А.И. Нетрусов, М.А. Егоров - Практикум по микробиологии (1125598), страница 83
Текст из файла (страница 83)
20.15. Величины коэффициентов В„записывают в 10-й столбец табл. 20.13, приравнивая к 0 коэффициенты при незначимых эффектах. Составляют уравнение регрессии, включающее только члены с Вч, значимо отличными от О. Используя коэффициенты при значимых эффектах, записывают уравнение регрессии в виде. у = Вз + ВЗРз + ВзРЗЗ + ВчРг + ВЗРЗР2 + ... и т.д. Как было указано выше, РЗ = х,-; Рв = Зхт- 2. Заменяют в уравнении Р; и Рв соответствующими значениями. Получают у = Вз + В,х, + Вз 13хз — 2) + Вехт + Вэх,х, + ... и т.д. 282 Возможна ситуация, когда наряду с эффектами 1-го и 2-го порядка оказываются значимыми эффекты более высоких порядков, так что в уравнение регрессии нужно добавить, например, члены вида: ВвРЗЗРЗ (член 3-й степени) или даже ВэвРЗЗРЗЗРз (член 5-й степени).
Это означает, что квадратичная модель заведомо неадекватна, как описание экспериментальных данных. В этом случае Таблица 20.!5 Даввые для построения аолувормаяьиого графина (ПФЭ 3») поиск экстремума на поверхности отклика представляет собой достаточно сложную задачу даже при использовании компьютера. Однако, как было сказано выше, имеет смысл найти максимум для уравнения регрессии 2-й степени, поскольку он может находиться ближе к «истинному» оптимуму, чем, к примеру, условия опытов с верхними или нижними уровнями факторов.
Уточнение оптимального состава среды по резулътатам ПФЭ Зз. Для получения квадратичного уравнения регрессии следует вьгписать из графы 9 табл. 20.14 приведенные в ней значения коэффициентов Ьь Ь;в Ьр и составить на их основе систему уравнений (см. первый этап работы). Решают полученную систему и находят кодированные значения переменных для точки максимума на поверхности отклика. Определяют реальные концентрации каждого фактора, представляющие состав среды, который можно считать оптимальным на данном этапе исследования. Полученные результаты полезно проиллюстрировать с помощью графиков.
Например, для любых 2 факторов при фиксированных концентрациях других компонентов можно построить трехмерный график, отложив на горизонтальных осях реальные значения концентраций соответсгвующих компонентов среды, а на вертикальной оси — величины оптической плотности культуры. Результаты оформляют в виде отчета с подробным описанием всех экспериментальных и вычислительных щюцедур, обсуждением результатов и выводами. Материалы, оборудоеаиие„иоеуда, реаюиием Пробирки широкие — 60; пииезкв иа 1, 2, 5, !О мл — по 2; цилиндры мерные на 25 мл — 2; реактивы для приготовления сред (см.
текст). 283 План выполнения задачи Для выполнения задачи необходимо 45 — 50 ч. Заиягие 1. Лекция. Расчет сред для опытов по композиционному плану. Приготовление и стерилизация МПА в пробирках. Занятие 2. Посев бактерий на скошенный МПА. Приготовление и стерилизация сред. Подготовка к стерилизации сред и пипеток, водопроводной воды в колбах. Занятие 3. Посев культуры в опытные среды. Установка пробирок на качалку. Лекция.
Занятие 4. Лекция. Оценка роста культуры нефелометрически. Расчет коэффициентов регрессии по результатам ПФЭ 2Я и оценка их значимости. Занятие 5. Лекцгш. Расчет коэффициентов регрессии в уравнении 2-го порядка и оценка их значимости. Проверка адекватности модели и расчет оптимальной области. Занятие 6. Обсуждение результатов опытов по композиционному плану. Расчет сред для постановки ПФЭ 3-'. Занятие 7.
Пересев культуры на скошенный МПЛ. Приготовление и стерилизация сред для ПФЭ Зз. Занятие 8. Посев культуры в опытные среды. Установка пробирок на качалку. Лекпия. Занятие 9. Лекция. Оценка роста культуры нефелометрически. Занятие 10. Расчет коэффициентов регрессии„определение значимости эффектов и уточнение оптимальной области по результатам ПФЭ Зз.
Занятие 11. Оформленле и обсуждение результнгов задачи. Глава 21 ПЕРИОДИЧЕСКОЕ И НЕПРЕРЫВНОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ При выращивании микроорганизмов в периодической культуре условия, в которых происходит их рост, меняются: увеличивается плотность популяций, уменьшается концентрация субстратов и ростовых факторов. Для многих исследований желательно, чтобы культура длительное время находилась в одной фазе роста при постоянной концентрации субстратов н неизменных прочих условиях. К этим условиям можно в какой-то мере приблизиться, многократно перенося микроорганизмы (через короткие промежутки времени) в новую питательную среду.
Той же цели можно достичь, вводя новую питательную среду в сосуд для культивирования, удаляя одновременно соответствующее количество микробной суспензин. Такой метод положен в основу непрерывного культивирования микроорганизмов в хемостатах и турбидостатах. Периодическую культуру можно рассматривать как замкнутую систему, подобную многоклеточному организму, которая в своем развитии проходит четыре фазы— начальную, экспоненцнальную, стационарную и фазу отмирания (юность, расцвет, старение и смерть).
Условия существования культуры во всех этих фазах различны, а автоматическое регулирование невозможно. Непрерывная культура прелставляет собой открытую систему, стремящуюся к установлению динамического равновесия. Фактор времени в ней в известной мере исключается. Для организмов создаются неизменные условия среды, а установка легко поддается автоматическому регулированию. Хемостат представляет собой прибор для непрерывного культивирования микроорганизмов.
Он состоит из сосуда-культиватора (ферментера), в который посгоянно поступает свежая срела. Благодаря перемешиванию питательных веществ, поступающих с новыми порциями раствора, а также подаче воздуха при необходимости, в ферментере создаются оптимальные концентрации питательных субстратов и кислорода, необходимых для роста микроорганизмов. По мере поступления в сосуд свежей среды из сосуда удаляется такой же объем микробной суспензия, Гурйидостат основан на поддержании постоянной плотности суспензии микроорганизмов в ферментере.
Фотоэлемент, измеряющий мугность микробной суспензия, через систему специальных реле регулирует поступление в ферментер свежего питательного раствора. В сосуде для культивирования все питательные вещества содержатся в избытке и скорость роста микроорганизмов приближается к максимальной. 21.1. ПАРАМЕТРЫ МИКРОБНОГО РОСТА Многие одноклеточные микроорганизмы размножаются делением пополам н их число в оптимальных условиях растет в геометрической прогрессии: 2о — 2'— 2~ — ... — 2'.
Вели на единицу объсма растущей культуры приходится Юо клеток, то после н делений число клеток станет )У = .Жо. 2". Логарифмируя, получим )ййг = 1ВЛ'о + п1В2, откУда число клеточных лелений: )К )~ 10 Ао 1я2 (21.1) Число клеточных делений в единицу времени называют коэ4фициентом скорости деления (Р) и определяют по формуле н 1й )У вЂ” 1я Лго 3,22()я йг — )я Лго) (21.2) г — го 10 2(г го) г — ~о Время, требующееся для одного цикла делений„или время генерации равно: го Я= и (21.3) Скорость прироста клеток пропорциональна начальной их концентрации. Коэффициент пропорциональности (р) называют удельной скоростью раста. Он различен для разных культур микроорганизмов и даже для одного микроорганизма может меняться в зависимости от условий выращивания клеток.
При сбалансированном росте прирост числа клеток или биомассы в единицу времени рассчитывается по формулам Ж'т' дХ вЂ” =гцт и — =рХ, дГ аУ (21.4) )пп — 1п"Уо = Н(à — го). (21.5) где )У вЂ” число клеток в 1 мл; Х вЂ” масса клеток в 1 мл; г — время; р — удельная скорость роста. Интегрируя, получаем а после перехода к десятичным логарифмам: и(г-го) „2,303(18Ф вЂ” !8.Уо) 2,303 (21.6) Например, если культура содержит 104 клеток в 1 мл в момент времени га и 10з клеток в 1 мл через 4 ч, то (8-4) 2*303 — г 303— 4 Взаимосвязь между р (удельной скоростью роста) и я (временем генерации) можно вывести из вышеприведенных уравнений, так как, если рассматриваемьгй интервал времени будет я, то Л~= 2Л~а (количество клеток в популяции увеличилось вдвое за одну генерацию).
Подставляя эти соотношения в уравнение (21.5), получаем 1п 2 0,693 и= Я К (21.7) туры) и временем с наклоном прямой, соответствующим, отсекающей 2,303' на ординате отрезок, равный 18Л'„. Потенциируя уравнение (21.6), можно написать его в экспоненциальной форме: у — )у . 10ма — ~,)/азоз о' (21.8) В этом уравнении выражена экспоненциальная связь между числом клеток (или концентрацией биомассы) и временем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
