MiBi: Kulturbedinungen

= Startkultur

• Masse/Konzentration von MO zum Animpfen eines Fermenters

• diskontinuierlich

• nach Animpfen: kein Eingriff in Wachstumsprozess

• keine weitere Nährstoffzugabe oder Entfernung von Stoffwechselendprodukten

• ABER: Temperaturkontrolle + regulierte O2-zufuhr

-> Bedinungen im Kulturgefäß verändern sich

• Substratverbrauch

• Anreicherung von Stoffwechselendprodukten

  -> Wachstumshemmung, Absterben der MO

• nach Animpfen: Zugabe von neuem Nährmedium in geregelter Form

• keine Entfernung von Medium

• ABER: Temperaturkontrolle + geregelte Sauerstoffzufuhr

-> Bedinungen im Kulturgefäß verändern sich

• Volumenzunahme

• Verlängerung der exponentiellen Wachstumsphase

• Produktion: längere Nutzung, höhere Ausbeute

• nach Animpfen: kontinuierliche Zugabe von Nährlösung & gleichzeitiges Abziehen von Nährmedium und Zellen

• Kontrolle aller anderen Parameter:

  • Temperaturkontrolle

  • geregelte Sauerstoffzufuhr

  • pH Wert Kontrolle

-> Bedinungen in Kulturgefäß verändern sich nicht

• Bakterien dauerhaft in exponentieller Wachstumsphase

• langes Aufrechterhalten, ABER: Gefahr von Kontamination und Mutation

• Zunahme der Masse der Zellbestandteile -> Vergrößerung der Zelle -> Zellteilung -> Anwachsen der Zellzahl

• Vermehrung der Bestandteile

• Wachstum

• Verdoppelung des Erbmaterials

• Zellteilung

Zellen in gleicher Teilungsrate (zB durch Kühlung/Filterung -Schock)

• MO werden auf gleich Temperatur gebracht

= Verdopplungszeit

• Zellteilungen pro Zeiteinheit

• Zunahme Zellmasse pro Zeiteinheit

• Wachstumsänderung=0

• Gewöhnung an Kulturbedinungen

• Anpassung des Stoffwechsels an Kulturbedinungen

• kein Wachstum der Kultur/ keine Zellteilungen

• Bildung geeigneter Stoffwechselenzyme

• gute Kultur- und O2-bedinungen

• beginnende Zellteilungen

• beginnende Zellteilungen

• viel mRNA Synthese

• viel Proteinsynthese

• viel DNA-Replikation

• Wachstum der Kultur

• exponentielle Vermehrung

• hohe konstante Teilungsrate

• Wachstumsänderung =0

• knapp werdende Nährstoffe

• verminderte Stoffwechselaktivität

• weniger DNA-Replikationen

• einzelne Zellen sterben

• Vermehrung- und Sterberate ausgeglichen

• Idiophase (Produktion von Sekundärmetaboliten)

• Anhäufung von Stoffwechselendprodukten (gifitg)

• Zusammenbruch des Stoffwechsels

• Umstellung des Stoffwechsels (zB: Gärung)

• kein Wachstum der Kultur

• Sterberate vergrößert sich

• Wachstumsänderung < 0

• Sauerstoff verbraucht

• Nährstoffvorrat erschöpft

• Sterberate sehr hoch

• Zusammenbruch der Population

flüssig = Nährbouillon

• Analyse MO

fest = Agar Agar, Gelantine

• Kultivierung und Vermehrung von MO/Metaboliten

• Nährstoffe für großen Teil der MO geeignet

• minimal Medien

• Vollmedien

• Sonderform von definierten Medien

• beinhalten nur minimal nötigen Stoofe für das Wachstum von MO

• Zusammensetzung spezifisch für MO

• MO überleben gerade so (“Existenzminimum”)

• zB: für Lagerung

• enthalten neben unbedingt notwendigen Substanzen auch zusätzliche, wachstums beschleuningende Stoffe (Vitamine + AS)

• Stoffe, die nicht näher chemisch definiert sind

  -> Fleischextrakte, Hefeextrakte

• idR Vollmedien

• Enthält ein breites Nährstoffspektrum, damit möglichst viele MO wachsen können.

  Keine Substanzen zur Unterdrückung /Förderung von bestimmten MO enthalten.

• beinhalten genau bestimmte Anzahl und Menge an Inhaltsstoffen

• chemisch gereinigt, um Spuren von anderen Stoffen auszuschließen

• dienen häufig Selektion des Wchstums von bestimmter MO

• Elektivmedien

• Selektivmedien

• Differentialmedien

• Hemmung von Wachstum bestimmter MO Gruppen

• zB: Amp-LB-Platten

• Enthält Substanzen, die ungewollte MO unterdrücken, damit gewollte MO ungehindert wachsen können. IdR enthät Indikatoren, welche spezielle MO einfärben können.

• Förderung von Wachstum bestimmter MO-Gruppen

• zB: Würzagar für Pilze

• Enthält Substanzen, die das Wachstum von bestimmten MO fördern. Durch angeregt Wachstum der einen MO Art werden ungewollte MO automatisch unterdrückt.

• Differenzierung von MO Gruppen

• durch Stoffwechselendprodukte oder Umsetzung durch MO

• Stoffe im Einzelen bekannt & exakt chemisch definiert

• Stickstoffquelle: zB Peptone

• Nährsalze: zB Spurenelemente + osmotischer Druck

• Nährstoff/Kohlenstoffquelle: zB Glukose

• Puffersalze: pH Wert, Protonenspender

• Hefeextrakt: Vitamine + Spurenelemente

• Fleischextrakt: Protein- und Stickstoffquelle

• Blut

• Lösemittel: Ionen und andere Moleküle

• Transportmittel: wichtiges Medium

• Reaktant: Teil chemischer Reaktion

  
  

• osmophil: hoher osmotischer Druck- Zucker

• halophil: hoher osmotischer Druck- Salz

• osmotolerant: niedriger, normaler, erhöhter osmotischer Druck

  
  

• alkophil: alkalischer pH Wert

• neutrophil: neutraler pH Wert

• acidophil: saurer pH Wert

  
  

• meisten Bakterien bevorzugen einen nahezu neutralen pH-Wert, ihr Wachstumsoptimum liegt zwischen pH 6 und 8

  
  

• kryophil: Kälte liebend; als Extremophile an besonders kalte Umgebungen unter −10 °C angepasst

• psychrophil: Kühl liebend; als Extremophile wachsen bei −5 bis +20 °C.

• mesophil: Mittel liebend; am besten bei Temperaturen zwischen etwa 20 und 45 °C gedeihen

• thermophil: Wärme liebend; bevorzugen hohe Temperaturen (45–80 °C)

• hyperthermophile: bevorzugte Temperaturbereich oberhalb von 80 °C

  
  

• obligat aerob

• fakultativ anaerob

• mikroaerophil

• aerotolerant

• große Oberfläche:

  • Petrischale (Deckel mit Nocken für Gasaustausch)

  • Schrägagar

    
    

• konstante Durchmischung

  • Schüttelkulturen

  • Rühren

• zusätzliche Begasung

  
  

• physikalische Methoden:

  • Hochschichtagar überschichtet mit Parafinschicht damit kein O2

  • Anaerobiertopf: Begasung mit CO2/N2

• Anaerobiose Topf: Redoxreaktion-> Reduktion von O2 + Oxidation von Fe/H2

• Fortnerplatte: zwei Seiten mit zwei Bakterienkulturen, eine baut O2 ab (fakultativ anaerob)