Kimiostato

Kimiostato baten irudi eskematikoa, non hazkuntza-ingurune nutritiboa etengabe eta modu neurtuan gehitzen den, eta efluentea atera. Aireztapen-sistema bat dauka. Bakterioen hazkundea hazkuntza-ingurune freskoaren sarrera doituz lortzen da, eta populazioaren dentsitatea (zelula/ml) elikagai mugatzailearen kontzentrazioa neurtuz

Kimiostatoa bakteriar populazio bat hazkunde esponentzialean mantentzen duen ontzi tresna bat da.

Ingurune estatiko batean, bakteriar populazioen hazkundean lau fase bereizten dira: sortasun-fasea, fase esponentziala, fase egonkorra eta heriotza-fasea. Azken fase horretan bakterioak hiltzen dira elikagaiak bukatzen zaizkienean, metabolismoaren produktu toxikoak pilatzen direnean edota ingurugiroko baldintzak aldatzen direnean. Kultibo estatikoetan bakterioen hazkunde-tasa elikagai mugatzailearen menpe dago, hots, inguruneko elikagai urrienaren menpe.

Mikrobiologia industrialean, aldiz, sarritan bakterio-kultura bat etengabe fase esponentzialean egotea lortu nahi da, kultura horrek modu jarraituan produktu interesgarri bat (antibiotiko bat, molekula organikoren bat...) ekoitz dezan. Hori kimiostato izeneko tresna baten bitartez lortzen da. Funtsean, kimiostato batean bakterioak beti fase esponentzialean daude hazkuntza-ingurunea etengabe berritzen delako, eta elikagaiak inoiz bukatzen ez direlako.

Kimiostato batean, funtsean, bakterioak dituen ontzi bati etengabe ingurune fresko nutritiboa gehitzen zaio, ingurune zaharra eta desegite-produktuak ere kenduz, hustubide-sistema baten bidez. Modu horretan, ingurunea etengabe berritzen denez elikagaien kontzentrazioa egonkor mantentzen da, eta metabolismoaren produktu toxikoak ere ez dira pilatzen. Horrela posible da hazkunde esponentziala luzaro mantentzea ^[1].

Kimiostatoa kontrolatzeko, bi parametro hauek aintzat hartu behar dira: diluzio-tasa eta elikagai mugatzaile baten kontzentrazioa (karbonoarena edo nitrogenoarena, esaterako) ^[2].

Diluzio-tasa (D) horrela definitzen da: kimiostatoaren bolumenari (V) gehitzen zaion hazkuntza-ingurunuaren fluxua (F):

${\displaystyle D={\frac {F}{V}}}$

${\displaystyle }$

F izanik gehitzen den hazkuntza-ingurunearen bolumena (mililitroetan) denbora-unitateko (orduetan):

${\displaystyle F={\frac {ml}{h}}}$

${\displaystyle }$

Kimiostato bezalako tresna batean (bakterioen hazkuntza jarraitua duena) ezinbestekoa da "oreka dinamiko" deritzona lortzea. Funtsean, honek esan nahi du elikagaien kontzentrazioak eta hazten ari diren zelulen kontzentrazioak konstanteak izan behar dutela, etengabe berritzen ari diren arren. Esan bezala, hori lortzen da diluzio-tasa eta elikagai mugatzailearen kontzentrazioak doituz.

Diluzio-tasa oso handia baldin bada, esaterako, bakterioek ezin dute diluzioaren abiaduran hazi, eta efluentetik galtzen da gehiegizko hazkuntza-ingurunea. Aldiz, diluzio-tasa oso txikia baldin bada zelula asko gosez hilko dira.

Elikagaiaren kontzentrazioa, diluzio-tasa eta bakterioen hazkunde-abiaduraren arteko harremana ekuazio honek laburbiltzen du:

${\displaystyle D=\mu _{\max }{S \over K_{S}+S},}$

D= diluzio-tasa, μ_max= hazkuntza-abiadura maximoa, S= elikagaiaren kontzentrazioa eta Ks= hazkuntza-abiadura maximoaren erdia lortzeko erabili behar den elikagaiaren kontzentrazioa izanik ^[3].

Erreferentziak

1. James TW (1961) Continuous Culture of Microorganisms Annual Review of Microbiology. 15: 27–46
2. Madigan M.T., Martinko J.M., Parker J. Brock Mikroorganismoen biologia (2007) E.H.U-ak euskaratua: 145 orr. ISBN: 978-84-9860-026-1
3. T. B. Young, D. F. Bruley et H. R. Bungay, « A dynamic mathematical model of the chemostat », Biotechnology and Bioengineering, vol. 12, no 5,‎ 1970ko iraila, 747–769 orr.

Kanpo estekak