Die Bakterienwachstumskurve beschreibt die vorhersehbaren Phasen, die eine Bakterienpopulation in einem geschlossenen System (Batch-Kultur) mit einer begrenzten Menge an Nährstoffen durchläuft. Diese Kurve wird normalerweise durch Auftragen des Logarithmus der Anzahl lebender Zellen gegen die Zeit dargestellt.

Phasen der Bakterienwachstumskurve

Verzögerungsphase (Anpassungsphase)

Während der Lag-Phase passen sich Bakterien an ihre neue Umgebung an. Es gibt Stoffwechselaktivität (Synthese von RNA und Enzymen), aber noch keine Zellteilung. Die Dauer hängt vom Zustand der Zellen und den spezifischen Veränderungen in der Umgebung ab.

Log-Phase (Exponentielle Phase)

In der logarithmischen Phase teilen sich Zellen durch binäre Spaltung mit einer konstanten maximalen Geschwindigkeit und die Population verdoppelt sich mit jeder Generation. Dies ist die Phase, in der Bakterien am empfindlichsten auf Antibiotika reagieren.

Stationäre Phase (Gleichgewichtsphase)

Während der stationären Phase verlangsamt sich das Wachstum, da die Nährstoffe aufgebraucht sind und sich Abfallprodukte ansammeln. Die Anzahl neuer Zellen entspricht der Anzahl absterbender Zellen, wodurch die Populationsgröße stabil bleibt. Einige Bakterien bilden in dieser Phase Endosporen, um ungünstige Bedingungen zu überleben.

Todesphase (Niedergangsphase)

In der Sterbephase übersteigt der Tod die Fortpflanzung aufgrund von Nahrungsmangel und toxischer Anreicherung. Die Anzahl lebensfähiger Zellen nimmt exponentiell ab.

Schlüsselfaktoren und Messungen

Temperatur, pH-Wert und die Verfügbarkeit von Sauerstoff und Nährstoffen bestimmen die Wachstumsrate und die Dauer jeder Phase. Im Labor wird das Wachstum oft anhand der optischen Dichte (OD) mit einem Spektrophotometer (Trübung) oder durch Zählen der koloniebildenden Einheiten (KBE) auf einer Agarplatte gemessen. Die Kenntnis der Wachstumskurve ist für die Lebensmittelsicherheit (Vorhersage des Verderbs), die Industrie (Optimierung der Fermentation) und die Medizin (Antibiotikaforschung) von entscheidender Bedeutung.