Вопросы и ответы к билетам для госэкзамена по дисциплине «Теоретические основы биотехнологии»
1. Кривые роста микроорганизмов в простых периодических условиях. Фазы роста микроорганизмов при периодическом культивировании. Сравнение кривых роста одноклеточных и многоклеточных микроорганизмов. Принципы сокращения продолжительности лаг–фазы.
Ответ
Рост микроорганизмов – это увеличение клеточной биомассы в результате ферментативных реакций, происходящих в клетках микроорганизмов. При этом из питательных веществ, поступающих в клетки, в них образуются новые структурные элементы и клетки начинают размножаться.
Рост микроорганизмов обычно выражают в виде графика зависимости накопления биомассы от времени культивирования. Получаемые кривые называются кривыми роста. Их строят на основании экспериментальных данных определения числа микроорганизмов в пробах, отбираемых через определенные промежутки времени. Кривые роста имеют разный вид для одноклеточных (бактерии, дрожжи) и многоклеточных (мицелиальные грибы) микроорганизмов.
У бактерий и дрожжей выделяют следующие фазы роста:
1) стационарная или лаг–фаза, когда внесенные в среду клетки адаптируются к условиям окружающей среды и временно остаются в том же числе. В этот период активизируются ферменты, при необходимости синтезируются новые ферментные системы. Наблюдается возрастание РНК и общего белка, а содержание ДНК остается неизменным. Заметно увеличивается размер клеток многих микроорганизмов. Длительность лаг–фазы зависит от вида организма, его потенциальных возможностей, качества среды;
2) фаза ускоренного роста – возрастает частота клеточного деления и нарастает число клеток;
3) логарифмическая или экспоненциальная фаза роста – клетки размножаются с постоянной и максимальной для данной культуры скоростью. При этом питательные вещества потребляются из среды, а в ней накапливаются ненужные продукты обмена. Длительность этой фазы для периодических культур многих микроорганизмов на жидких средах невелика;
4) фаза уменьшения скорости роста – является следствием истощения среды, накопления продуктов обмена и др. факторов;
5) стационарная фаза роста – общее число живых клеток достигает своего максимума и остается постоянным (число отмерших клеток равно числу вновь образующихся);
6) фаза отмирания – число отмерших и автолизированных клеток превышает прирост. В результате количество биомассы уменьшается.
У мицелиальных грибов логарифмическая фаза на кривой роста отсутствует. У таких микроорганизмов рост происходит за счет удлинения и разветвления свободных концов гиф.
Кривые нарастания биомассы одноклеточных (1) и мицелиальных (11) микроорганизмов
2. Количественная характеристика роста. Перечислить кинетические показатели, характеризующие рост биомассы. Абсолютная и удельная скорости роста: определение, математическое описание.
Ответ.
Для количественной характеристики роста используются такие показатели как абсолютная скорость роста, удельная скорость роста и время генерации (или время удвоения биомассы).