Тема 2 - Популационен растеж

Question 1

Какво е микробен растеж?

Answer 1

увеличаване на броя на клетки в популацията

Question 2

Какво представлява научен и практичен интерес в популационния растеж

Answer 2

динамиката на растеж на бактериалната популация

Question 3

Какво е генерационно време

Answer 3

времето на клетъчно делене, при което от една клетка се получават 2
(удвояват се както броят клетки, така и общата клетъчна маса)

Question 4

Какво е експоненциален растеж

Answer 4

растеж, при който клетките се удвояват през постоянни интервали от време

Question 5

Изразяване на експоненциален растеж чрез крива и права

Answer 5

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)

Question 6

За какво е удобна полулогаритметичната графика?

Answer 6

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

Question 7

Какви са последиците от експоненциален растеж

Answer 7

• в началото е бавно
• става все по-бързо
  за кратко време културата се реализира с много голямо нарастване

Question 8

Математическа интерпретация на експоненциалния растеж

Answer 8

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

Question 9

Формула за генерационно време

Answer 9

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)

Question 10

Моментна скорост на растежа

Answer 10

k
терминът 0.301/g

Question 11

Скорост на делене

Answer 11

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)

Question 12

Разлика между g и v

Answer 12

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

Question 13

Какво можем да изчилсим, ако знаем n & t

Answer 13

g, k, v
Така можем да оптимизираме условията, знаейки какво стимулира и какво инхибира растежа на културите

Question 14

Какво е batch култура

Answer 14

затворена система (култура в епруветка, петрим колба)

Question 15

Как растат културите в batch култура

Answer 15

не могат да растат експоненциално за неопределено дълго време
вместо това се получава типична крива на растеж

Question 16

Крива на растеж

Answer 16

описва целия цикъл на растеж
- лаг фаза
- експоненциална фаа
- стационарна фаза
- фаза на отмиране

Question 17

Лаг фаза

Answer 17

Когато културата се икокулира в свежа среда, растежът започва след определиен период на време, чито продължителност зависи от инокулума и условията на култивиране

Question 18

Примери за видове лаг фази

Answer 18

• 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

Question 19

Експоненциална фаза

Answer 19

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)

Question 20

Недостатъци на периодична култура

Answer 20

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

Question 21

Стационана фаза

Answer 21

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

Question 22

Фаза на отмиране

Answer 22

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)

Question 23

Фазите на бактериален растеж са отражение на събитията в…

Answer 23

една популация от клетки, а не в отделните клетки
(измеримите микробни активности изискват микробни популации, а не клетки).

Question 24

Непрекъсната култура

Answer 24

• 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)

Question 25

Най-често срещан непрекъснат тип култура е…

Answer 25

хемостат

Question 26

Предимства на хемостат

Answer 26

скоростта на растежа и клетъчната плътност на културата могат да се контролират независимо и едновременно

Question 27

Фактори, които регулират скоростта на растежа и клетъчната плътност:

Answer 27

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

Question 28

Как се регулират скоростта на растеж и добива вхемостата?

Answer 28

Независимо
- скоростта на растеж се определя от скоростта на разреждане
- клетъчен добив се определя от лимитиращо растежа хранително в-во

Question 29

Граници в хемостата, в които скоростта на разреждане контролира скоростта на растеж

Answer 29

• широки
  единствено при крайни стойности не се получава
• при-високо разреждане има wash out, при ниско, клетките умират от глад