Принцип проточного культивирования состоит в том, что в ферментер, где производится выращивание бактерий, все время поступает свежая питательная среда и одновременно с такой же скоростью выводится культуральная жидкость, содержащая бактериальные клетки и продукты метаболизма. Регулируя скорость проточной среды, управляют ростом бактериальной популяции (слайд 11.28).

В начале 50-х годов были обоснованы и применены в экспериментах два вида непрерывной культуры – с постоянным протоком питательной среды через культиватор (хемостат) и постоянной оптической плотностью биомассы в культиваторе (турбидостат). Концентрация биомассы в турбидостате стабилизируется по измерению оптической плотности или мутности культуры (слайд 11.29, 11.30, 11.31). 

Рост культур происходит в емкости – ферментере при интенсивном перемешивании. Во всей массе культуры условия должны быть совершенно одинаковыми. Этот метод культивирования получил название гомогеннонепрерывного. 

При больших потоках условия среды близки к экспоненциальному росту, при малых – приближаются к условиям стационарной фазы. При таком методе может быть воспроизведена любая точка роста периодической культуры. 

Повышение скорости потока приводит к тому, что скорость роста культуры окажется меньше коэффициента разбавления и культура вымоется из ферментера. Низкая скорость протока приведет к тому, что рост ускорится, а в ферментере повысится концентрация биомассы и понизится концентрация субстрата. 

Непрерывные процессы имеют преимущества перед периодическими: 

– специализировать аппаратуру для каждой стадии процесса; 

– автоматизировать процесс; 

– стабилизировать процесс во времени;

– легко регулировать условия; 

– установить особенности физиологического состояния клеток, – изучить действие разных факторов в любой степени (слайд 11.32).

ЛЕКЦИЯ № 12. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ У

ПРОКАРИОТОВ

12.1. Конструктивные и энергетические процессы 

12.2. Энергетический метаболизм прокариотов 

12.3. Процессы брожения

12.3.1. Молочнокислое брожение

12.3.2. Спиртовое брожение

12.3.3. Маслянокислое брожение

12.4. Бактериальный фотосинтез 

12.4.1. Строение фотосинтетического аппарата

12.4.2. Фотофизические процессы, лежащие в основе фотосинтеза

12.5. Дыхательные процессы (слайд 12.3)

12.5.1. Цикл трикарбоновых кислот

12.5.2. Неполное окисление

12.5.3. Дыхательная цепь

12.5.4. Анаэробное дыхание

12.1. Конструктивные и энергетические процессы 

Совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называется обменом веществ, или метаболизмом. Клеточный метаболизм складывается из двух потоков реакций: энергетического и конструктивного метаболизма (слайд 12.4). 

Энергетический метаболизм (катаболизм) – это поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую (ΔμH⁺) или химическую (АТФ) форму, которая затем может использоваться во всех энергозависимых процессах. 

Конструктивный метаболизм (анаболизм) – поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток; это процесс, связанный с потреблением свободной энергии, запасенной в химической форме в молекулах АТФ или других богатых энергией соединений.

Конструктивные и энергетические процессы протекают в клетке одновременно и тесно связаны между собой по нескольким каналам:

– энергетическому: реакции энергетического метаболизма поставляют энергию, необходимую для биосинтезов. 

– восстановительному: источником восстановителя в виде водорода (электронов) служат реакции энергетического метаболизма. 

– метаболическому: промежуточные этапы или метаболиты (амфиболиты) обоих путей могут быть одинаковыми. Промежуточные реакции, одинаковые для обоих потоков, – амфиболические.