Seberapa cepat bakteri berkembang biak
Dengan makanan tanpa batas, satu sel yang membelah setiap 30 menit akan menjadi 281 474 976 710 656 sel dalam 24 jam.
Waktu generasi
Pada manusia, satu generasi adalah waktu dari satu titik kehidupan hingga titik yang sama pada generasi berikutnya, sekitar 25 tahun. Gagasan itu kurang sesuai untuk bakteri, yang dapat membelah cepat atau tetap dorman selama ribuan tahun. Untuk bakteri dan arkea, waktu generasi didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan populasi untuk mengganda melalui satu putaran pembelahan biner, sehingga juga disebut waktu penggandaan.
Waktu penggandaan sangat beragam. Menurut OpenStax, E. coli dapat mengganda hanya dalam 20 menit pada kondisi laboratorium terbaik, meskipun spesies yang sama mungkin membutuhkan beberapa hari di lingkungan berat. Mycobacterium tuberculosis membutuhkan 15 hingga 20 jam, dan M. leprae sekitar 14 hari. Suhu, zat gizi, dan pH semuanya mengubah laju, tetapi untuk spesies tertentu dalam kondisi tertentu, waktu generasi ditentukan oleh gennya.
Menghitung jumlah sel
Jika sel membelah dengan laju tetap, jumlah setelah n generasi adalah jumlah awal dikalikan 2 pangkat n: N = N₀ × 2ⁿ. Di sini n adalah waktu yang berlalu dibagi waktu generasi. Dalam OpenStax diberikan contoh perhitungan. Satu sel yang membelah setiap 30 menit mengalami 48 pembelahan dalam 24 jam, sehingga menghasilkan 2⁴⁸ = 281 474 976 710 656 sel, yang lebih mudah ditulis sebagai 2.8 × 10¹⁴. Contoh kedua dimulai dengan 1 × 10⁵ sel, waktu penggandaan 30 menit, dan pertumbuhan selama 2 jam: itu berarti 4 generasi, sehingga 10⁵ × 2⁴ = 1.6 × 10⁶ sel.
Seret untuk memutar. Gulir atau rapatkan dan renggangkan dua jari untuk mengatur zoom.
Pada skala biasa, pertumbuhan seperti ini tampak datar pada sebagian besar grafik lalu melonjak di ujung, karena setiap tahap menambahkan sel sebanyak jumlah yang sudah ada. Ahli mikrobiologi biasanya memplot logaritma jumlah sel. Pada skala logaritmik, setiap penggandaan menaikkan garis dengan jarak yang sama, sehingga pertumbuhan eksponensial dengan laju tetap tampak sebagai garis lurus dan kemiringannya menunjukkan laju pertumbuhan.
Kurva pertumbuhan dalam labu
Tidak ada kultur nyata yang terus mengganda untuk waktu lama. Saat beberapa sel dimasukkan ke media cair baru dalam labu tertutup, jumlah sel hidup mengikuti kurva dengan empat fase. Pada fase lag, jumlah hampir tidak berubah: sel membesar, membuat protein yang dibutuhkan untuk media baru, dan memperbaiki kerusakan. Pada fase log, atau eksponensial, sel membelah secara teratur sesuai waktu generasinya. Saat zat gizi menipis, zat sisa menumpuk, dan oksigen habis, pertumbuhan melambat lalu berhenti: pada fase stasioner, sel baru terbentuk secepat sel lama mati. Terakhir, pada fase kematian, sel mati lebih cepat daripada membelah sehingga jumlahnya turun.
Seret untuk memutar. Gulir atau rapatkan dan renggangkan dua jari untuk mengatur zoom.
- Waktu generasi (penggandaan): waktu yang dibutuhkan populasi untuk mengganda.
- N = N₀ × 2ⁿ, dengan n = waktu ÷ waktu generasi.
- Pada skala logaritmik, penggandaan teratur menjadi garis lurus.
- Kultur tertutup: lag, log, stasioner, kematian.
- Satu sel membelah setiap 30 menit. Berapa generasi dalam 24 jam?
- Jadi, berapa jumlah sel setelah 24 jam dengan makanan tanpa batas?
- Sekitar 2.8 × 10¹⁴
- Sekitar 48
- Sekitar 2304
- Sekitar 1 juta
- Mulai dengan 100 000 sel, waktu penggandaan 30 menit, dan pertumbuhan 2 jam. Berapa jumlah selnya? (tulis angka lengkap)
- E. coli mengganda setiap 20 menit, dimulai dari satu sel: berapa jumlah sel setelah 8 jam?
- Dalam model pertumbuhan eksponensial kontinu dengan waktu penggandaan 20 menit, kira-kira berapa jam satu sel melampaui 1 juta? (satu angka desimal)
- Pada fase mana sel menyesuaikan diri dengan media baru tanpa bertambah jumlahnya?
- Fase lag
- Fase log
- Fase stasioner
- Fase kematian
- Mengapa pertumbuhan berhenti pada fase stasioner?
- Zat gizi menipis dan zat sisa menumpuk, sehingga jumlah sel baru sama dengan sel yang mati
- Semua sel sudah mati
- Sel menjadi virus
- Cahaya dimatikan
- Urutkan fase kultur bakteri tertutup.
- Pada grafik semilogaritmik, pertumbuhan eksponensial dengan laju tetap tampak seperti…
- garis lurus menanjak
- garis datar
- kurva melengkung ke bawah
- lingkaran
- Manakah yang memiliki waktu penggandaan terlama menurut OpenStax?
- Mycobacterium leprae (sekitar 14 hari)
- E. coli di laboratorium (20 menit)
- Mycobacterium tuberculosis (15 hingga 20 jam)
- Semuanya sama
Sumber kursus ini (15)
- OpenStax Microbiology 1.1 What Our Ancestors Knew (fermented drink from rice, honey and fruit in Neolithic China by 7000 BC, Saccharomyces cerevisiae in bread, Leeuwenhoek 1675 "animalcules" in rain water, Golden Age of Microbiology 1857 to 1914; openstax.org/books/microbiology/pages/1-1-what-our-ancestors-knew)
- 1.3 Types of Microorganisms (about 100 µm to see with the eye, animal cell about 10 µm, bacteria about 1 µm, viruses about 100 nm, three domains, coccus/bacillus/spirillum, archaea without peptidoglycan and in extreme places such as Morning Glory pool, protists, algae, diatoms 2 to 200 µm, protozoa with cilia, flagella or pseudopods, fungi with chitin walls, more than 1000 yeast species, molds and penicillin, helminths, prions about one-tenth of a virus; .../1-3-types-of-microorganisms)
- 3.1 Spontaneous Generation (Aristotle, van Helmont's mice recipe of 3 weeks, Redi 1668 with six jars, Needham 1745, Spallanzani, Pasteur 1858 gun-cotton filter, swan-neck flasks, Alhumbert Prize 1862, 1864 lecture; .../3-1-spontaneous-generation)
- 3.2 Foundations of Modern Cell Theory (Semmelweis 1847, 10 to 20 percent vs 1 percent, chlorinated lime; Snow; Pasteur 1856 fermentation; Lister 1867 carbolic acid; Koch's postulates; .../3-2-foundations-of-modern-cell-theory)
- 6.1 Viruses (acellular, obligate intracellular parasites, DNA or RNA never both, capsid, envelope, spikes, helical/polyhedral/complex, 20 nm to 900 nm, Ivanovski 1892 with the Chamberland filter of 1884, pore 0.1 µm, Beijerinck 1898 and virus = poison, Stanley 1935, host range, bacteriophages, FDA 2006 phage spray on lunch meats; .../6-1-viruses)
- 9.1 How Microbes Grow (binary fission, FtsZ Z ring, generation time, E. coli 20 minutes, human generation 25 years, M. tuberculosis 15 to 20 hours, M. leprae 14 days, 2^48 = 281,474,976,710,656 after 24 h at 30 minutes, Nn = N0 2^n, lag/log/stationary/death, budding, fragmentation, Epulopiscium; .../9-1-how-microbes-grow)
- Royal Society: Philosophical Transactions 12:821-831, published 25 March 1677, Leeuwenhoek's Dutch letter of 9 October 1676 "concerning little animals" (doi.org/10.1098/rstl.1677.0003)
- Royal Society archive EL/L1/22 (letter to Oldenburg dated at Delft, 18 pages, partial translation by Oldenburg)
- Royal Society blog "Celebrating Leeuwenhoek", 2023 (first letter via de Graaf, Phil. Trans. 19 May 1673; 190 letters in fifty years; died 26 August 1723 aged 90)
- N. Lane 2015, Phil. Trans. R. Soc. B 370:20140344 (upwards of 1,000,000 creatures in a drop of pepper-water; letter read aloud over several sessions)
- Lens on Leeuwenhoek, letter L-040 (Oldenburg printed less than half; Hooke succeeded later in 1677)
- CDC MMWR 53(34):783, 2004, 150th Anniversary of John Snow and the Pump Handle (31 August 1854, handle removed 8 September 1854, Vibrio cholerae isolated 1883; cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm5334a1.htm)
- CDC History of Smallpox and Smallpox timeline (Jenner 1796; 33rd World Health Assembly declared the world free of smallpox on 8 May 1980; cdc.gov/smallpox/about/history.html)
- American Chemical Society, Discovery and Development of Penicillin landmark (Fleming 1928 at St Mary's Hospital London, paper June 1929, Florey and Chain at Oxford from 1939; acs.org/education/whatischemistry/landmarks/flemingpenicillin.html)
- Fleming 1929, Br J Exp Pathol 10:226. Sender, Fuchs and Milo 2016, PLoS Biol 14:e1002533 (3.8 × 10^13 bacteria and 3.0 × 10^13 human cells in a 70 kg reference man, ratio about 1.3, bacteria about 0.2 kg).
Diperiksa: 2026-10-17