49. Динамика роста популяции растительных клеток и особенности каждой фазы

При внесении микроорганизмов в питательную среду они обычно растут до тех пор, пока содержание питательных веществ не достигнет минимума, после чего рост прекращается. Процесс роста и размножения микроорганизмов в такой системе описывается кривой роста, которая имеет S-образную форму.

При изучении динамики роста культур микроорганизмов необходимо строго соблюдать некоторые условия: жизнеспособность засева; наличие в среде культивирования всех необходимых питательных веществ; отсутствие в среде ингибиторов, подавляющих рост клеток; поддержание в среде оптимальными всех физико-химических условий.

1. Лаг-фаза. Внесенные в питательную среду клетки микроорганизмов приспосабливаются к условиям и составу среды, размножения практически не происходит. Продолжительность этой фазы (может длиться от нескольких часов до нескольких суток) зависит от состава питательной среды, рН, температуры, возраста и количества внесенных клеток.

Если клетки переносят с бедной среды в богатую, то питательные компоненты и время расходуются на повышение активности ферментов, необходимых для повышения активности метаболизма в целом. Если же клетки переносят с богатой среды на среду с более низким уровнем питательных веществ, то они способны немедленно, хотя и с низкой скоростью, вступить в экспоненциальную фазу роста.

2. Фаза экспоненциального роста (логарифмическая). Это стадия интенсивного размножения. Скорость размножения максимальна. В этой фазе большинство клеток является биологически активными и молодыми. Если культуру в данной фазе развития перенести в другую емкость с аналогичным субстратом, то скорость роста микроорганизмов не изменится.

Клетки по размеру мелкие, так как почкование опережает рост. В то же время на этой стадии культура более чувствительна к действию неблагоприятных факторов.

3. Фаза замедленного роста. Скорость размножения замедляется, так как постепенно изменяется состав среды: снижается концентрация питательных веществ, увеличивается плотность культуры в единице объема, накапливаются продукты обмена веществ клеток, которые в определенной концентрации могут угнетать нормальную жизнедеятельность культуры микроорганизмов.

4. Стационарная фаза. Наступает, когда концентрация клеток перестает увеличиваться и число их в единице объема становится максимальным. Скорость размножения равна скорости отмирания. В этот период в результате жизнедеятельности клеток в культуральной среде накапливаются продукты обмена веществ, которые имеют важное практическое значение (ферменты, антибиотики и др.).

5. Фаза отмирания. В результате истощения питательной среды и максимального накопления продуктов обмена скорость отмирания клеток намного превышает скорость их размножения. Наблюдается резкое уменьшение числа жизнеспособных клеток. Скорость отмирания зависит от видовых особенностей организма. Фаза отмирания является противоположностью логарифмической фазы роста.

50. Протопласты растительных клеток.

Протопласт – активное содержимое растительной клетки. Основной компонент протопласта - белок. У большинства зрелых растительных клеток центральную часть занимает крупная, заполненная клеточным соком вакуоль, главное содержимое которой - вода с растворенными в ней минеральными и органическими веществами. Клеточная оболочка и вакуоль представляют собой продукты жизнедеятельности протопласта.

Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма, меньшую по массе -  ядро. От вакуоли протопласт отграничен мембраной, называемой тонопластом, от клеточной стенки - другой мембраной - плазмалеммой . В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма. Наследственный материал клетки главным образом сосредоточен в ядре. От цитоплазмы ядро также отделено мембранами.

Протопласт представляет собой многофазную коллоидную систему. Обычно это гидрозоль, где дисперсной средой является вода (90-95% массы протопласта), а дисперсной фазой -  белки , нуклеиновые кислоты , липиды и углеводы - основные классы соединений, слагающих протопласт. В живой растительной клетке содержимое цитоплазмы находится в постоянном движении. Можно видеть, как органоиды и другие включения вовлекаются в это движение, называемое током цитоплазмы или циклозом . Циклоз прекращается в мертвых клетках. Следует сказать, что основное назначение циклоза неизвестно.

Помимо белков , нуклеиновых кислот , липидов и углеводов , в клетке обычно имеется от 2 до 6% неорганических веществ (в виде солей), а также имеются витамины , контролирующие общий ход обмена веществ, и гормоны - физиологически активные вещества, регулирующие процессы роста и развития.

Белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы синтезируются в самой растительной клетке. В основе этого синтеза лежат процессы фотосинтеза , осуществляемые за счет энергии света. Непосредственным накопителем и переносчиком энергии при всех реакциях метаболизма служат молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) . Энергия АТФ накапливается в виде фосфатных связей. При необходимости она легко высвобождается, а АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ).