Hujayra va gen ingenerligi

Mikroorganizmlarnidoimiy o’stirishsharoitlari
O’stirishning doimiy usuli mikroorganizmlarning o’sishini eksponentsial fazada ushlab turish uchun zarur bo’lgan barcha sharoitlarni yaratish, jumladan, kerakli moddalarni o’z vaqtida va zarur miqdorda yetkazib berishga asoslangan. Bunday sharoitda shunday holat yuzaga keladiki, bunda hujayralar kirib kelayotgan ozuqa moddalariga muvofiq ravishda bir tekisda va doimiy ko’payishda bo’ladilar. Bir vaqtning o’zida kultural suyuqlikning bir qismi tarkibidagi mikroorganizm bilan birgalikda fermentyordan ajratib turiladi. Ammo fermentyorda qolgan mikroorganizmlarning miqdori doimiy jarayonni uzluksiz olib borish uchun yetarli bo’ladi. Mukammal sharoitda, o’stiriladigan hujayralar doimiy ravishda ozuqa moddalari bilan ta`minlanib turishlariga qaramasdan, ular kultural suyuqlikda, demakki, ajratib olinayotgan suyuqlik tarkibida ham deyarli uchramaydilar.
Doimiy o’stirishning eng muhim xususiyatlaridan biri - suyulish tezligi yoki fermentyorda ozuqa muhitining almashtirilish tezligidir. Agar fermentyor hajmini V (l), muhit kirish tezligini - F (l/soat) bilan belgilasak, suyulish tezligi D (soat -1) quyidagiga teng bo’ladi:
D =F/V.
Mikroorganizmning solishtirma o’sish tezligi:
μ = 1/x · dx/dτ
teng bo’lganda, mikrooorganizmni o’stirish davridagi lahzadagi o’sishi quyidagiga teng bo’ladi:
μx = dx/dτ
Doimiy o’sishda, lahzadagi biomassa μx muhitdan chiqib ketayotgan Dx orqali muvozanat saqlab turadi, yoki
μx - Dx = 0 yoki (μ - D) x = 0
Demak: μ = D.
Ushbu tenglik mikroorganizmlarni doimiy ravishda o’stirish vaqtida yaratilgan tenglikning asosiy sharti bo’lib xizmat qiladi. Bunday sharoitda barcha texnologik va fiziologik ko’rsatkichlar doimo saqlanib qoladi. Texno-logik ko’rsatkichlarga kultural suyuqlikdagi komponentlar miqdori, fiziologik ko’rsatkichlarga esa hujayraning o’sish tezligi va ularning tuzilishihamda biokimyoviy o’ziga xosligi kiradi. Shuni ham aytib o’tish lozimki, doimiy o’stirishda barqarorlik birdaniga paydo bo’lmaydi. Ko’pincha o’zgarishlar jarayoning boshlarida egri chiziqning sekin asta to’g’ri chiziqqa o’tib borishi namoyon bo’ladi (6-rasm). Ba`zida ushbu davr ikkiga bo’linadi:
I-faollanish davri; II-barqarorlik davri.

Rasm. Davriy o’sishdan doimiy o’sishga o’tish jarayonida hujayra miqdorining o’zgarishini ko’rsatuvchi chizma. I-faollanish davri; II-barqarorlik davri.
Uzluksiz o’stirish jarayonida yaratilgan sharoit, ya`ni suyuqlanish tezligi bilan solishtirma o’sish tezligi teng kelgan vaqtda, bu holatni kirib kelayotgan yangi ozuqa muhiti bilan bir tekisda saqlab turish va nazorat qilish zarur. Ammo mikroorganizmlarni doimiy o’stirish tizimi o’z-o’zini boshqarish imkoniyatiga egadir.
Agar, yaratilgan barqarorlik holati suyultirish (yangi ozuqa muhitining kirib kelish) tezligini o’zgarganligi sababli buzilsa, qanday o’zgarishlar ro’y berishi mumkinmi?,- degan savol tug’iladi. Ozuqa muhitining tarkibi yoki uni fermentyorga uzatish tezligi o’zgarganda, tizimning barqarorligi buziladi hamda shunga aloqador holda ba`zi bir muammolar vujudga keladi (bir qator biokimyoviy jarayonlarning ko’rsatkichlari o’zgarib ketadi).
Aytaylik suyulish tezligi mikroorganizmlarning solishtirma o’sish tezli-gidan kam bo’lib qoladi, ya`ni D<μ. Bunday holatda μ - D farqi musbat kattalikka ega bo’ladi. Shuning uchun ozuqa muhitining fermentyorda saqlanib qolishi oshadi, bu esa o’z navbatida biomassaning miqdorini (X) sekin oshib borishiga olib keladi, natijada, ozuqa muhitidagi moddalar miqdori kamayadi va hosil bo’ladigan mahsulot miqdori oshadi. Bularning hammasi o’z navbatida o’sish tezligiga salbiy ta`sir ko’rsatib, ushbu ko’rsatkich pasaya boradi. Oqibatda, μ - D nolga qarab intila boradi, avvalgi ko’rsatkichlardan yuqoriroq (ko’proq) miqdorda barqarorlashadi.
Agar suyulish tezligi mikroorganizmlarning solishtirma o’sish tezligidan baland bo’lsa (D>μ), μ - D manfiy kattalikka ega bo’ladi va oqibatda tizimdagi biomassa miqdori pasaya boshlaydi. Ozuqa muhitidagi moddalar kamroq sarf bo’lib, ularning miqdori oshib boradi. Natijada, fermentyor tizimida yangi, ya`ni ozuqa moddalarning miqdori balandroq, biomassa miqdori kamroq bo’lgan barqaror rejim hosil bo’ladi.
Shunday qilib, fermentyorga kiradigan ozuqa muhitining ko’rsatkichlarini o’zgartirish orqali (ozuqa muhiti tarkibini o’zgartirish, fermentyorga quyish miqdorini o’zgartirish va h.k) hujayra - muhit tizimida o’rnatilgan barqarorlikni bir holatdan ikkinchi holatga o’zgartirish mumkin. Yuqorida keltirilgan fikr va mulohazalar asosida doimiy o’stirish jarayonlari eng yuqori solishtirma o’sish tezligi doirasida o’z-o’zini boshqarish xususiyatiga ega ekanligini ta`kidlash lozim. Suyulish tezligi eng yuqori solishtirma o’sish tezligidan baland bo’lganda (D>μmaks), ma`lum vaqtdan so’ng fermentyorda mavjud bo’lgan mikroorganizmlarning hammasi yuvilib, chiqib ketadi.
Uzluksiz o’stirishning eng ahamiyatli ko’rsatkichlardan biri hosildorlik bo’lib, u suyulish tezligi va biomassa miqdorining hosilasi sifatida aniq-lanadi: P = Dx
Eng ko’p hosildorlik suyulish tezligi eng baland bo’lgan nuqtada namoyon bo’ladi. Yuqorida ko’rsatib o’tilganidek, bu ko’rsatkich yuvilishga yaqin nuqtadagi sharoitda kuzatiladi.