Влияние экологически значимых факторов на биокинетические показатели микроорганизмов (25.01.2010)

Автор: Калюжин Владимир Анатольевич

моль Длительность генерации,

генерация II

генерация III

генерация

NaH2PO4 2,3

4,6 0,01 ? 1

1 ? 0,01 10,5

2,4 5,1

2,3 4,6

MgCl2 2,3

4,6 0,01 ? 1

1 ? 0,01 10,5

3,8 4,4

2,3 4,6

MgSO4 2,3

4,6 0,01? 2

2? 0,01 8,1

3,9 2,4

3,4 4,6

(NH4)2SO4 2,3

4,6 0,01 ? 1

1 ? 0,01 6,9

2,4 6,9

2,3 4,6

KC1 2,3

4,6 0,01 ? 1

1 ? 0,01 6,1

3,3 2,4

3,1 4,6

NaCl 2,3

4,6 0,01 ? 1

1 ? 0,01 7,9

3,2 7,1

5,1 4,6

Из представленных данных следует, что стабилизация изучаемого показателя наступает во втором-третьем поколении. Наиболее быстро завершаются переходные процессы при понижении концентрации. Переходные процессы 1 ? 0,01 моль с участием NaH2PO4 и (NH4)2SO4 завершаются в первом поколении. При других переходных процессах стабильное состояние у популяции наступает в третьем поколении. Доля почкующихся клеток изменяется незначительно, что свидетельствует о слабом влиянии фактора концентрации на длительность элементов митотического цикла.

Изучение кинетики удельной скорости роста позволило выявить сходство в ответной реакции популяции дрожжей на повышение концентрации изучаемых веществ. Для всей группы таких переходных процессов характерно замедление скорости размножения в первые 2-4 часа от начала опыта. При этом отмечается полная остановка роста различной продолжительности от 0,5 часа до 1-2 часов. На второй стадии ответной реакции скорость размножения резко увеличивается. При этом в переходных процессах с участием MgSO4, КС1, (NH4)2SO4 удельная скорость роста достигает максимального значения, типичного для оптимальных условий, где µ = 0,3 ч-1. Продолжительность периода аномальной скорости роста сравнима с длительностью одной генерации. Затем следует снижение скорости размножения. Очевидно, первый этап замедления и остановки роста можно рассматривать как стадию предадаптации популяции, увеличение скорости отражает максимальную реализацию адаптивных функций, а следующее за этим замедление – истощение адаптивных проявлений. Вместе с тем эти явления наблюдаются не при всех переходных процессах. Так, при повышении концентрации NaCl после замедления скорости размножения на первой стадии следует период стационарного роста, где µ = 0,15 ч-1. При понижении концентрации на первом этапе отмечается увеличение скорости размножения в первые 2 часа. Затем в колебательном режиме скорость размножения переходит на стабильный режим. Сложный и длительный колебательный режим скорости размножения при переходных процессах с повышением и понижением концентрации, очевидно, свидетельствует об участии в этом процессе одновременно нескольких клеточных систем. В свою очередь, генерализованная ответная реакция является следствием баланса многокомпонентной системы. Вместе с тем быстрый переход на стационарный режим за период времени меньший, чем продолжительность одной генерации, свидетельствует о доминирующей роли одной системы, определяющей скорость размножения дрожжей. Это явление наблюдается при быстром повышении концентрации NaCl и быстром понижении концентрации NaH2PO4 и (NH4)2SO4. По результатам проделанной работы можно сделать выводы: ингибирующая активность зависит от природы вещества, а не от осмотического эффекта. Изучаемые вещества оказывают одинаковое влияние на все стадии митоза без искажения возрастного состава популяции. Объем клеток изменяется незначительно, кроме опытов с NH4Cl и MgSO4. Внутриклеточное содержание ионов значительно меньше, чем в окружающей среде. Общий экономический коэффициент по глюкозе в концентрированных растворах понижен, но поддержание градиента концентрации не может быть объяснено активностью только биоэнергетических систем клеток. Длительность адаптации дрожжей к быстрой смене концентрации зависит от природы вещества.

3.1.5. Влияние быстрой смены pH на рост турбидостатной культуры дрожжей Saccaharomyces cerevisiae. Рост и развитие природных популяций дрожжей осуществляется, в ряде случаев, при непостоянном значении рН среды. Причины закисления среды обитания могут быть различными. Так, при активном брожении в застойных зонах происходит насыщение среды CO2. Образующаяся угольная кислота в виде насыщенного раствора при 20-30 °С имеет рН 3,5 – рН 4,5. При усвоении источника азота в виде сульфатов или нитратов среда закисляется серной и азотной кислотой. Смещение рН достигает уровня рН 2,5 – рН 2,2. Совместное проживание дрожжей с молочнокислыми и уксуснокислыми микроорганизмами также приводит к закислению среды соответствующими кислотами.

Переход от закисления к норме возможен при выходе СО2 из раствора при восстановлении контакта среды обитания с атмосферным воздухом. Удаление минеральных и органических кислот происходит при вымывании их дождевой водой или утилизацией их другими видами представителей микрофлоры.

В предварительных опытах было установлено, что популяция дрожжей сохраняет постоянную скорость роста, объем клеток, возрастной состав в интервале рН 7 – рН 3,5. Так, при температуре 32 °С при рН 7 – рН 3,5 дрожжи имеют удельную скорость роста µ = 0,32 ч-1, доля почкующихся клеток 6,2 %. Двукратное замедление скорости размножения наступает при рН 2,35. Полная остановка роста происходит при рН 2,2. В условиях ингибирования роста происходит уменьшение доли почкующихся клеток, увеличение объема клеток, увеличение длительности генеративного цикла. Так, при рН 2,35 при 32 °С длительность генеративного цикла увеличивается в 2 раза против нормы, то есть, с 2,2 часа до 4,4 часа. Объем клеток возрастает в 1,5 раза, доля почкующихся клеток понижается и составляет 2,9 %.

В данном разделе рассматриваются кинетические изменения таких показателей, как длительность генеративного цикла, возрастной состав, объем клеток при изменении рН 2,35 ? рН 4.


загрузка...