Тема 2 - Популационен растеж Flashcards
Какво е микробен растеж?
увеличаване на броя на клетки в популацията
Какво представлява научен и практичен интерес в популационния растеж
динамиката на растеж на бактериалната популация
Какво е генерационно време
времето на клетъчно делене, при което от една клетка се получават 2
(удвояват се както броят клетки, така и общата клетъчна маса)
Какво е експоненциален растеж
растеж, при който клетките се удвояват през постоянни интервали от време
Изразяване на експоненциален растеж чрез крива и права
1) Крива - броят на клетки е представен градично в линейни (аритметични) координати като функция от времето
2) Права - броят на клетките се плотира в логаритмична скала (log10), а времето в вритметична скала (нарича се ПОЛУЛОГАРИТМЕТИЧНА графика)
За какво е удобна полулогаритметичната графика?
изчисляване на генерационно време:
избират се 2 точки от правата, които представляват едно удвояване на клетките по оста У; през тях се прекарват вертикални линии, които пресичат оста Х (интервала от време)
=> времевия интерва, измерен по оста Х дава генерационното време на тази култура
Какви са последиците от експоненциален растеж
- в началото е бавно
- става все по-бързо
за кратко време културата се реализира с много голямо нарастване
Математическа интерпретация на експоненциалния растеж
Увеличаване на броя на клетките се подчинява на закона на геометрична прогресия с основа числото 2
2^0 –> 2^1
2^1 –> 2^2 etc
=> съществува точна връзка между първоначалния брой на клетки и нарасналия брой спед период на растеж:
N = N0 . 2^n
N - крайният брой клетки
N0 - първоначалният брой клетки
n - брой поколения
Формула за генерационно време
1) g = t/n
t - продължителността на експоненциален растеж
n - брой поколения
2) logN = logN0 + n.log2
= 3,3 (logN-logN0)
така можем да изислим генерационните времена чрез измерите величини N & N0
3) може да се изисли от наклона на линейния участък на графиката (наклонът е равен на 0.301. n/t (0.301/g)
Моментна скорост на растежа
k
терминът 0.301/g
Скорост на делене
реципрочна стойност на генерационното време, чрез която може да се изрази растежа
означава се с v и е равна на 1/g (измерва се в h^-1)
Разлика между g и v
g е мярка за времето, необходимо за удвояването на броя на клетките
v е мярка за броя на поколенията за единица време в експоненциално растяща култура
Наклонът на линията, свързваща логаритъм от броя на клетките и времето е равен на v/3.3
Какво можем да изчилсим, ако знаем n & t
g, k, v
Така можем да оптимизираме условията, знаейки какво стимулира и какво инхибира растежа на културите
Какво е batch култура
затворена система (култура в епруветка, петрим колба)
Как растат културите в batch култура
не могат да растат експоненциално за неопределено дълго време
вместо това се получава типична крива на растеж
Крива на растеж
описва целия цикъл на растеж
- лаг фаза
- експоненциална фаа
- стационарна фаза
- фаза на отмиране
Лаг фаза
Когато културата се икокулира в свежа среда, растежът започва след определиен период на време, чито продължителност зависи от инокулума и условията на култивиране
Примери за видове лаг фази
- ако условията в новата среда са същите като старата, забавяне на практика няма
- ако инокулумът е взет от стара (стационарна фаза) култура, има лаг фаза
- забавяне има и при увредени клетка
- от прирпдна в синтетична среда; лаг фаза
Експоненциална фаза
Клетките са най-предпочитани в тази фаза за излседване и добив
- скоростта на експоненциален растеж зависи от околна среда и генетична характеристика на организма
- по правило по-малките видове растат по-бързо; прокариотите растат по-бързо от еукариоти (съотношение повърхност:обем)
Недостатъци на периодична култура
в периодична култура (епруветка, колба, матрак, петри) експоненциалният растеж е ограничен поради 2 възможни причини:
1) изчерпване на основната хранителна среда
2) натрупване на отпадни продукти на метаболизма, които инхибират растежа
=> от експоненциална фаза се преминава в стационарна
Стационана фаза
няма нетно увеличение или намаление в брой
=> изменението на скоростта на растежа е 0
- много клетъчни функции продължават
- наблюдава се и скрит растеж: има делене, но новите клетки заместват измиращи такива
Фаза на отмиране
Ако инкубирането продължи след като се достигне стационарна фаза, в даден етап се навлиза във фаза на отмиране
- в някои случаи се наблюдава клетъчен лизис
- фазата на отмиране е експоненциална функция (но скоростта на смърт, е по-бавна от тази на растеж)
Фазите на бактериален растеж са отражение на събитията в…
една популация от клетки, а не в отделните клетки
(измеримите микробни активности изискват микробни популации, а не клетки).
Непрекъсната култура
- отворена система, която поддържа постоянен обем, към който се подава свежа хранителна среда, и се взима равен обем хранителна среда съдържащи клетки, при същата скорост (така се запазва стационарно състояние)
Най-често срещан непрекъснат тип култура е…
хемостат
Предимства на хемостат
скоростта на растежа и клетъчната плътност на културата могат да се контролират независимо и едновременно
Фактори, които регулират скоростта на растежа и клетъчната плътност:
1) скорост на разреждане (D) - скоростта, с която се влива свежа среда и се отсранява културна течност (D=F/V)
2) концентрация на лимитиращо растежа хранително вещество, като въглероден или азотен източник
Как се регулират скоростта на растеж и добива вхемостата?
Независимо
- скоростта на растеж се определя от скоростта на разреждане
- клетъчен добив се определя от лимитиращо растежа хранително в-во
Граници в хемостата, в които скоростта на разреждане контролира скоростта на растеж
- широки
единствено при крайни стойности не се получава - при-високо разреждане има wash out, при ниско, клетките умират от глад
