Microorganisms under stringent conditions - analysis and modeling of pattern formation in growth of yeast colonies

严格条件下的微生物 - 酵母菌落生长模式形成的分析和建模

• 批准号: 5304978
• 负责人: Professor Dr. Thomas Bley
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Naturstofftechnik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2000-12-31 至 2003-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5304978?language=en
• 关键词: Microorganisms; under; stringent; conditions; analysis

Das Wachstum von Mikroorganismen in natürlichen oder technischen heterogenen Systemen, d.h. in Systemen mit einer Ungleichverteilung von Nährstoffen, ist durch das Auftreten von Nährstofflimitationen infolge langsam ablaufender Transportprozesse gekennzeichnet. Bei der Besiedelung von Oberflächen reagieren Mikroorganismen durch die Ausbildung eines verzweigten Wachstumsmusters auf solche Limitationen. Die Wachstumsmuster haben fraktalen Charakter und erlauben eine effektive Ausfüllung von Flächen bei einem minimalen Biomasseeinsatz. Sie sind somit Grundvoraussetzung für das Überleben dieser Organismen unter stringenten Bedingungen. Die Beschreibung solcher Prozesse ist für das Verständnis des Wachstumsverhaltens von Mikroorganismen in ihrer natürlichen Umgebung sowie für die Optimierung technischer Prozesse in heterogenen Systemen notwendig. Hauptschwierigkeit ist hierbei die Gewinnung experimenteller Daten für die Verifizierung der entwickelten Modelle, da die Messungen hochortsaufgelöst erfolgen müssen. Als Modellorganismus für die Untersuchung musterbildender Prozesse soll Saccharomyces cerevisiae verwendet werden. Da Hefen unbeweglich sind und im Myzel von S. cerevisiae keine Transportprozesse stattfinden, können entscheidende Vereinfachungen in den Randbedingungen der Modelle getroffen werdbn, die für eine korrekte Beschreibung des Systems notwendig sind. Die Wachstumsversuche sollen auf Agamährböden durchgeführt und Wachstumsmuster bei verschiedenen Nährstofflimitationen aufgenommen werden. Durch Markieren bestimmter Zielgene mit fluoreszierenden Proteinen kann deren Expression verfolgt und eine Abschätzung der metabolischen Aktivität auf Einzelzellebene durchgeführt werden. Mit Hilfe der optischen Nahfeldmikroskopie sollen Nährstoffkonzentrationen fluoreszenz-spektroskopisch mit einer örtlichen Auflösung von wenigen Mikrometem bestimmt werden. Anhand der gemessenen Werte werden Modelle für die musterbildenden Prozesse abgeleitet und überprüft. Dies ist die entscheidende qualitative Verbesserung gegenüber bisher entwickelten Modellen, deren Annahmen nicht durch gemessene Parameter abgesichert sind und aus diesem Grunde nur hypothetischen Charakter tragen.

自然或技术异质系统中的微生物微生物，d.h.在 Nährstoffen 中的 Ungleichverteilung von Nährstoffen 系统中，它是关于 Nährstoffen 的 Auftreten 信息的信息。 Bei der Besiedelung von Oberflachen reagieren durch die Ausbildung eines verzweigten Wachstumsmusters auf solche Limitationen. Die Wachstumsmuster haben fraktalen Charakter und erlauben eine effective Ausfüllung von Flächen bei einemminimalen Biomasseeinsatz。 Sie sind somit Grundvoraussetzung für das Überleben dieser Organismen unter stricten Bedingungen。该研究进程是为了在非异质系统中优化技术进程而在自然环境中对微生物组织进行研究。 Hauptschwierigkeit 是一个实验者验证模型验证数据的方法，是一种测量方法。 Als Modellorganismus für die Untersuchung Musterbildender Prozesse soll Saccharomyces cerevisiae verwendet werden。 Da Hefen unbeweglich sind and im Myzel von S. cerevisiae keine Transportprozesse stattfinden, können entscheidende Vereinfachungen in den Randbedingungen der Modelle getroffen werdbn, die für eine korrekte Beschreibung des Systems notwendig sind. Die Wachstumsversuche sollen auf Agamährböden durchgeführt 和 Wachstumsmuster bei verschiedenen Nährstofflimitationen aufgenommen werden。 Durch Markieren 的最佳方法是使用荧光蛋白质来表达和代谢活性。 Mit Hilfe der optischen Nahfeldmikroskopie sollen Nährstoffkonzentrationen flueszenz-spektroskopisch mit einer örtlichen von wenigen Mikrometem bestimmt werden。组装过程中的模型和设计。这是定性的，是在模型中进行的，参数是由参数决定的，并且是假设的特征。