62.68.8.255: /* Bestimmung der Generationszeit */

2022-05-13T11:30:06Z

Bestimmung der Generationszeit

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Als '''Generationszeit''' wird in der [[Mikrobiologie]] die Zeitspanne bezeichnet, in der sich die Zahl an [[Mikroben]] in einer [[Population (Biologie)|Population]] verdoppelt.

Außerhalb der Mikrobiologie bezeichnet der Ausdruck die durchschnittliche Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden [[Generation]]en.<ref>[https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/generationszeit/27237 Lexikon der Biologie. „Generationszeit“]</ref> In der [[Epidemiologie]] ist die Generationszeit der zeitliche Abstand zwischen einer Infektion einer Person und Sekundärinfektionen, die von ihr ausgehen. Sie wird meist über das [[Serielles Intervall|serielle Intervall]] abgeschätzt.

== Bestimmung der Generationszeit ==
Der Anstieg der Individuenzahl wird in der exponentiellen Phase durch die Gleichung
: <math>\ln N = \ln N_0 + k \cdot t \qquad \Leftrightarrow \qquad N = N_0 \cdot \mathrm e^{k \cdot t}</math>
beschrieben. Hierbei sind <math>N</math> die Anzahl der Individuen zum Zeitpunkt <math>t</math>, <math>N_0</math> die ursprüngliche Anzahl der Individuen und <math>k</math> die Wachstumskonstante, welche aus dem [[Logarithmus#Natürlicher_Logarithmus|natürlichen Logarithmus]] des [[Wachstumsfaktor (Mathematik)|Wachstumsfaktors]] <math>q</math> resultiert:

: <math>k = \ln q</math>.

Somit ergibt sich für eine Verdoppelung der Individuenzahl die Gleichung

: <math>\ln (2 \cdot N_0) = \ln N_0 + k \cdot t \quad \Rightarrow \quad t = \frac{\ln 2}{k} \approx \frac{0{,}69}{k}</math>

Für die Bestimmung von <math>k</math> wird der [[Logarithmus]] der Individuenzahl <math>(\ln N)</math> über der Zeit <math>t</math> aufgetragen. Für die [[Exponentielles Wachstum|exponentielle Wachstumsphase]] ergibt sich eine [[Gerade]], deren [[Steigung]] die Wachstumskonstante darstellt.

== Mikrobiologie ==
{| class="wikitable float-right"
|-
!Bakterium
!Generationszeit
|-
|''[[Geobacillus stearothermophilus]]''
|11 Minuten<ref>Steinbüchel und Opperman-Sanio (Hrsg.): ''Mikrobiologisches Praktikum: Versuche und Theorien.'' Heidelberg 2003. ISBN 978-3-642-17702-6. S. 34.</ref>
|-
|''[[Escherichia coli]]''
|20 Minuten
|-
|''[[Treponema pallidum]]''
|4–18 Stunden
|-
|''[[Mycobacterium tuberculosis]]''
|18 Stunden
|-
|}
Bei [[Bakterien]] kann die Generationszeit je nach Wachstumsbedingungen und je nach [[Stamm (Biologie)#Stämme innerhalb einer prokaryotischen Art und bei Viren|Bakterien-Stamm]] sehr verschieden sein. Die Generationszeit ist während der exponentiellen Phase des Bakterienwachstums am kürzesten. Die nebenstehende Tabelle zeigt Beispiele für Generationszeiten bei Bakterien unter optimalen Bedingungen.

Die Generationszeit der jeweiligen [[Bakterienkultur]] wird dabei im Wesentlichen durch externe Faktoren wie [[Temperatur]], Lokalisation der Kultur ([[Nährmedium]]), [[pH-Wert]], [[Oberflächenmessung|Oberflächengröße]] und [[Luft]]zusammensetzung beeinflusst. Zur [[Industrie|industriellen]] Herstellung werden Bakterienkulturen in einem [[Bioreaktor]] unter optimalen [[Wachstum (Biologie)|Wachstumsbedingungen]] herangezüchtet und damit die Generationszeit verkürzt.

== Invasionsbiologie ==
Ähnliche [[Exponentielles Wachstum|exponentielle Wachstumsprozesse]] sind auch bei höheren Lebewesen zu beobachten, die in einem [[Ökosystem]] ohne natürliche Feinde leben, z. B. weil sie durch den Menschen [[Biologische Invasion|eingeschleppt]] wurden. Beispiele dafür sind die [[Aga-Kröte#Die Aga-Kröte als Neozoon|Aga-Kröte in Australien]], die [[Victoriasee#Ökologisches Desaster|Wasserhyazinthen auf dem Victoriasee]] sowie diverse in [[Neuseeland]], [[Tasmanien]] und andernorts durch Siedler ausgesetzte europäische [[Haustier]]arten. Auch in [[Europa]] existiert das Phänomen: prominente [[Biologische Invasion|Invasoren]] sind das [[Drüsiges Springkraut#Bekämpfung|drüsige Springkraut]], der als ''Herkulesstaude'' bekannte [[Riesen-Bärenklau#Riesen-Bärenklau als invasiver Neophyt|Riesen-Bärenklau]] und die [[Chinesische Wollhandkrabbe#Neozoa-Problematik, wirtschaftlicher Schaden und Nutzen|Chinesische Wollhandkrabbe]].

== Siehe auch ==
* [[72er-Regel]]
* [[Halbwertszeit]]
* [[Exponentialfunktion]]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4544900-4}}

[[Kategorie:Mikrobiologie]]
[[Kategorie:Invasionsbiologie]]
[[Kategorie:Biologischer Zeitraum]]

Generationszeit - Versionsgeschichte

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