Фазы роста. Уравнение Ферхюльста

Простое периодическое культивирование осуществляют следующим образом. В реактор загружают свежую питательную среду и микробные клетки, включают перемешивание или аэрацию и ведут процесс без дальнейших добавок субстрата и отвода культуральной жидкости. Условия среды, в которой находятся клетки, быстро и непрерывно изменяются. Культура микроорганизмов все время находится в переходном состоянии и проходит цикл развития, включающий 6 фаз (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Фазы роста простой периодической культуры микроорганизмов
(в полулогарифмических координатах): 1 – лаг – фаза; 2 – фаза ускорения роста; 3 – фаза экспоненциального роста; 4 – фаза замедленного роста; 5 – стационарная фаза; 6 – фаза отмирания

В лаг-фазе (фазе задержки роста) идет ферментативная адаптация микроорганизмов к новому субстрату, в частности, запуск синтеза ферментов. Во 2-й фазе растет количество ферментов, идет настройка клеточного метаболизма, удельная скорость роста увеличивается и достигает максимальной величины. В 3-й фазе рост идет с постоянной удельной скоростью () и описывается экспоненциальной зависимостью (2.2). В 4-й фазе скорость роста постепенно падает до нуля в силу нескольких причин: накопление в среде метаболитов-ингибиторов роста, исчерпание субстрата, контактное торможение роста, достижение плотности максимальной упаковки клеток. В 5-й фазе рост и отмирание клеток уравновешиваются и скорость роста всей культуры близка к нулю. В 6-1 фазе скорость отмирания превышает скорость роста, и концентрация клеток падает.

Для описания роста в фазах 3-5 используется уравнение Ферхюльста:

, (2.7)

где – константа скорости отмирания клеток.

Дата добавления: 2014-12-27