Размножение бактерий бинарным делением
Кинетика роста микроорганизмов
Фазы роста бактерий в периодической культуре I- лаг-фаза, II – логарифмическая фаза, III- фаза замедленного роста, IV – стационарная фаза, V – фаза отмирания. Х – концентрация
клеток, 106кл/мл
Определение ростовых параметров
В логарифмической фазе скорость роста микроорганизмов прямо пропорциональна их концентрации
где 
– концентрация бактерий (клеток/мл или г биомассы/мл); - удельная скорость роста, ч-1; t – время культивирования.
Удельная скорость роста
После интегрирования
где ХО – начальная концентрация бактерий (клеток/мл или г биомассы/мл);
Время удвоения популяции (время генерации)
Средняя продуктивность биотехнологического процесса
P X K XO |
|
СР |
t |
|
|
ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНАЯ (ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ) ФАЗА
• В виде дифференциального уравнения:
dxdt =μx
Решая уравнение, получаем:
ln x = ln x0 + μt, x = x0 eμt
при x = 2x0
t = t = ln2 = 0,693 d μ μ
Рост, подчиняющийся этому закону, называется экспоненциальным или логарифмическим ростом.
Время генерации
Бактерии |
Среда |
Время генерации |
|
(мин) |
|||
|
|
||
Escherichia coli |
Glucose-salts |
17 |
|
Bacillus megaterium |
Sucrose-salts |
25 |
|
Streptococcus lactis |
Milk |
26 |
|
Streptococcus lactis |
Lactose broth |
48 |
|
Staphylococcus aureus |
Heart infusion broth |
27-30 |
|
Lactobacillus |
Milk |
66-87 |
|
acidophilus |
|||
|
|
||
Rhizobium japonicum |
extractMannitol-salts-yeast |
344-461 |
|
Mycobacterium |
Synthetic |
792-932 |
|
tuberculosis |
|||
|
|
||
Treponema pallidum |
Rabbit testes |
1980 |
Домашнее задание
•С целью определения кинетики роста популяции бактерий Escherichia coli (кишечная палочка) изучали рост и размножение клеток данных бактерий при различных концентрациях лимитирующего субстрата - глицерина. Клетки выращивали при оптимальных условиях и через каждые полчаса измеряли оптическую плотность культуры при длине волны 420 нм - D420 (показатель, отражающий численность популяции). Полученные в результате эксперимента данные представлены в таблице.
•Определить на основе представленных экспериментальных данных кинетические параметры роста популяции кишечной палочки – удельную скорость роста и время генерации.
•Рассчитайте среднюю продуктивность процесса по биомассе, если известно, что оптическая плотность культуральной жидкости D420 связана с концентрацией сухой биомассы клеток уравнением
•С (г/л) =0,57 D420.
Домашнее задание. Графическое определение удельной скорости роста
№ п/п
Время (t), ч
Оптическая
Плотность
Культуры
(D420), ед.опт.пл.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
0,00 |
0,50 |
1,00 |
1,50 |
2,00 |
2,50 |
3,00 |
3,50 |
4,00 |
4,50 |
0,12 |
0,16 |
0,17 |
0,24 |
0,29 |
0,34 |
0,40 |
0,53 |
0,63 |
0,78 |
Концентрация глицерина 0,05 г/л
lnX/Xo = t
= 0,41 ч-1
td = 1,69 ч = 101 мин
Рср = (Хк-Хо)/t = 0,57 (D420 к - D420 о)/t = 0,57(0,78-0,12) )/4,5 = 0,0836 г/л ч