2

n

E

<s>

2 < 2 CE

0

1 O

Rys. 1-5.5. Charakterystyka wzrostu drobnoustrojów w hodowli okresowej: 1 - zawartość RNA w komórce, 2 - sucha masa komórek w 1 cm³, 3 - liczba komórek w 1 cm*. 4 - masa pojedynczej komórki, a - początek fazy wzrostu wykładniczego, b - czas wyczerpania się substratu, c - koniec wzrostu wykładniczego komórek, d - początek fazy Gtacjonamej

W trakcie trwania hodowli biomasa oraz metabolity (wyjątek mogą stanowić produkty gazowe, głównie CO2) nie są usuwane ze środowiska.

Wzrost drobnoustrojów w hodowli okresowej można opisać graficznie, przedstawiając zależność liczby komórek lub plonu biomasy od czasu trwania hodow^rli. Tego rodzaju krzywa, zwana krzywą wzrostu, ma kształt sigmoidalny (rys. 1-5.4). Można w niej wyróżnić określoną liczbę faz wzrostu, które są wyrazem reakcji komórek na wytworzone metabolity i wzajemnego oddziaływania między komórkami a środo- i wiskiem.

Rys. 1-5.4. Krzywa wzrostu drobnoustrojów w hodowli okresowej: I - faza adaptacyjna, II - faza przyśpieszenia,: III - faza wzrostu wykładniczego. IV- faza zwolnionego wzrostu, V- faza stacjonarna. VI - faza zwolnionego zamierania,. VII - faza logarytmicznego zamierania

•■I e

Faza 1, nazywana fazą zastoju, fazą adaptacyjną lub lag fazą, trwa od momentu wprowadzenia drobnoustrojów do świeżej pożywki (inokulacja pożywki), aż do czasu ich pierwszego podziału lub pączkowania. Okres jej trwania zależy zarówno od składu pożywki, w której przygotowano inokulum, jak i od rodzaju pożywki hodowlanej, ilości i stanu fizjologicznego użytego materiału posiewnego, cech osobniczych drobnoustrojów oraz warunków środowiskowych, m.in.: temperatury inkubacji, pH pożywki hodowlanej, aktywności wody. W fazie zastoju masa pojedynczych komórek wprowadzonych do świeżej pożywki rośnie wykładniczo. W komórce zwiększa się zawartość RNA, nawet 12-krotnie, wzrasta ilość białka oraz rybosomów. Ostatecznie powiększają się wymiary pojedynczej komórki. Masa poszczególnych komórek oraz zawartość RNA w komórce rośnie do osiągnięcia pewnego poziomu (rys. 1-5.5).

Faza II - faza przyśpieszenia, zwana fazą akceleracji, stanowi końcowy etap fazy adaptacyjnej. Charakteryzuje się wzrostem częstości podziału lub pączkowania komórek. Komórki wykazują intensywny metabolizm oraz dużą wrażliwość na niekorzystne j czynniki środowiska hodowlanego. Czas trwania tej fazy jest stosunkowo krótki.

Faza III - faza wzrostu wykładniczego (faza logarytmiczna) charakteryzuje się najintensywniejszym przyrostem liczby komórek, który odbywa się ze stalą szybkością.. Masa i liczba komórek wzrasta logarytmicznie. Natomiast wartości RNA w przeliczeniu na masę komórek oraz masa komórki są względnie stale (rys. 1-5.5). Składniki komórki są syntetyzowane w sposób uporządkowany i ze stalą szybkością, co sprzyja zachowaniu stałej wielkości komórki oraz jej składu chemicznego. Ten typ wzrostu nazywany jest również wzrostem zrównoważonym (ang. balanced growth). Czas trwania fazy wykładniczej jest determinowany czynnikami środowiskowymi, np. ilością substancji odżywczych, obecnością toksycznych produktów metabolizmu, wartością pH i temperatury oraz zawartością tlenu. Ponadto zależy od właściwości drobnoustrojów i sposobu prowadzenia hodowli.

Faza IV - jest fazą zwolnionego wzrostu, podczas której maleje rozmiar komórek oraz stają się ubogie w RNA i rybosomy. Równocześnie wzrasta liczba komórek martwych.

Faza V - faza stacjonarna, cechuje się stałą liczbą komórek w hodowli, która jest wynikiem równowagi pomiędzy liczbą komórek żywych i martwych. Ze względu na ograniczoną ilość dostępnego substratu, komórki zużywają materiały zapasowe, ulega również degradacji część rybosomów. Jednak komórki nadal zachowują zdolność do syntezy różnych enzymów. Tylko komórki wrażliwe zamierają w tej fazie wzrostu. Rozmiary komórek z reguły są mniejsze niż w fazie logarytmicznej. Przebieg wymienionych procesów zależy od czynników środowiskowych ograniczających wzrost komórek oraz od ich wrażliwości.

Faza VI - faza zwolnionego zamierania, następuje tu przyrost liczby komórek martwych, pojawiają się formy inwolucyjne oraz zachodzą procesy autolizy, w wyniku których zmniejsza się liczba żywych komórek i ogólna biomasa hodowli.

Faza VII - faza logarytmicznego zamierania, podczas której szybkość zamierania drobnoustrojów w jednostce czasu jest stała. Szybkość zamierania i okres trwania tej fazy zależy od stopnia wrażliwości komórek na toksyczne metabolity, występujące wówczas w dużych stężeniach w środowisku hodowlanym. Dla niektórych mikroorganizmów

92

93