Кинетическое лимитирование роста и жизненные стратегии микроорганизмов
Микробиологические методы очистки воды Кинетическое лимитирование роста и жизненные стратегии микроорганизмов Культивирование микроорганизмов вне зависимости от способа (в лабораторных, производственных или природных условиях) всегда лимитируется присутствием субстратов, т.е. веществ, которые микроорганизмы способны использовать в качестве источников питания и источников химических элементов, входящих в состав клеток микроорганизмов. В процессе культивирования часто наблюдается лимитирование роста микроорганизмов недостатком субстратов. При этом происходит остановка роста из-за нехватки одного из субстратов в среде. Для объяснения механизма такого кинетического лимитирования роста используется принцип Либиха: — на рост клеток определяющее влияние оказывает «узкое место» метаболизма. Применительно к рассматриваемому процессу этот принцип следует сформулировать следующим образом: скорость биологической реакции (роста) микроорганизма зависит от концентрации или интенсивности потока лимитирующего субстрата. Если скорость реакции в "узком месте" метаболизма клеток выше скорости протока среды в хемостате (в стационарном режиме), то скорость прироста популяции также выше. Плотность популяции будет прирастать до того момента, пока концентрация субстрата в культуральной среде не снизится до стационарной величины, при которой скорость реакции в "узком месте" мета- болизма клеток сравняется со скоростью потока субстрата в ферментер. Микробиологические методы очистки воды Кинетическое лимитирование роста и жизненные стратегии микроорганизмов μ = μmax * S/(Ks + S), В большинстве случаев лимитирование роста одноклеточных энергетическими субстратами, источниками углерода, минеральными компонентами среды и т.д. выражаются в виде гиперболической зависимости (кривая с насыщением) скорости роста популяций от концентрации или интенсивности потока субстратов, одним из крайних случаев которой является зависимость типа Моно, идентичной формуле Михаэлиса-Ментен: где μ– удельная скорость роста популяции микроорганизмов, S – расход поступающего субстрата Уравнение Михаэлиса — Ментен — основное уравнение ферментативной кинетики, описывает зависимость скорости реакции, катализируемой ферментом, от концентрации субстрата. Уравнение названо в честь физико-химиков Леонора Михаэлиса и Мод Леоноры Ментен.