Prof. Th. Scheper Institut für Technische Chemie Bioprozesstechnik ...

Einführung in die Biotechnologie - 32 - Scheper, TCI Hannover
Trägt man die Zellmassenkonzentration (d.h. Zellmasse ) gegen die Zeit auf, erhält man 7
Volumen
Abschnitte.
Als Randbedingungen sind zu beachten: Einfacher Organismus, ein Substrat (dieses
limitiert, sobald es verbraucht ist).
Wichtig ist, daß sich die Lebensbedingungen der Zellen hier mit der Zeit ändern, d.h. die
Wachstumsgeschwindigkeit ändert sich.
zu : Lag-Phase
Durch Umsetzen in eine andere Umgebung wird das Zellwachstum zuerst stark
verlangsamt. (Neue Substrate, andere Verdünnung, pH-Wert-Änderung, Scherbeanspruchung,
Zellen kommen evtl. aus der Ruhephase der Vorkultur).
Die Zellen sollten daher nach Möglichkeit so überführt werden, daß diese Effekte
nicht zu gravierend sind. Die Lag-Phase ist je nach Bedingungen unterschiedlich lang.
Die Zellzahlkonzentration n ändert sich kaum, wohl aber die Zellmassenkonzentration
X (RNA- und Proteinproduktion).
zu : Die ersten Zellen beginnen, sich "normal" zu teilen. Diese Phase dauert solange, bis
alle Zellen in die exponentielle Wachstumsphase übergegangen sind.
zu : Exponentielles Wachstum
Hier liegt nicht limitiertes Wachstum vor. Alle Zellen wachsen schnellstmöglich. Die
maximale Wachstumsrate µ max ist erreicht.
In dieser Phase gelten die Gesetze des unlimitierten Wachstums (s.o.) streng!
Es gilt aber allgemein: µ = f(t)
zu : hier beginnt sich die Substratkonzentration so zu verringern, daß Limitierung einsetzt.
Evtl. wirken sich auch Stoffwechselprodukte hemmend aus. Zelltod tritt ein. Das
Zellgewicht der einzelnen Zellen nimmt ab, da Speicherstoffe abgebaut werden. Oft ist
die Teilungsrate noch groß, sodaß das Zellgewicht kleiner wird. Die Zellzahlkonzentration
erscheint daher länger in der exponentiellen Phase als die Zellmassenkonzentration.
zu : stationäre Phase
Geschwindigkeit der Vermehrung und des Absterbens sind gleich. Zellzahl erscheint
nach außen konstant. In dieser Phase sind die maximale Zellmassenkonzentration und
Zellzahlkonzentration erreicht.