Курс лекций для студентов специальности -48 02 01 «Биотехнология» Минск 2014 034)

26 
lg N
µ
τ
τ
µ
max
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Рис. 4.6. Рост популяции в периодической культуре: 
1 – лаг-фаза (начальная); 2 – фаза ускорения роста; 3 – экспоненциальная фаза;
4 – фаза замедления роста; 5 – стационарная фаза; 6 – фаза отмирания 
Развитие популяции в этой фазе не лимитируется питательными 
веществами и не тормозится продуктами жизнедеятельности. Эта фаза 
не может быть длительной. Со временем популяция начинает испы-
тывать недостаток в одном или нескольких элементах питания. Среда 
истощается, в ней накапливаются продукты обмена веществ, ингиби-
рующие рост микроорганизмов. Возникает и пространственная огра-
ниченность: клетки мешают друг другу, уменьшается поверхность их 
контакта со средой, ухудшается поступление питательных веществ 
в клетку и выброс продуктов метаболизма. Скорость роста снижается, 
наступает фаза замедления скорости роста. По мере потребления 
питательных веществ концентрация биомассы продолжает расти, но 
медленнее, удельная скорость роста популяции снижается. Популяция 
переходит в стационарную фазу развития, в которой скорость роста 
снижается до нуля. Концентрация биомассы не возрастает и к концу 
фазы уменьшается. Количество вновь образовавшихся клеток стано-
вится равным количеству отмерших клеток. Популяция постепенно 
N 

27 
переходит в фазу ускоренного отмирания. Все фазы развития мик-
робной популяции постепенно переходят одна в другую, границы их 
условны. Если ставится задача получения в периодическом процессе 
культивирования биомассы продуцента, то процесс целесообразно ве-
сти до перехода культуры в фазу замедления роста. Если целевым яв-
ляется продукт метаболизма, то окончание процесса определяется 
максимальным уровнем накопления метаболита. 
Каждая популяция характеризуется определенной скоростью ро-
ста. Различают общую скорость роста (
τ
dx
v
d

) и удельную (
1
μ
τ
dx
d
x


), 
которая выражает прирост каждой единицы биомассы популяции 
в единицу времени. Любая микробная популяция при росте удваивает 
свою биомассу за определенный промежуток времени, который назы-
вается временем генерации. 
Лог-фаза является наиболее удобной для математического описа-
ния процесса роста популяции. Если принять, что начальная концен-
трация биомассы x
0
, то через n генераций 
0
2
n
x x


. Если n = τ : g, где 
τ – время роста; g – время генерации, то 
τ
0
2
g
x x


. Отсюда можно 
определить экспериментальным путем время генерации: 
0
0,69 τ
.
ln
ln
g
x
x


Для лог-фазы скорость роста популяции выражается зависимостью: 
μ
τ
dx
x
d

, 
или в интегральной форме: 
μτ
0
.
x x e


Логарифмируя эту формулу, получаем выражение: 
0
ln
ln
μτ,

жүктеу/скачать 1,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: