Wachstumskurve einer Bakterienpopulation

Was sie zeigt

In einem geschlossenen Kolben folgt eine Bakterienpopulation einer typischen Wachstumskurve. Nach der Anlaufphase, in der sich die Zellen anpassen und neue Enzyme bilden, teilen sie sich mit konstanter Rate: N = N₀·2ⁿ mit n = t/g Generationen, und log N steigt geradlinig an. Wenn die Nährstoffe knapp werden und sich Stoffwechselprodukte anreichern, halten sich in der stationären Phase Zellteilung und Absterben die Waage; danach überwiegt in der Absterbephase das Absterben. In kontinuierlicher Kultur fließt frisches Medium zu, während verbrauchte Nährlösung abfließt, sodass die Population in einem Fließgleichgewicht bleibt, das Prinzip der industriellen Fermentation.

So funktioniert es

Stellen Sie Anfangszellzahl N₀, Generationszeit g und Anlaufphase (Anpassung) ein, lassen Sie das Diagramm von log N gegen die Zeit zeichnen und notieren Sie, wann jede farbige Phase beginnt. Klicken Sie auf Zurücksetzen und wiederholen Sie den Versuch mit kürzerer Generationszeit oder mehr Anfangsnährstoff, um Steigung und Höhe des Plateaus zu vergleichen. Klicken Sie in der stationären Phase auf + Nährstoff oder Kontinuierliche Kultur und prüfen Sie, ob die Absterbephase noch auftritt.

Einstellbare Parameter

• Anfangszellzahl N₀ 10–1000 Zellen
• Generationszeit g 10–60 Minuten
• Anfangsnährstoff (reicht für bis zu ×1000 Zellen) 100–1000 Einheiten
• Kulturart Statische Kultur (geschlossenes Gefäß), Kontinuierliche Kultur (Nährstoff zu, Nährlösung ab)
• Anlaufphase (Anpassung) 0–120 Minuten

Fragen zum Erkunden

1. Wie viele Zellen gibt es bei N₀ = 100 und g = 20 Minuten nach zwei Stunden exponentiellen Wachstums?
2. Warum tritt im geschlossenen Kolben eine Absterbephase auf, in kontinuierlicher Kultur aber nicht?
3. In welcher Phase würden Sie eine statische Kultur beenden, um möglichst viele Zellen zu ernten, und warum?