Калькулятор времени генерации

Рассчитайте время генерации микроорганизмов, время удвоения и число поколений популяции по наблюдаемому росту.

Расчёт роста микроорганизмов
Введите начальную и конечную численность популяции и прошедшее время.

О времени генерации и времени удвоения

Время генерации показывает, сколько времени популяции требуется для завершения одного поколения. В микробной культуре, растущей путём бинарного деления, каждое поколение удваивает число клеток, поэтому время генерации и время удвоения обозначают один и тот же интервал. Исследователи используют этот показатель для сравнения организмов, условий культивирования, питательных веществ, температур, воздействий и фаз роста. Меньшее время генерации означает более быстрый экспоненциальный рост, а большее — более медленный. Для расчёта нужны начальная численность, конечная численность и время между наблюдениями. Отношение численностей переводится в число удвоений с помощью логарифма по основанию два: число поколений равно двоичному логарифму отношения конечной численности к начальной. Затем прошедшее время делится на число поколений. Например, рост от 1,000 до 8,000 клеток означает три удвоения: от 1,000 до 2,000, затем до 4,000 и до 8,000. Если это заняло 120 минут, время генерации составляет 40 минут. Модель предполагает экспоненциальный рост на всём измеряемом интервале. Реальные культуры обычно проходят лаг-фазу, экспоненциальную, стационарную фазу и фазу отмирания. Поэтому наблюдения, охватывающие несколько фаз, могут давать среднее значение, а не максимальную скорость роста. Для наиболее содержательного результата выбирайте измерения на прямолинейном экспоненциальном участке полулогарифмической кривой роста. Численность можно определять посевом с подсчётом жизнеспособных клеток, по оптической плотности, откалиброванной относительно числа клеток, прямой микроскопией или другим последовательно применяемым методом. Выбирайте единицу времени в соответствии с желаемой формой результата. При вводе 3 часов результат выражается в часах на поколение, а при вводе 180 минут — в минутах на поколение. Оба варианта отражают одну биологическую скорость. Численности должны быть положительными, а конечное значение для этого расчёта роста должно превышать начальное. Для сокращающейся популяции лучше подходит модель отмирания или убывания. Оценки времени генерации полезны для планирования ферментации и клеточных культур, исследований антимикробных средств, пищевой микробиологии, экологического мониторинга и учебных экспериментов. Это удобные сводные показатели, но они не заменяют изучение исходной кривой роста. Повторные культуры, контролируемые условия и своевременный отбор проб повышают надёжность. При сравнении экспериментов используйте результат вместе с записями о температуре, среде, кислороде, pH и методе измерения.

Примеры расчёта времени генерации

Разобранные примеры экспоненциального роста с тем же логарифмическим методом.

Наблюдаемый ростРезультат расчётаИнтерпретация
От 1,000 до 8,000 клеток за 120 минут3 поколения по 40 минутПопуляция удваивается три раза.
От 2,000 до 16,000 клеток за 3 часа3 поколения по 1 часуОтношение численностей равно восьми.
От 5,000 до 40,000 клеток за 2 дня3 поколения по 0.6667 дняСреднее время также можно выразить как 16 часов.
От 500 до 4,000 клеток за 60 минут3 поколения по 20 минутЭто пример быстрорастущей культуры.

Как пользоваться калькулятором времени генерации

  1. Введите положительную начальную численность, измеренную в начале интервала.
  2. Введите большую конечную численность, измеренную в конце интервала.
  3. Введите прошедшее время и выберите единицу для результата.
  4. Нажмите «Рассчитать», чтобы узнать число поколений и время на поколение.

Вопросы о калькуляторе времени генерации

Какую формулу использует калькулятор?

Число поколений рассчитывается как логарифм по основанию два отношения конечной численности к начальной. Затем прошедшее время делится на это число.

Всегда ли время генерации равно времени удвоения?

Они равны для популяции, растущей путём бинарного деления в экспоненциальной модели. Другие способы размножения могут требовать иного биологического определения поколения.

Какую единицу времени выбрать?

Выберите единицу введённого прошедшего времени. Результат будет выражен в той же единице на поколение.

Почему конечная численность должна быть больше?

Инструмент моделирует положительный экспоненциальный рост, поэтому число удвоений должно быть положительным. Сокращающиеся популяции следует анализировать с помощью модели убывания или смертности.

Можно ли использовать показания оптической плотности?

Да, если оба показания положительны и пропорциональны численности в измеряемом диапазоне. Используйте измерения экспоненциальной фазы и одинаковые настройки прибора.