USP Wachstumskinetik Flashcards
Was versteht man unter Wachstum?
Zunahme der Biomasse in der Zellkultur; Grundlage ist normalerweise eine Vermehrung der Zellzahl durch Teilung, Knospung, Verzweigung und Wachstum von Hyphen.
Ordnen Sie die Arten von Wachstum mit der Mikroorganismen. Teilung, Knospung (budding), Verzweigung und Wachstum von Hyphen.
Teilung –> Bakterien (und auch Säugerzellen)
Knospung –> Hefen
Verzweigung und Wachstum von Hyphen –> Streptomyceten, Schimmelpilze
Wie lange dauert es in der Regel, das Bakterien sich vermehren?
20 Minuten
Beschreiben Sie kurz der vegetative Zellzyklus von Bakterien.
C Period: Initiation of DNA replication, termination of DNA replication, Decatenation.
D Period: Segregation of daughter chromosomes, Partition, Invagination, Septum formation, Cell separation, Newborn Cells.
B Period: zwischen Neu Zellen und Initialisierung von DNA Replikation.
Beschreiben Sie kurz die Knospung der Bäckerhefe S.cerevisiae.
First gap (G1) - Start- bis Bud emergence
DNA Synthesis (S)
Second gap (G2) and nuclear division (M) - Cell separation
Wozu dient eine synchrone Kultur, wobei eine Schrittweise Steigung zu beobachten gibt?
Man kann daraus lernen, welche Gene zu welche Zeitpunkt abgelesen werden, und wie sich die Zellen koordinieren.
Wie lautet das allgemeine Zellteilungsmodell?
N = 2^n x N0 mit N = Zellzahl der Kultur, N0 = Startzellzahl, n = Anzahl der Generationen (Teilungsshritte)
Was ist die Generationszeit?
die Zeitspanne, in der sich die Zahl an Mikroben in einer Population verdoppelt.
Verdopplungszeit g(h) = t/n
Wie sieht die Wachstumskurve von Mikroorganismen aus?
die Zahl der Mikroorganismen nimmt exponentiell mit der Zeit zu. (exponentielles Wachstum)
Wie verhalten sich die Zellwachstumsrate rx und Zellkonzentration X miteinander?
Sie sind proportional
Wie lautet das Formel der spezifischen Wachstumsrate?
μ = ln(2) / g
Richtig oder falsch, das allgemeine Zellteilungsmodell beschreibt die 4 Phasen des Wachstums.
falsch, exponentielles Wachstum gilt nur für eine begrenzte Wachstumsperiode. Die 4 Hauptphasen sind lag Phase, logarithmische Phase, stationäre Phase, Sterbe-Phase
Wann ist die spezifische Wachstumsrate konstant und maximal?
solange alle Nährstoffe im Uberschuss zur Verfügung stehen und keine hemmende Wirkungen durch Stoffwechselprodukte oder Transportlimitierung auftreten.
Wann verringert sich die spezifische Wachstumsrate bzw. wird ganz eingestellt?
wenn ein limitierendes Substrat das weitere Wachstum begrenzt bzw. wenn der Nahrungsquelle erschöpft wird.
Was beschreibt die Michealis-Menten-Kinetik? Wie lautet der Formel?
enzymatische Umsetzung.
VE = VE max * S / kM + S
Was beschreibt die Monod-Kinetik?
Wie lautet der Formel?
Die Monod-Kinetik ist ein mathematisches Modell der, das Vorhersagen zum Wachstum von Mikroorganismen in Abhängigkeit von der Konzentration der Substrate ermöglicht.
μ = μmax * S/ ks + S
Wie verhält sich der spezifische Wachstumsrate bei hohen bzw. niedrigen Substratkonzentrationen?
- bei hohen Substratkonzentrationen (S»ks) wird μ=μmax
- bei niedrigen Substratkonzentrationen (S«ks) wird μ= S*μmax/ks d.h. μ ∝ S
Warum wachsen MO in der Regel mit der max. spezifischen Wachstumsrate?
Weil die ks-Werte häufig im Vergleich zur Substratkonzentration des Mediums sehr klein sind.
Was sind weitere Modellansätze zur Beschreibung der Abhängigkeit der spez. Wachstumsrate von der Substratkonzentration?
- Monod mit mehrfacher Substratlimitierung
- Monod mit überschusshemmung
- Modelle von Tessier, Moser, und Contois
- Logistische Wachstumskinetik
Nennen Sie einige komplexere Modellansätze und beschreiben sie die kurz.
- Segregierte Modelle: berücksichtigen änderung in der Anzahl, des mittleren Durchmessers und des Volumens bei tierischen Zellen
- Kybernetische Modelle: beschreibt Wachstum als Optimierungsproblem, z.B. diauxisches Wachstum
- Morphologisch strukturierte Modelle: berücksichtigen morphologische Struktur der Biomasse, z.B. Hyphenwachstum oder Pelletbildung
Warum erfolgt die exponentielle Zunahme der Biomasse durch ständig neue Verzweigungen?
detallierte Wachstumskontrollen ergaben, dass sich die Geschwindigkeit des apikalen Wachstums nach dem Auskeimen aus den Sporen und einer Anfangsphase mit exponentiellem Wachstum konstant ist.
Wie wird das Wachstum für die Gesamtlänge L und die Gesamtanzahl N aller Hyphen beschrieben?
dL/dt = αN und dN/dt = βL
Was ist die HGU (hyphal growth unit)?
das Verhältnis von L/N, die ist nach dem Auskeimen aus der Spore bis zur Bildung von dichten Myzelien bzw. Pellets mit Limitierung der Substrataufnahme oder der Sauerstoffversorgung konstant.
