Informatie

Hoe kan ik de populatiegroei van gist meten?


Binnenkort moet ik een experiment uitvoeren. Ik wil de groeisnelheid van een gistpopulatie schatten, hoewel ik niet weet of het mogelijk is om op zijn minst het aantal gistbacteriën in een bepaalde gistpopulatie te schatten. Weet iemand een manier waarop dit kan? Bedankt.


De standaardmanier om de groei in een vloeibare cultuur te meten, is door de optische dichtheid (OD) van de oplossing te meten - in feite hoe troebel het is. Bacteriën of gisten in een oplossing absorberen licht dat er doorheen gaat, waardoor het troebeler (of troebeler) wordt. Binnen een bepaald bereik van troebelheid is de OD van de oplossing recht evenredig met de concentratie van organismen in de oplossing, en u kunt deze gebruiken om de populatie in uw monster nauwkeurig te schatten. Buiten dit bereik moet u uw monster nauwkeurig verdunnen om het in dit lineaire bereik te krijgen.

Over het algemeen gebruiken we een spectrofotometer om de absorptie van rood-oranje licht te meten (dit wordt OD 600 genoemd, voor optische dichtheid voor licht met een golflengte van 600 nm). Een Google-zoekopdracht levert een aantal plannen op om goedkope, zelfgemaakte spectrofotometers te maken waarmee je deze metingen kunt doen zonder toegang tot een laboratorium, hoewel ik niet kan zeggen hoe nauwkeurig ze kunnen zijn. Je kunt ook kijken naar benodigdheden voor thuisbrouwen, aangezien brouwers ook geïnteresseerd zijn in het meten van gistgroei en over het algemeen lagere budgetten hebben dan moleculair biologen.

Je hebt alleen een spectrofotometer nodig die zichtbaar licht gebruikt om de groei van bacteriën/gisten te meten. Veel specificaties werken ook in het UV-spectrum waardoor ze de DNA-concentratie kunnen meten, maar dat heb je niet nodig.


Reviewmylife

Dit is een experiment om te onderzoeken hoe de populatie gist verandert over een aantal dagen.

Gist is een eencellige schimmel. Het plant zich ongeslachtelijk voort door te ontluiken. Het ademt anaëroob.

Formule: Gist + Koolhydraten ------------> Alcohol + Kooldioxide

  1. Gist
  2. Cider
  3. Erlenmeyer
  4. Mousseline
  5. hemocytometer
  6. Colorimeter
  7. Pipet
  8. Pipetvuller
  9. Maatkolf

Ik ben van plan om twee methoden te gebruiken om te meten hoe de populatie gist in de loop van de tijd verandert. Methode 1 gebruikt een hemocytometer, terwijl methode 2 een colorimeter gebruikt om het aantal gistcellen per dag te meten.

Een hemocytometer is een objectglaasje met daarop een geëtst raster. Het bestaat uit een vierkant van 1 mm, bekend als een A-vierkant, dat is verdeeld in 25 B-vierkanten met een oppervlakte van 0,04 mm 178. Deze B-vierkanten zijn elk verdeeld in 16 C-vierkanten met een oppervlakte van 0,0025 mm'178.

Een colorimeter is een machine die wordt gebruikt om te zien hoeveel licht er door een vloeistof kan gaan. Het laat zien hoeveel licht er door een vloeistofmonster wordt doorgelaten. Naarmate het aantal cellen groter wordt, zal er minder licht door het monster worden doorgelaten. In de colorimeter worden speciale dunwandige reageerbuisjes gebruikt, zodat ze de hoeveelheid licht die door het monster gaat niet beïnvloeden.

Voer de volgende stappen uit om de gistoplossing te bereiden.

1. Meet 50 cm cider af in een erlenmeyer met een maatkolf. Cider wordt gebruikt om de gist van voedsel te voorzien om in te groeien.

2. Meet met een pipet van 1 cm zorgvuldig 1 mm gistsuspensie af en voeg deze toe aan de erlenmeyer met de cider.

3. Meng de oplossing en leg een mousseline doek over de erlenmeyer die met een elastische band op zijn plaats moet worden gehouden.

4. Zet deze erlenmeyer in een voorverwarmde oven tot 40°186C. De verandering in de gistpopulatie kan vervolgens worden gemeten met behulp van een hemocytometer en met behulp van een colorimeter.

1. Zet eerst de microscoop op, plaats het dekglaasje op het hemocytometerglaasje tussen de twee groeven en plaats het objectglaasje op de microscoop.

2. Neem met een druppelpipet een druppel gistoplossing uit de erlenmeyer en leg deze naast het dekglaasje. De gistoplossing wordt door capillaire reactie onder het dekglaasje getrokken.

3. Stel de microscoop zo scherp dat u de kleinste type C-vierkanten kunt zien.

4. Tel het aantal gistcellen dat je kunt zien in 10 willekeurig gekozen vierkanten. Noteer al deze resultaten in een tabel zoals hieronder.

Testnummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Gemiddeld
Dag 1
Dag 2
Dag 3
Dag 4
Dag 5
Dag 6

Deze hemocytometertest moet gedurende ongeveer twee weken dagelijks worden herhaald. De resultaten in de tabel kunnen vervolgens worden uitgezet in een grafiek.

Het aantal cellen kan worden gemeten met een colorimeter met behulp van de volgende methode.

1. Kalibreer de colorimeter door 3 cm pure cider in een colorimeter-reageerbuis te gieten en de reageerbuis in de colorimeter te plaatsen. Stel de colorimeter zo af dat deze bij de gewone cider 100% lichttransmissie vertoont. Haal de gewone cider-reageerbuis uit de machine.

2. Haal de erlenmeyer met de gistoplossing uit de oven. Meet met een pipet 3 cm van de gistoplossing af in een schone colorimeter-reageerbuis.

3. Plaats deze reageerbuis in de colorimeter in de machine en noteer de waarde van de lichttransmissie in een tabel zoals hieronder.

Dag 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Colorimeteraflezing

4. Giet de gistoplossing terug in de erlenmeyer. Doe de mousseline terug op de kolf en zet hem terug in de oven van 40 ° 186C.

Zowel de hemocytometer- als de colorimetermethode voor het meten van de verandering in de gistcelpopulatie moeten met dagelijkse tussenpozen worden herhaald gedurende ongeveer twee weken.

Een grafiek van celnummers tegen de tijd kan vervolgens worden uitgezet met behulp van de gegevens. Om de meetwaarden van de colorimeter om te zetten in aantallen cellen, moet een kalibratiekaart worden gebruikt.

Ik voorspel dat naarmate het aantal dagen stijgt, het aantal gistcellen in de oplossing zal toenemen. Dit zal een aantal dagen doorgaan totdat de snelheid begint te vertragen en uiteindelijk zal het stoppen met stijgen omdat er geen nieuwe cellen worden geproduceerd.

De snelheid zal in de loop van de tijd stijgen omdat de gistcellen zich ongeslachtelijk voortplanten, wat betekent dat ze zich zeer snel kunnen voortplanten. Ze hebben ook de perfecte omstandigheden om zich voort te planten. Ze worden op een temperatuur van 40 °C gehouden, wat zeer dicht bij hun optimale levenstemperatuur ligt. Ze hebben veel voedsel van de cider en ze hebben veel ruimte om zich voort te planten. De snelheid zal na een tijdje vertragen omdat de gist zichzelf zal doden met de alcohol die hij produceert als onderdeel van zijn ademhalingsproces. Dit staat bekend als een negatieve feedbackreactie.

De experimenten - begonnen met het uitvoeren van de bovenstaande experimenten, maar besloten na een paar dagen de hemocytometertest op te geven omdat het te tijdrovend was. Ik heb de colorimetermetingen uitgevoerd zoals hierboven beschreven en de resultaten zijn hieronder te zien. Om het aantal geproduceerde gistcellen te krijgen gebruik ik een ijkcurve zodat door gebruik te maken van het percentage transmissieresultaten het aantal cellen per mm'178 kan worden afgelezen.

Ik voerde het bovenstaande experiment uit en deze resultaten werden verkregen. Om de colorimeter-test zo nauwkeurig mogelijk te maken, evenals mijn eigen resultaten, heb ik zes sets met resultaten van andere mensen gebruikt en nam vervolgens het gemiddelde van de resultaten van elke dag om uit te rekenen hoeveel gistcellen er per mm'178 zijn met behulp van de kalibratiecurve.

Een grafiek van de log van de celaantallen tegen de tijd werd uitgezet. Er wordt een loggrafiek gebruikt omdat de toename van het aantal cellen per mm'178 over de 11 dagen zo groot is dat het niet praktisch zou zijn om een ​​grafiek te hebben met zulke grote getallen. Deze grafiek toont het totale aantal cellen, zowel levend als dood.

Het aantal cellen nam in de loop van de tijd toe, zoals ik had voorspeld. Het nam toe met een redelijk constante snelheid, wat te zien is in de Log-grafiek. De populatie kan in dit snelle tempo toenemen vanwege de ongeslachtelijke voortplanting. Wanneer de gistcel klaar is om zich voort te planten, begint er een knop uit zijn celmembraan te groeien, die groter en groter wordt totdat hij groot genoeg is om af te breken en een nieuwe gistcel te worden. Dit is weergegeven in onderstaand schema. [niet gereproduceerd]

Deze twee gistcellen kunnen zich dan voortplanten en maken vier cellen, dan acht, dan zestien enzovoort. De gistcellen hebben veel ruimte om in te groeien en veel voedsel uit de cider. Ze worden ook op 40 ° 186 C gehouden, wat dicht bij hun optimale temperatuur om te leven is. Het aantal cellen blijft op deze manier niet verdubbelen. Dit komt omdat de cellen door natuurlijke dood beginnen af ​​te sterven en ze worden ook gedood door de alcohol die de gist produceert als onderdeel van hun natuurlijke ademhalingsproces.

Van dag 3 naar 4 stijgt het Loggetal van 6,87 naar 6,95, wat een stijging is van het aantal cellen van 7413102 naar 8912509. Dit is een stijging van 20% voor één dag. Van dag 8 naar 9 gaat het logboek omhoog van 7,22 naar 7,30, wat een toename is van het aantal cellen van 16595869 tot 19952623, wat een toename is van 20% voor één dag. Hieruit blijkt dat het stijgingspercentage tot dag negen zeer stabiel is.

Na dag negen begint het tempo van de bevolkingsgroei te vertragen, wat wordt weergegeven door de afnemende gradiënt in de grafiek. Van dag 10 naar 11 gaat het logboek omhoog van 7,37 naar 7,41, wat een toename van het aantal cellen laat zien van 23442288 naar 25703958, wat een stijging is van 9,6% voor één dag. Dit is een vrij grote daling in de uitbreiding van de gistpopulatie. Het stijgingspercentage van dag 10 naar 11 is de helft van het stijgingspercentage van dag 3 naar 4.

De snelheid is begonnen te dalen met 9 en 10 omdat de gist begint te worden gedood door de alcohol. Deze alcohol wordt geproduceerd als bijproduct bij het inademen van de gist. De alcohol vergiftigt de gist waardoor deze sterft. Dit staat bekend als een negatieve feedbackreactie. De toename van het aantal gistcellen leidt tot minder ruimte voor hen om zich voort te planten, zodat ze moeten strijden om ruimte. De cellen die niet genoeg ruimte hebben, zullen snel afsterven. De gistcellen kunnen ook geen koolhydraten meer uit de cider hebben, zodat ze kunnen sterven. De toename van alcohol en het gebrek aan ruimte beginnen de cellen te doden en dus vertraagt ​​​​de snelheid van toename van het aantal cellen na 9 tot 10 dagen. Als het experiment nog een paar dagen zou worden voortgezet, zou ik verwachten dat de snelheid zou stoppen, omdat dan alle gistcellen dood zouden zijn.

De grafiek met het aantal cellen verwijst naar het totale aantal cellen, zowel levende als dode. Als alleen het aantal levende cellen werd geteld, zou het aantal cellen langzaam stijgen, aangezien de reproductie nog maar net begint (Lag Phase). De aantallen gistcellen zouden dan zeer snel stijgen voordat ze afvlakken (Log Phase). Tegen de tijd dat C wordt bereikt, is het alcoholgehalte gestegen, zodat het geboortecijfer gelijk is aan het sterftecijfer, waardoor de bevolking constant blijft. Na D zouden de aantallen dan beginnen te dalen als de gistcellen afsterven door ruimtegebrek en alcoholvergiftiging. Dit staat bekend als de doodsfase. De theoretische curve is hieronder weergegeven. [niet gereproduceerd]

A - B vertragingsfase
B - C logboekfase
C - D Stationair
D - E Overlijdensfase

Om dit experiment nauwkeuriger te maken, heb ik zeven reeksen resultaten gebruikt en vervolgens het gemiddelde van alle resultaten gebruikt om een ​​grafiek uit te zetten met een lijn die het beste past. Ik heb geprobeerd om alle variabelen hetzelfde te houden voor alle experimenten. In werkelijkheid is het echter onmogelijk om alle variabelen precies hetzelfde te houden. Bijvoorbeeld:

a) Het is ook onmogelijk om de hoeveelheden gist of cider precies af te meten bij het maken van de oplossing. Aangezien de schaal op de pipetten het volume aangeeft tot op de dichtstbijzijnde mm³, moet het volume van de oplossingen die ik heb gebruikt correct zijn tot op de dichtstbijzijnde mm³.

b) Het is ook onmogelijk om de colorimeter elke keer correct te kalibreren. Deze kleine variatie zou kunnen leiden tot enkele kleine onnauwkeurigheden in de resultaten. De colorimeter werd gebruikt omdat de hemocytometermethode te lang duurde.

c) Het experiment werd niet elke dag op hetzelfde tijdstip uitgevoerd, wat kan leiden tot ongelijke openingen tussen metingen.

d) De oventemperatuur is mogelijk niet altijd constant gebleven, waardoor de reproductiesnelheid veranderde naarmate de oventemperatuur veranderde.

De geplotte resultaten op de grafiek produceren een rechte lijn die het beste past om mee te beginnen, die vervolgens overgaat in een curve met een licht afnemende gradiënt. Het is een zeer vloeiende grafiek, dus er zijn geen afwijkingen aanwezig.

Dit experiment kan op een aantal manieren verbeterd worden. Het kan vaker worden herhaald om eventuele anomalieën te verwijderen. Een beter algemeen resultaat zou worden verkregen door het experiment vaker te herhalen, omdat eventuele fouten in het ene experiment moeten worden gecompenseerd door de andere experimenten.

De test moet elke dag op hetzelfde tijdstip worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de tijdsduur tussen elke meting hetzelfde is.

Een test die onderscheid zou kunnen maken tussen levende en dode cellen zou erg nuttig zijn, omdat dan alleen het aantal levende cellen geteld zou kunnen worden. Dit zou ons vertellen hoe de populatie levende cellen in de loop van de tijd verandert, in plaats van op het moment dat we alleen kunnen achterhalen hoe het totale aantal cellen in de loop van de tijd is veranderd.

Andere bronnen van koolhydraten dan cider kunnen worden gebruikt om te zien of dit invloed heeft op de snelheid waarmee de gistaantallen toenemen.

Er kunnen kolven van verschillende grootte worden gebruikt, omdat dit de concurrentie tussen de gistcellen kan vergroten of verkleinen, afhankelijk van de grootte. Dit zou ons vertellen hoe groot de factor de concurrentie tussen de cellen is.

Vrijwaring

Dit is een echt schoolproject op A-niveau en is als zodanig alleen bedoeld voor educatieve of onderzoeksdoeleinden. Uittreksels van dit project mogen niet worden opgenomen in projecten die u ter beoordeling indient. Als u dit doet, kan dit ertoe leiden dat u wordt gediskwalificeerd voor alle vakken die u volgt. Je bent gewaarschuwd. Als je meer hulp wilt bij het doen van je biologiepracticum, kijk dan eens naar 'Advanced Level Practical Work for Biology' van Sally Morgan. Als je meer gedetailleerde biologie-informatie wilt, raad ik het boek 'Advanced Biology' van M. Kent aan.

Verwant

Dit bericht is geplaatst op vrijdag 6 juni 2008 om 19:49 uur en is gearchiveerd onder Leven. U kunt alle reacties op dit bericht volgen via de RSS 2.0-feed. U kunt een reactie achterlaten, of een trackback vanaf uw eigen site.

Laat een antwoord achter

reviewmylife wordt met trots aangedreven door WordPress
Invoer (RSS) en Opmerkingen (RSS).


4.3: Gistgroeifasen

  • Bijgedragen door Clare M. O&rsquoConnor
  • Emeritus universitair hoofddocent (biologie) aan het Boston College

Wanneer gist in vloeibaar medium wordt gekweekt, volgt de cultuur een gevestigd patroon voor microbiële groei. (Bacteriën volgen hetzelfde algemene patroon, hoewel ze veel sneller delen.) Culturen worden gewoonlijk gestart door media te inoculeren met een klein aantal cellen. Een lag-fase volgt op de inoculatie, waarin cellen wennen aan de nieuwe omgeving en de media beginnen te conditioneren met hun eigen metabolieten. lag fasewordt gevolgd door eenexponentieel,of log fase, wanneer het aantal cellen exponentieel toeneemt.

De exponentiële groei van gist kan worden beschreven door de vergelijking:

waarbij N staat voor het aantal cellen op elk moment (t), en N0 staat voor het aantal cellen aan het begin van het interval dat wordt geanalyseerd. Wetenschappers vinden het vaak handig om de groeiconstante k te zien in termen van de verdubbelingstijd van de cultuur. In deze weergave is k = ln2/T (T = de verdubbelingstijd van de kweek). De groeisnelheid van gist varieert met de temperatuur. Gist groeit goed bij kamertemperatuur, maar ze groeien sneller bij 30 ̊C. Goed beluchte culturen groeien sneller dan culturen die dat niet zijn, dus vloeibare culturen worden meestal gekweekt op een roterende schudder of roterend wiel. Bij 30 ° C hebben wildtype giststammen een verdubbelingstijd van

Na een paar verdubbelingstijden beginnen de cellen de voedingsstoffen in de kweek uit te putten, hun groeisnelheid vertraagt ​​​​en de cellen komen binnen stationaire fase.Gist die de stationaire fase binnengaat, past hun metabolisme aan door de transcriptie van honderden genen te veranderen, wat leidt tot veel fysiologische veranderingen, waaronder de accumulatie van koolhydraatreserves en de assemblage van een meer resistente celwand (besproken in Werner-Wasburne et al., 1993). In de stationaire fase is de snelheid van celdeling vergelijkbaar met de snelheid van celdood, dus het aantal cellen verandert niet merkbaar. Cellen kunnen gedurende langere tijd in de stationaire fase overleven en de groei hervatten wanneer de omstandigheden gunstig zijn. Uiteindelijk komen cellen binnen dood faseals de omstandigheden niet verbeteren.


Biologie 173: Evolutie van gist

Een mutatie leidde tot een bevolkingsgroei in een van de 12 culturen, waardoor de medium troebel werd (derde kolf van links). Onderzoekers kunnen de conditie van twee soorten vergelijken door ze samen te kweken en vervolgens kolonies te tellen (petrischaaltje). Eén stam draagt ​​een mutatie die de kolonies rood maakt.” Afbeelding en tekst uit "The Man Who Bottled Evolution" door Elizabeth Pennisi, Wetenschap 2013.

Populaties evolueren voortdurend door veranderingen in genfrequentie die de aanpassing aan bepaalde omgevingen weerspiegelen. Evolutie is niet alleen een proces dat over een lange tijdsperiode plaatsvindt, maar gebeurt door kleine veranderingen op DNA-niveau die desalniettemin drastische verschillen kunnen maken voor de bevolking. In deze cursus leren studenten basisconcepten in de evolutionaire biologie door actief onderzoek te doen naar evoluerende gistpopulaties in diverse omgevingen. Studenten zullen onderzoeken en leren over krachten die micro-evolutie dicteren, zoals mutatie, selectie en genetische drift. Studenten zullen een semester lang experiment uitvoeren om gist aan te passen aan een variabele omgeving door seriële overdracht van gistculturen gedurende 70 dagen. Om genetische veranderingen in de populatie te documenteren, zullen de geëvolueerde stammen worden geanalyseerd door middel van genomische sequencing om mutaties te identificeren die zich tijdens het experiment hebben voorgedaan, en deze gegevens zullen worden gebruikt om een ​​genetische modificatie uit te voeren om het effect van de mutatie op de fitness van de gist te bepalen. in die omgeving. Aangeleerde technieken en principes omvatten het begrijpen van modellen van microbiële groei, steriele techniek, het meten van relatieve fitheid, genetische transformatie, PCR, DNA-sequencing en bio-informatische analyses.


Moleculaire biologie van trehalose en de trehalasen in de gist Saccharomyces cerevisiae

Een trehalose in de levenscyclus van gist

Saccharomyces cerevisiae kan trehalose synthetiseren en afbreken en, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden en het stadium van de levenscyclus, kan trehalose minder dan 1% of meer dan 23% van het droge gewicht van cellen uitmaken (37, 42, 43) . Deze variaties in trehalose-gehalte en de grote hoeveelheden die kunnen worden geaccumuleerd, suggereren dat het een belangrijke rol speelt tijdens de levenscyclus van de gist. Studies die trehaloseniveaus correleren met de fysiologische en ontwikkelingsactiviteiten van de cellen hebben gesuggereerd dat deze disaccharide functioneert als een belangrijke koolstof- en energiereserve in uitgehongerde cellen (44, 45) , in cellen die ademhalingsaanpassing ondergaan (46) , in ontkiemende sporen (47) , in vegetatieve cellen tijdens opkomst uit stationaire fase (48) , en in cellen die de mitotische celcyclus doorlopen onder omstandigheden van koolstof- en energiebeperking (43) . De waarneming dat gistcellen trehalose accumuleren wanneer ze worden beroofd van glucose, stikstof, zwavel of fosfor, suggereert dat accumulatie van reservekoolhydraten een algemene reactie is op verschillende soorten nutriëntenbeperking (37) . Glycogeen lijkt een vergelijkbare rol te spelen. Het feit dat glycogeen en trehalose niet-identieke patronen van accumulatie en gebruik vertonen, verhoogt echter de mogelijkheid dat ze verschillende rollen kunnen spelen in de cellulaire economie.


Verwant

Wyss Instituut
Centrum voor Life Science Bldg.
3 Blackfan Circle
Boston, MA 02115
Kaart en routebeschrijving


Contrasten in maatregeling

Er is veel geleerd over celdeling en de regulatie van celcyclusprogressie. Beginnend met enkele klassieke onderzoeken in gist, heeft het veld van de celcyclus veel van de belangrijkste regulerende genen blootgelegd die zowel DNA-replicatie als mitose regelen [3]. Talrijke studies hebben benadrukt dat deze celcyclusmechanismen een hoge mate van evolutionair behoud vertonen. Maar hoe worden celgroei en celgrootte gecontroleerd? In kweek verdubbelen de meeste cellen in het algemeen hun massa vóór mitose en behouden ze in de loop van de tijd een redelijk constante grootte. Deze observaties hebben geleid tot een fundamentele vraag in de celbiologie: monitoren cellen hun grootte? Zo ja, werken er controlepunten op celgrootte om de groei en de celcyclus te koppelen en om celdeling vóór een bepaalde grootte te voorkomen? In gist lijkt het antwoord duidelijk: sommige soorten controlemechanismen voor celgrootte werken wel [4]. Deze reageren op de beschikbaarheid van extracellulaire voedingsstoffen en werken om ervoor te zorgen dat gistcellen de S-fase van de celcyclus of de mitose pas binnengaan als een kritische celgrootte is verkregen [4]. Gisten hebben zich dus waarschijnlijk aangepast om ervoor te zorgen dat ze hun proliferatiesnelheid op de juiste manier aanpassen aan de omgevingsomstandigheden [4].

Bestaan ​​dergelijke controlepunten ter grootte van een cel ook in dierlijke cellen? Verrassend weinig werk is gericht op het aanpakken van dit probleem. De studie van celgroei lijkt een achterbank te hebben genomen bij het ontrafelen van celcycluscontroles bij metazoën. Sommige vroege studies ondersteunden en weerlegden echter zowel het bestaan ​​van groottecontrolemechanismen in zoogdiercellen [5]. Het is deze kwestie van celgroottecontrole die door Conlon en Raff [6] opnieuw is bekeken in een artikel dat in dit nummer verschijnt. Met een benadering die veel te zelden wordt gebruikt in de celbiologie, maten ze direct veranderingen in celgrootte en celgroeisnelheden als reactie op extracellulaire factoren. Met behulp van gezuiverde culturen van Schwann-cellen onderzochten Conlon en Raff [6] cellen die in de S-fase waren gestopt met behulp van de DNA-replicatieremmer aphidocoline. Hierdoor konden ze de groei meten, onafhankelijk van de voortgang van de celcyclus. Ze ontdekten dat de groeisnelheden vergelijkbaar waren, ongeacht de celgrootte: zowel grote als kleine cellen groeiden en verhoogden hun eiwitgehalte met dezelfde snelheid. Bovendien waren deze groeisnelheden in wezen lineair over een periode van maximaal negen dagen in kweek en werden ze uitsluitend bepaald door de niveaus van extracellulaire groeifactoren.

Deze bevindingen staan ​​in schril contrast met het gedrag van prolifererende gistcellen, waar grote cellen sneller groeien dan kleine cellen. In gist zijn daarom controlepunten vereist om ervoor te zorgen dat cellen zich op een kritische grootte delen, waardoor een constante gemiddelde populatiegrootte wordt behouden (Figuur 1a). Zoals Conlon en Raff [6] netjes aangeven, zou het optreden van lineaire groeisnelheden, ongeacht de grootte, in zoogdiercellen ervoor zorgen dat populaties van cellen in de loop van de tijd een ongeveer constante gemiddelde grootte behouden, zonder dat er behoefte is aan specifieke cel- grootte controles. Ze laten verder zien dat het verschuiven van prolifererende cellen tussen media met een laag serum en een hoog serum de celgrootte langzaam verandert over een aantal delingen. Dit staat weer in contrast met de snelle (binnen één celcyclus) nutriëntafhankelijke controles van celgrootte opgelegd in gist. Samen bieden de bevindingen van Conlon en Raff [6] overtuigend bewijs dat strikte controles op celgrootte, zoals waargenomen in gist, waarschijnlijk niet werken in zoogdiercellen.

Gist- en dierencellen regelen de celgroei en -deling op verschillende manieren. In gist worden de celgroeisnelheden strikt gecontroleerd door de beschikbaarheid van voedingsstoffen. In voedselrijke omgevingen zijn de groeisnelheden hoog en zijn de cellen groot. Daarentegen, wanneer voedingsstoffen beperkend zijn, zijn de groeisnelheden langzamer en zijn de cellen kleiner. Controlepunten op celgrootte zorgen ervoor dat gistcellen zich alleen delen bij een kritische grootte die wordt bepaald door de voedingscondities. Ze zorgen er daarom voor dat de proliferatiesnelheden in gist op de juiste manier worden afgestemd op de omgevingsomstandigheden. Bij de ontwikkeling van dieren staan ​​cellen onder invloed van een verscheidenheid aan extracellulaire stimuli, zoals voedingsstoffen, groeifactoren, mitogenen en verschillende inputpatronen voor patronen, waarvan voorbeelden worden getoond. Deze signalen zorgen voor cel-tot-cel communicatie en controleren zowel de celgrootte als het aantal cellen, om zo een correcte orgaan- en organismegroei te verzekeren. Onder deze omstandigheden zijn strikte controlepunten op celgrootte misschien niet nodig. In plaats daarvan wordt de algehele proliferatie waarschijnlijk gereguleerd door de onafhankelijke maar gecoördineerde controle van groei en deling door verschillende stimuli.


Attributen van de menselijke bevolking – Deel II

Bevolkingsgroei is de toename van het aantal individuen in een populatie. De groeisnelheid is het aantal toegevoegde individuen per duizend individuen in een bepaalde tijd. De groeisnelheid kan worden weergegeven door een grafiek die een groeicurve wordt genoemd. In deze grafiek is het totale aantal individuen in een populatie uitgezet tegen de tijd.

Verschillende soorten bevolkingscurven:

S-vormige of sigmoïde curve:

De grafiek toont het s-vormige groeipatroon van de bevolking dat zich in een gebied heeft gestabiliseerd. Dit type curve wordt getoond door een kweek van gistcellen. De curve heeft 5 fasen.

  1. Lag-fase: Wanneer een paar organismen in een gebied worden geïntroduceerd, gaat de bevolkingsgroei in het begin erg langzaam en is er zeer weinig toename van de populatieomvang. Aanvankelijk is de bevolkingsgroei traag omdat er weinig reproductieve individuen zijn die waarschijnlijk wijd verspreid zijn.
  2. Positieve versnellingsfase: Het is een positieve versnellingsfase. Tijdens deze fase wordt de groei van de bevolkingsomvang waargenomen.
  3. Exponentiële of logaritmische fase: In het midden van de curve wordt de bevolkingsgroei zeer snel, d.w.z. logaritmische fase. Het is de periode van de snelle bevolkingsgroei als gevolg van gunstige omstandigheden en geen concurrentie.
  4. Negatieve versnellingsfase: In deze fase wordt het tempo van de bevolkingsgroei afgeremd, totdat een evenwicht is bereikt.
  5. Stationaire fase: Tijdens deze fase stabiliseert de groeisnelheid door sterfte en wordt het geboortecijfer gelijk. De populatiegrootte schommelt rond het evenwicht volgens de variabiliteit van de omgeving. Het niveau waarboven geen grote toename kan optreden, wordt verzadigingsniveau of draagkracht (K) genoemd.

Over het algemeen zijn er drie fasen, Lag-fase, exponentiële fase en stationaire fase.

J - Gevormde curve:

  1. Lag-fase: Aanvankelijk is de bevolkingsgroei traag omdat er weinig reproductieve individuen zijn die waarschijnlijk wijd verspreid zijn en de individuen van de bevolking zich aanpassen aan een nieuwe omgeving.
  2. Exponentiële of logaritmische fase: In het midden van de curve wordt de bevolkingsgroei zeer snel, d.w.z. logaritmische fase. Het is de periode van de snelle bevolkingsgroei als gevolg van gunstige omstandigheden en geen concurrentie. Er is voldoende eten en ruimte beschikbaar.
  3. Afnamefase of populatiecrash: na het bereiken van de piekwaarde kan de populatie abrupt crashen. Door de toename van de populatieomvang wordt na verloop van tijd het voedselaanbod en de ruimte in het leefgebied beperkt wat uiteindelijk resulteert in een afname van de populatieomvang. Zo vertonen veel insectenpopulaties een explosieve toename in aantallen tijdens het regenseizoen, gevolgd door hun verdwijning aan het einde van het seizoen.

Verschil in J-vormige curve en S-vormige curve:

S-vormige curve J-vormige curve
Het omvat voornamelijk de lag-fase, exponentiële fase en stationaire fase. Het bestaat uit slechts twee fasen: de lag-fase en de exponentiële fase.
De bevolking wordt stabiel zonder groeisnelheid en de curve wordt stationair (horizontaal). De bevolking wordt uiteindelijk geconfronteerd met massale sterfte en de curve stopt.
Het wordt waargenomen door de meeste soorten, inclusief de mens. Het wordt waargenomen in enkele organismen zoals algenbloei, eenjarige planten, insecten, rendieren en eenjarige planten.

Geboortecijfer of geboortedatum:

Nataliteit in populatie-ecologie is de wetenschappelijke term voor geboortecijfer. Samen met het sterftecijfer wordt het geboortecijfer gebruikt om de dynamiek van een populatie te berekenen. Ze zijn de belangrijkste factoren om te bepalen of een populatie toeneemt, afneemt of gelijk blijft.

Het geboortecijfer van een populatie wordt gedefinieerd als het gemiddelde aantal nieuwe individuen geproduceerd door de populatie in een tijdseenheid (d.w.z. één jaar). Het maximale geboortecijfer dat een soort kan bereiken onder ideale omgevingsomstandigheden wordt genoemd potentiële geboorte of het maximale geboortecijfer of het totale vruchtbaarheidscijfer (TFR). Het hangt af van het geslachtsrijpe mannetje en vrouwtje in de populatie en ook van het aantal eieren dat per vrouwtje in tijdseenheid wordt geproduceerd.

Met betrekking tot de menselijke bevolking wordt het geboortecijfer uitgedrukt als het aantal geboorten per jaar per duizend personen in de bevolking. Het geboortecijfer geeft niet de bevolkingsgroei en het huidige vruchtbaarheidspatroon weer.

Vruchtbaarheidscijfer:

Het totale vruchtbaarheidscijfer (TFR) is het totale aantal kinderen dat tijdens haar leven van een vrouw is geboren of waarschijnlijk zal worden geboren als ze onderhevig zou zijn aan het geldende leeftijdsspecifieke vruchtbaarheidscijfer in de populatie. TFR van ongeveer 2,1 kinderen per vrouw wordt vervangingsniveau vruchtbaarheid genoemd (VN, Afdeling Bevolking). Deze waarde vertegenwoordigt het gemiddelde aantal kinderen dat een vrouw nodig zou hebben om zichzelf voort te planten door een dochter te baren die de vruchtbare leeftijd overleeft. Als de vruchtbaarheid op vervangingsniveau gedurende een voldoende lange periode wordt gehandhaafd, zal elke generatie zichzelf precies vervangen zonder dat het land de bevolking in evenwicht hoeft te houden door internationale migratie.

Het vervangingsniveau (RL) is het aantal kinderen dat een paar moet produceren om zichzelf te vervangen. In ontwikkelingslanden is dit 2,7 terwijl het in ontwikkelde landen 2,1 is. Het vruchtbaarheidscijfer wordt bepaald door economisch niveau, opleiding en menselijke ambities.

Sterftecijfer of sterftecijfer:

Sterfte tarief, of sterftecijfer, is een maat voor het aantal sterfgevallen (in het algemeen of door een specifieke oorzaak) in een bepaalde populatie, geschaald naar de grootte van die populatie, per tijdseenheid. Er zijn twee soorten sterfte: potentiële sterfte en werkelijke sterfte:

  • Potentiële sterfte: Het wordt ook wel minimale sterfte genoemd. Het is het aantal sterfgevallen dat plaatsvindt onder ideale omstandigheden van ondervoeding of ouderdom.
  • Werkelijke sterfte: Het wordt ook wel gerealiseerde sterfelijkheid genoemd. Het is het aantal sterfgevallen dat in de bevolking voorkomt. Dit tarief is afhankelijk van de grootte, samenstelling en bevolkingsdichtheid.

Wanneer het geboortecijfer en het sterftecijfer gelijk zijn, wordt de aandoening de demografische transitie genoemd. Wanneer een land zich ontwikkelt, vindt er een demografische transitie plaats.

Vitale index van de bevolking is de procentuele verhouding tussen geboorte en sterfte.


Student Opdracht

  1. In welke omstandigheden kan een populatie worden verwacht op een geometrische manier te groeien?
  2. Stel dat je geïnteresseerd bent in hoe de populatiegrootte van het eenjarige kruid Polygonum douglasii dat op een berghelling in Colorado groeit in de loop van de tijd verandert. Je bent er vrij zeker van dat deze populatie gesloten is, wat betekent dat er geen immigranten (individuen die de populatie binnenkomen) of emigranten (individuen die de populatie verlaten) als zaden zijn. In dit geval zijn geboorte en sterfte de enige processen die de groei van deze populatie beïnvloeden. Als deze populatie met 20% per jaar groeit, schrijf dan het discrete tijddynamisch systeem voor de populatie.
  3. Laat N de wereldbevolking zijn (in miljarden) op tijdstip t, in jaren sinds 1975. Dan is N0 de wereldbevolking in 1975 dus N0= 4 miljard. De groeisnelheid is eigenlijk de k-waarde in de formule voor exponentiële groei die hierboven is gegeven voor dit probleem, k=0,021.

  1. Wat is het exponentiële groeimodel voor dit systeem?
  2. In welk jaar zal de bevolking de 7,5 miljard bereiken?
  3. Hoe groot is de bevolking na 10 jaar? opnieuw begonnen bij 1000 bacteriën. 7 uur later waren er 5000 bacteriën.

1. Wat is de groeisnelheid van het systeem?
2. Op welk tijdstip zal de bevolking de 10000 bereiken?


Factoren die de gistgroei beïnvloeden

Yeast is a unicellular or a single cell organism that belongs to the broader group of organisms known as ‘fungi.’ They sometimes appear as multi cellular structures although these are false or pseudohyphaes in contrast to true hyphaes seen among other fungi.

Characteristics of yeasts:

There are about 1500 yeast species identified by scientists although 99% of the same species remains undiscovered. Among the identified species, some require oxygen to perform cellular breathing whereas others can even sustain in environments deprived of oxygen as they have the ability to perform anaerobic cellular respiration. Yeast derives its energy requirements from organic compounds, which are most likely to be sugar based. Due to this phenomenon, these organisms do not depend on sun light for its energy requirements and is often isolated naturally from sugar rich mediums.

Among many factors that affect the growth of yeast, some are manipulative through various mechanisms. However, not all yeasts thrive on same environmental states and therefore needs individualized attention according to the type of species when cultured in the lab.

Factors affecting yeast growth:

Following is a brief description of factors controlling how yeasts grow.

Yeasts can tolerate extreme temperatures although it may lose its viability with time. Some yeast live in freezing conditions but many will grow in normal environmental temperatures existing in many places. Therefore, refrigeration or deep freezing may not be a full proof method to prevent yeast formation.

Many species of yeast grow in media with a neutral PH or slightly acidic PH. Thus, yeast extracts or foods derived from yeasts are more likely to be acidic. When it comes to culture medium, scientists use the same characteristic in organic acids for its use as an effective culture medium.

As described earlier, yeasts require organic compounds such as sugar derivatives to obtain energy and therefore its concentration in the culture medium or in the environment will affect the rate of its growth.

Certain strains or species of yeasts will grow rapidly whereas some may be relatively slow. However, further research is required to link type of strain and its growth to understand its correlation better.

As described earlier, although anaerobic respiration is possible, many yeast strains will require oxygen enriched medium for its metabolic functions. Thus, when yeasts grow in a lab, they receive an aerobic environment for effective growth.

Minerals such as magnesium, potassium and several other trace elements are essential for yeast growth and therefore should encourage growth when provided externally.

When considering its part as an element in the nucleic acids and phospholipids, provision of phosphorus is important for effective yeast growth.

It is an essential element of certain amino acids and when added to a culture medium, it will encourage yeast growth.

Scientists have learn that, yeasts require certain vitamins, purines, pyrimidines, amino acids, fatty acids&hellipetc for catalyzing the biosynthesis although they do not act as energy sources for yeasts. Therefore, such factors are named as &lsquogrowth factors&rsquo and should be available in trace quantities in the culture medium for optimal growth.

Apart from the above, there can be many other factors contributing to the growth of yeast and require further research to determine how extensively they affect in their growth..