ГЛАВА 1 КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ
Простейшие — Животные организмы, тето которых состоит из одной клетки. Они обитают в самых различных условиях среды.
Инфузории (Irofusoria, или Ciliata) по сравнению с другими группами простейших имеют более сложное строение, что связано с разнообразием и сложностью их функций. Различают инфузорий свободно живущих и ведущих эндопаразитический образ жизни, Из последних особенно многочисленны и разнообразны населяющие кишечный тракт копытных сивотных.
МЕТОДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
Для изучения микроорганизмов и водных беспозвоночных животных, а также для получения их биомассы разработаны различные методы культивирования. Самый надежный, классический - метод периодического выращивания. Рост периодической культуры — сложный процесс непрерывного изменения условий ей самой и реагирование на это изменением физиологического состояния клеток. Популяцию помещают в сосуд, где при определенных температурах, газовом режиме и оптимальном корме она растет (рис. 1), проходя различные фазы развития. Время ее адаптация к заданным условиям содержания называют лаг-фазой. Длительность лаг-фазы зависит от характе- х! ра предшествующей среды, свойств клеток и типа культивирования, По мнению некоторых авторов (Работнова, Позмoгoвa, 1979), лаг-фаза возникает тогда, когда не соблюдаются оптимальные условия для роста Посевного материала.
В период экспоненциальной фазы роста культура находится в постоянных условиях (достаточно источников питания, нет ингибирования продуктами метаболизма) и растет с максимальной в данных условиях скоростью.
Затем следуют фазы замедления роста и стационарная. Стационарная фаза характеризуется глубоким голоданием или отравлением и ведет к отмиранию.
Для предотвращения гибелі организмов берут инокулят из какой-либо фазы роста (экспоненциальной, стационарной) и помещают в свежую среду. Процесс повторяется. Данный метод широко используется в лабораторных условиях для поддеркания живой культуры в музее, а также в рыбоводной практике.
Периодический метод позволяет моделировать и рассчиты - вать непрерывные процессы [Мельникова, Баснакьян, 1976 ] при условии, если он осуществляется в том же ферментере, что и непрерывный.
Полунепрерывный метод, при котором часть культуры удаляется через соответствующие променя утки времени и заменяется свежей питательной средой, поддерживает ее в одном и том же сосуде продолжительное время. Этот метод — переходный от периодического процесса к непрерывному.
При непрерывном методе постоянно поступает свежая среда и отводится суспензия, причем объем популяции сохраняется постоянным, при этом (см. рис. 1) наблюдается экспоненциальный рост популяции. Методы непрерывного культивирования микроорганизмов подробно описаны Н. Д. Иерусалимским (1963, 1966), И. Малеком (1968) и другими авторами.
Для ведения непрерывного процесса используют два способа. Первый получил название хемостата (Monod, 1950; Novick, Szilard, 1950). При этом постоянная концентрация клеток в среде поддерживается устойчивой концентрацией в ней лимитирующего субстрата (например, источников углерода, азота и других веществ для микроорганизмов или корма для многоклеточных организмов). Регулирование ведется путем подбора скорости протока среды.
Второй способ — турбидостат, при котором автоматически регулируется скорость протока и соответственно скорость разбавления культуры при выбранном значении плотности популяции.
Один из основных критериев, определяющих состояние популяций при любом способе культивирования, — скорость роста. Различают общую, или валовую, и удельную, или относительную, скорость роста (Иерусалимский, 1963].
Валовая — W равна отношению при роста биомассы ко времени, в течение которого получеіr этот прирост:
dx
=
а
(1)
.
где dr — при рост биомассы за бесконечно малый промежуток времени dt.
Удельная скорость роста правна отношению валовой скорости роста к концентрации биомассы:
W 1 dx
(2)
=
'ai *
в условиях нел имитирующей среды удельная скорость поста достигает максимальной постоянной величины — Amax, которая зависит от внутренних свойств организма и условий окружения. В периодической культуре нелимитирующие условия могут иметь место только в экспоненциальной фазе ее роста, когда
dt
- пх.
При проточном методе концентрация биомассы определяется не только приростом, но также и выносом ее части, зависящим от скорости разбавления р, т. е. скорости обмена среды
= их — Dr - (и — D) .х.
(4)
в уравнении (4) скорость разбавления Правна отношению скорости протока (F, см 3/ч) к объему культуры (V, см*):
(5)
Скорость разбавления, так же как и удельная скорость роста, имеет размерность 1/т, например 1/ч = ч-1; мин-1 и т. д.
У равнение (4) демонстрирует основные закономерности проточного культивирования: при ц>D, >0 концентрация биомассы повышается; при р<0, <0 — снижается, т. е. культура вымывается; при ц = Dконцентрация биомассы устанавливается на определенном уровне и в реакторе поддерживается динамическое равновесие (см. рис. 1). При ц = D удельную скорость роста определяют по уравнению (Малек, 1968)
- ГДля исследования беспозвоночных могут быть использованы различные методы культивирования.
