Cypionka SS 2003, www.icbm.de/pmbio
Vorlesung
Allgemeine Mikrobiologie
Wachstum von
Mikroorganismen-Kulturen
www.icbm.de/pmbio
Der Traum der Bakterien...
• Mikroorganismen vermehren sich meist durch binäre Zweiteilung.
• Dadurch sind sie potenziell unsterblich.
• Durch schnelles und exponenzielles Wachstum werden Ressourcen verbraucht und es entsteht Hunger.
Traum der Bakterien
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Zellteilung
Zellteilung• Biomassezunahme, Längenwachstum
• Replikation des Chromosoms, Auftrennung der Tochtermoleküle
• Einziehung neuer Membranen und Zellwände Einfacher Zellcyclus
Kulturgefäße
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o
↓↓
Zellzahlen in einer Kultur
Z = Z0 * 2g mit
Z0 = Zellzahl zu Beginn
g = Anzahl der Generationen
Zellzahlen
o o ↓↓
o o o o o o o o o o o o ↓↓
o o o o o o o o o o o o o o o o ↓↓
oooooooooooooooooooooooooooooooo ↓↓
oooooooooooooooooooooooooooooooo ↓↓
oooooooooooooooooooooooooooooooo
↓↓
Zum Merken:
210 = 1024 220 ≈ 1 Million 230 ≈ 1 Milliarde
Wachstumsphasen
WachstumsphasenDie
exponenzielle Phase zeigt in der
logarithmischen Auftagung einen linearen Anstieg
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Einige Begriffe
BegriffeGeneratonszeit: Zeit, die eine Bakterienzelle für eine Verdopplung braucht (h)
Teilungsrate:1/Generationszeit (v, h-1)
Wachstumsrate: Zuwachs pro Zeit (µ, h-1) [ vgl. Zinssatz]
Verdopplungszeit: Zeit die ein Wachstumsparameter zur Verdopplung braucht (td, h) [Achtung: Zinseszins]
Maximale Wachstumsrate µmax: Wachstumsrate während der exponentiellen Phase (h-1)
Super-Konto, Zinssatz µ = 100 % pro Jahr
1. Januar 100 Euro → → 31.Dezember: 200 Euro
Xt = X0 • eµ . t
1/12 Zuwachs pro Monat + Zinseszins → → 31.12.: 261 Euro
Sofortiger Zuwachs + Zinseszins → → 31.12.: 271.18 Euro 100 x e
Kontostand =
Anfangskapital * e Zeit*Zinssatz
Superkonto
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Xt = X0 • eµ . t Logarithmiert:
µ = ln (x/x0)/(t – t0)
Wann hat sich mein Geld verdoppelt (td)?
x/x0 = 2 ln 2 = 0.693 µ = ln 2/td µ = 0.693/td td = 0.693/µ
Bei sofortiger Verzinsung brauche ich nur einen Zinsasatz von 69.3 %, um mein Kapital pro Jahr zu verdoppeln.
Verdopplungszeit
VerdopplungszeitDer Wachstumsertrag ist abhängig von den - katabolischen Stoffwechselwegen bzw.
anderen Möglichkeiten der Energiekonservierung - Art der verfügbaren Kohlenstoffquellen
- Energieverbrauch für Erhaltungsstoffwechsel
Der Ertrag ist viel besser vorhersagbar als die Wachstumsrate.
Wachstumsertrag
Wachstumsertrag
Cypionka SS 2003, www.icbm.de/pmbio Chemostat
Chemostat
Im Chemostat können Zellen unter
konstanten
Bedingungen in einer exponentiellen Phase (mit µ < µmax) kultiviert werden