы, для оценки эффективности данных процессов можно использовать в качестве критериев следующие показатели [11] Г—показатель, характеризующий процессы перехода из газовой фазы в жидкую L — показатель, характеризующий процессы передачи в жидкой фазе [c.28]

Остановимся далее на другой характерной биологической особенности активного ила, связанной с образованием крупномасштабных частиц — хлопьев активного ила. Наличие хлопьев, внутри которых перенос веществ осуществляется за счет молекулярной диффузии, в большинстве практических случаев определяет лимитирующую фазу процесса биологической очистки. Так, при дефиците кислорода внутри хлопьев ила происходит снижение скорости развития бактерий, образование анаэробных, нитчатых форм, что приводит к резкому изменению качества ила, его вспуханию . Размер и структура хлопьев активного ила зависят от многих факторов, включая физиолого-биохимические характеристики ила, условия его агрегации и флокуляции, а также режима перемешпвания и аэрации среды. Турбулизация среды способствует разрушению хлопьев, что, с одной стороны, улучшает условия транспорта кислорода и субстрата к клеткам, а с другой,— ухудшает условия седиментации ила, способствует увеличению илового индекса и снижает качество биоочистки. Указанное противоречие можно преодолеть введением после стадии аэрирования стадии флокуляции, обеспечивающей образование хлопьев активного ила перед подачей его в отстойник. Устойчивый в турбулентном потоке размер хлопьев будет соответствовать масштабу турбулентности 1-а [c.226]

Продуценты антибиотиков, как правило, являются аэробными организмами. Для их нормального развития и образования антибиотиков необходимо определенное содержание кислорода в среде. Клетки, как правило, потребляют только растворенный в воде кислород, даже в том случае, когда они растут на поверхности среды в непосредственном контакте с воздухом (Хмель, Коршунов, 1966 Удалова, Гуськова, 1975 и др.). На более концентрированных средах продуценты требуют более интенсивной аэрации. [c.160]

Из почкующихся дрожжей наиболее одомашнены дрожжи пекарские — Sa /iaromi/ es erevisiae. Форма их разнообразна. Размножаются они почкованием (вегетативный способ размножения) и половым путем. При почковании на материнской клетке возникает маленькая выпуклость — почка — дочерняя клетка, в нее переходит одно ядро, она увеличивается в размерах и отделяется. Если условия для такого размножения благоприятны (достаточное количество сахара, соответствующая температура аэрация), процесс идет очень быстро. У некоторых представителей рода клетки не успевают разъединяться и возникает псевдомицелий (ложный мицелий). [c.40]

Послеспиртовая барда, содержащая в основном пентозные сахара (0,7 - 0,8% РВ), после охлаждения поегупает в дрожжерастительное отделение. При использовании барды в качестве питательной среды для выращивании кормовых дрожжей в нее добавляют петательные соли, содержащие азот, фосфор, калий и другие необходимые для росга дрожжей элементы, Выращивание дрожжей производится в дрожжерастительных аппаратах при интенсивной аэрации среды воздухом, обеспечивающим клетки дрожжей необходимым количеством кислорода. [c.19]

В большой степени образование липидов у дрожжей и других фибов связано с дыхательной активностью клетки. Ингибирование процесса дыхания ведет к торможению биосинтеза липидов. При недостаточном снабжении кислородом резко тормозятся процессы образования триацилглицеринов, но накапливается значительное количество свободных жирных кислот и фосфолипидов. С интенсификацией аэрации средь( возрастает степень ненасыщенности липидов путем частичной трансформации олеиновой кислоты в кислоты с двумя и тремя двойными связями. [c.70]

ГНИЕНИЕ (аммонификация), разложение азотсодержащих орг. соед. (преим. белков) под действием гнилостных микроорганизмов с образованием разл. орг. и неорг. веществ. Превращение белков начинается с гидролиза, происходящего при участии ферментов, секретируемых микробными клетками. Образующиеся аминокислоты ассимилируются микроорганизмами, к-рые выделяют разнообразные продукты, среди к-рых много дурнопахнущих (напр., метилмеркаптан, скатол), ядовитых аминов (чтрупные яды>), NHa, СО2, HjS, Н3РО4 и др. Г. может происходить без доступа воздуха и в условиях аэрации. Имеет большое значение в формировании плодородия почвы. Благодаря Г. происходит минерализация белков и др. в-в погибших животных, растений и др. организмов, что играет важную роль в круговороте в-в в природе. [c.140]

Обеднение почвы азотом вследствие денитрификации. Временные потери азота на ограниченных участках почвы, несомненно, связаны с деятельностью денитрифицирующих бактерий. Она имеет большое значение, когда в почве создаются анаэробные условия, например при застойном переувлажнении, особенно если при этом применяются орга нические удобрения и нитраты. На рисовых полях удобрение нитратами может приводить к вредным последствиям из-за накопления нитритов. НиТрит аккумулируется также в содержащих нитрат сточных водах при недостаточном доступе воздуха, а иногда попадает и в источники питьевой воды. Зависимость обеднения почвы азотом от аэрации связана с особенностями регуляции нитратредуцирующей ферментной системы у бактерий. Эти ферменты индуцируются нитратом только в анаэробных условиях (рис. 9.2) молекулярный кислород подавляет (репрессирует) синтез нитрат- и нитритредуктаз. В том случае, если ферменты уже были синтезированы до того, как клетки пришли в соприкосновение с кислородом воздуха, кислород вступает в конкуренцию с нитратом за [c.307]

Исходя из современных представлений о биологической очистке сточных вод можно обеспечить получение стабильных результатов удаления ПАВ в системах, работающих со средними и низкими нагрузками. Рекомендуется применение механической аэрации и представляются наиболее эффективными аэротенки с децентрализованным впуском сточной воды, так как в них обеспечивается частичное выравнивание скоростей потребления кислорода. При эксплуатации аэротенков стремятся поддерживать более высокую рабочую дозу активного ила, что спч5собствует снижению концентрации сорбированных на активном иле ПАВ, а это, в свою очередь, улучшает процессы обмена бактериальной клетки с внешней средой и позволяет микроорганизмам полнее использовать ПАВ в качестве источника углеродистого питания. Недостаточная стабилизация активного ила в высоконагружаемых процессах частично может быть восстановлена введением регенерации с переменным объемом. [c.599]

Тест БПК не универсален и его не следует использовать в качестве параметра при проектировании биологических очистных сооружений. Более оправдано в этом случае оценивать разницу между исходным и конечным ХПК в постоянной системе или между ХПК втекающей и вытекающей воды в проточной системе [21, 22]. Тем самым можно определить величину субстрата в стоках, потребляющего кислород и удаляемого в результате биологических процессов в течение периода аэрации, т. е. параметр, соответствующий назначению очистных сооружений. Полученную разницу между начальным и конечным ХПК нн в коем случае не следует рассматривать как степень БПК. Следует иметь в виду, что часть ХПК, которая была удалена, ассимилировалась вновь синтезнрованным органическим веществом (для образования новых клеток). Так как ХПК — это мера веществ, подверженных химическому окислению, Д ХПК может быть определена как количество кислорода, необходимое для химического окисления органического вещества, которое было биологически удалено в течение периода аэрации. На практике, даже если клетки полностью удалены из стоков, Д ХПК может быть приравнено только к полному БПК. Определение Д ХПК может с успехом применяться н для определения эффективности уже эксплуатируемых установок. [c.265]

Так как аэрация питательной среды происходит, главным образом, путем использования растворенного кислорода живой клетки, то процесс доставки его к последней представляет собой явление массопередачи молекул кислорода из газовой фазы через культуральную жидкость к среде внутри клетки. Сопротивление такой массопередаче может возникнут > вследствие факторов, указанных на рис. XIII. 3. Они подразделяются на две группы, одна из которых составляет сопротивление растворению кислородных молекул, а другая — сопротивление при вдыхании кислорода клеткой. [c.291]

При барботаже, меняя расход газовой смеси, используемый для аэрации, можно даже в постоянных условиях перемешивания изменять величину коэффициента массопередачи в более широких пределах. Но и здесь существует верхний предел, так как лри значительном увеличении расхода воздуха (свыше Я— 3 л на 1 л културы в 1 ч), как правило, повреждаются клетки. В связи этим в аппарате КМ-2 есть возможность изменять величины коэффициента массопередачи СО2 в пределах от 0,8— 1,0 ч- (поверхностная аэрация) до 10—15 ч (барботаж 1—2 л воздуха на 1 л культуры в 1 ч). [c.313]

Даже при 25°, на 5—6-й день роста, когда наблюдался резкий спад в концентрациях токсина в клетках, его увеличения в среде не наблюдалось. Это наблюдение впоследствии оказалось очень важным, так как означало, что нужно обрабатывать только клеточную фракцию и отбросить огромные объемы культуральной жидкости. Результаты исследований по влиянию температуры и времени выращивания на рост и развитие М. aeruginosa штамм NRS-1 представлены на рис. 67, а влияние интенсивности светового потока, температуры и аэрации на рис. 68. Количество быстрого смертельного фактора выражено в М. Е. [c.151]