2-bob. Mikroorganizmlarni o‘stirish usullari

III- faza - hujayra sonining o‘ta faol ko‘payish fazasi. Bu faza eksponensial yoki lagorifmik faza ham deb ataladi. Bu faza mikroorganizm butunlay moslashib olgandan keyin, uning rivojlanishi va ko‘payishi ozuqa muhitidagi moddalarni kamayishiga hamda hosil bo‘ladigan moddalar miqdorini oshib borishiga e’tiborsiz vaqtda sodir bo‘ladi. Mikroorganizmlarning o‘sish jarayonlarini o‘rganilganda o‘sishni absolyut va solishtirma tezligini farqiga etish kerak.

O‘sish absolyut tezligi; vaqt birligida biomassa o‘zgarishini ifodalaydi:    

V = dm / dt

         

m - biomassa miqdori yoki hujayralar soni, g/l;

t - vaqt, soat.

Solishtirma o‘sishning nisbiy tezligi biomassa o‘sishining absolyut tezligini dastlabki biomassa birligiga nisbati; quyidagi formula bilan ifodalanadi:

                    

M = V / m

                    

Ideal sharoitda mikrob xujayralarining ko‘payishi doimiy solishtirma tezlikda kechadi. Bunday xolatda, ma’lum vaqtda bir dona xujayradan ikkita xujayra hosil bo‘ladi, keyingi shu davrda hosil bo‘lgan ikki xujayra yana ikkitadan xujayra hosil qiladi va biomassa ikki marotaba oshadi:

N₁ = 2_nN₀

bunda, n – generatsiya soni (xujayrani bo‘linishi); N₁ – ma’lum vaqtdagi xujayralar soni; N₀ – boshlanishdagi xujayralar soni.

Mikroorganizmlarning solishtirma o‘sish tezligi organizmning o‘zi va uning o‘stirish sharoitlari uchun eng muhim tavsiflardan hisoblanadi.

Solishtirma o‘sish tezligi va mikroorganizmlar o‘sishini cheklab turuvchi substrat miqdori orasida ma’lum bog‘liqlik bo‘lib, uni fransuz olimi Mono quyidagi tenglama tarzida ko‘rsatgan edi:

μ = μmaks · S / S+K_S,

           

bunda, μmaks- eng baland solishtirma o‘sish tezligi; S - substrat miqdori; K_S - to‘yinish konstantasi, solishtirma o‘sish tezligining eng baland nuqtasining yarmiga teng bo‘lgandagi substrat miqdoriga teng.  

Solishtirma o‘sish tezligi shuningdek, modda almashinuvi jarayonida hujayradan ajralib chiqadigan mahsulot miqdoriga ham bog‘liq. 

O‘sishni sekinlashtiruvchi moddalar ta’sirini hisobga olgan holda ifodalanuvchi tenglama, Mono - Ierusalimskiy nomlari bilan atalib, u quyidagi tarzga ega:

                             

μ = μ maks · S / S+K_S ·  Kp / p+Kp

bunda, p – hujayra o‘sishini sekinlashtiruvchi modda miqdori; Kp - sekinlashish konstantasi, o‘sishning solishtirma tezligini ikki marta kamaytirish uchun zarur bo‘lgan modda miqdoriga teng.

Mikroorganizmlarning eksponensial fazada o‘sishi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

X= X⁰e^μ maks τ

bu erda, X⁰ - boshlanish davrdagi biomassa miqdori yoki hujayra soni;

e- - natural logarifm asosi.

Ushbu tenglamani logarifmga solsak, quyidagi ko‘rinish hosil bo‘ladi: 

ln x = ln x₀ Q μ_maks τ

demak, biomassa miqdori yoki hujayra sonining logarifmi bir xil tezlikda ko‘payib boradi. SHuning uchun ham, ushbu fazani logarifmik faza ham deb ataladi.

Mikroorganizmlarning jadallik bilan o‘sish davrida ozuqa tarkibidagi moddalarning sarf bo‘lishi va yangi hosil bo‘ladigan modda yoki moddalarning miqdori ham jadallik bilan o‘zgarib boradi. Oqibatda, joy talashish paydo bo‘lib, hujayralar bir birlariga xalaqit beradigan bo‘lib qoladi, ozuqa moddalarning hujayraga kirishi va metabolitlarning hujayradan chiqishi susayadi. O‘sish tezligi pasayadi, hujayraning bo‘linish soni qisqaradi, oqibatda o‘sishning keyingi fazasiga o‘tiladi.

IV - faza - o‘sishning sekinlashuv fazasi yoki o‘sish tezligining susayishi. Bu fazada eksponensial fazadan farqli o‘laroq, hujayralar har xil bo‘lib qoladilar. Bunga asosiy sabab, turli xil noxush omillar ta’siri (ozuqa moddalar miqdorining kamayishi, metabolitlar miqdorining ko‘payishi va x.k.) ortib boradi. Bularning barchasi nafaqat o‘sish tezligining pasayishiga, balki hujayralarning nobud bo‘lishiga, hatto lizisga (erib ketish) olib keladi.

V - faza - statsionar faza. Bu fazada mikroorganizmlarning biomassa hosil qilish qobiliyati deyarli to‘xtaydi, va:

dX / dt = 0

             

SHuni ham aytib o‘tish lozimki, ba’zi bir (ko‘p bo‘lmagan) mikroorganizmlarning ko‘payishi sekin davom etganligi sababli, bu fazada ham biomassaning to‘planishi o‘ta sekinlik bilan kuzatilishi mumkin. 

Ammo, ko‘payish bilan o‘lish jarayonlari tobora bir birlariga yaqinlashib borganligi sababli yuqoridagi tenglama o‘z o‘rnini topadi. O‘sishning statsionar fazasiga etgan mikroorganizmlar eng ko‘p miqdorda biomassa yoki hujayra to‘plagan bo‘ladi. Bu ko‘rsatkichlar hosildorlik deb ataladi.

Amaliyot nuqtai nazaridan iqtisodiy koeffitsent degan ibora katta ahamiyat kasb etadi. Bu ko‘rsatkich hosil bo‘lgan biomassa og‘irligi bilan ishlatilgan substratlar miqdorini solishtirish imkonini beradi.

Statsionar faza uchun hujayralarning xilma xilligi xarakterlidir. Bu davrda bir necha ko‘payishga imkoniyati bor hujayralar qatori, ko‘payish xususiyatini yo‘qotgan, ammo hozircha tirik, shuningdek o‘lik va lizisga uchragan hujayralar ham mavjud bo‘ladi.