МИКРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие - 2012
ГЛАВА 8. РОСТ МИКРООРГАНИЗМОВ
8.3. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СУБСТРАТА И ПРОДУКТОВ МЕТАБОЛИЗМА НА УДЕЛЬНУЮ СКОРОСТЬ РОСТА МИКРООРГАНИЗМОВ
В периодической культуре скорость роста бактерий часто лимитируется наличием какого-либо питательного вещества. В лабораторных условиях лимитирующим фактором часто является источник углерода (например, глюкоза). Зависимость изменения удельной скорости роста микробной популяции (μ) от концентрации питательных веществ субстрата (S) впервые установил французский биолог Моно. Эта зависимость описывается кривой насыщения (рис. 23) и уравнением (8.13).
Из рис. 24 видно, что только при очень незначительных концентрациях субстрата величина удельной скорости роста зависит от S. По мере увеличения концентрации субстрата удельная скорость роста стремится к μmах — теоретическому пределу скорости роста популяции, достичь которого практически невозможно.
где Ks— константа Михаэлиса, численно равная той концентрации лимитирующего субстрата, при которой скорость роста достигает половины максимального значения.
Рис. 24. Зависимость удельной скорости роста микроорганизмов от концентрации субстрата, лимитирующего рост
Концентрация субстрата не является единственным фактором, лимитирующим скорость роста бактерий. Н. Д. Иерусалимский с сотрудниками в своих исследованиях по культивированию пропионовокислых бактерий пришли к заключению, что скорость роста этих бактерий зависит также от концентрации продуктов метаболизма. Эта зависимость представлена кривой на рис. 25 и уравнением (8.14):
где μ0 — удельная скорость роста при отсутствии лимитирующих рост факторов; Р — концентрация продуктов метаболизма; Кр — константа Иерусалимского, численно равная концентрации ингибирующего продукта, при которой удельная скорость роста равна половине скорости роста без ингибирующего действия продукта.
Поскольку на размножение клеток микроорганизмов в питательной среде одновременно действуют и концентрация субстрата, и концентрация продуктов метаболизма, предложено уравнение Моно—Иерусалимского [8.15], учитывающее оба этих фактора:
Рис. 25. Зависимость удельной скорости роста микробной популяции от концентрации продуктов метаболизма