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输入计算

数学公式

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结果

世代(倍增)时间
10.066
分钟/世代
世代数(n) 5.96
生长速率 0.09934 generations/min

什么是世代时间?

世代时间(也称倍增时间)是指一群正在分裂的细胞——通常是细菌——数量翻一番所需要的时间。在指数生长阶段,每经过一个世代,细胞总数就会翻倍。测算翻倍所需的时间,是微生物学、食品安全和生物技术领域刻画微生物生长速率的基本方法。

细菌细胞分阶段分裂:从1个到2个、2个到4个、4个到8个
世代时间是种群数量翻倍所需的时间间隔。

如何使用本计算器

请依次输入经过的总时间(单位:分钟)、该时间段开始时的初始细胞数(\(N_0\))以及结束时的最终细胞数(\(N_t\))。计算器会给出以分钟为单位的世代时间、期间发生的世代数,以及以"每分钟世代数"表示的生长速率。

公式详解

世代数为 $$n = 3.3 \times \log_{10}\!\left(\dfrac{N_t}{N_0}\right)$$ 其中的系数 \(3.3\) 来自 \(1/\log_{10}(2) \approx 3.322\),它的作用是把以 10 为底的对数换算成倍增次数(即以 2 为底的对数)。世代时间就是总时间除以世代数:$$g = \dfrac{t}{n} = \dfrac{t}{3.3 \times \log_{10}\!\left(\dfrac{N_t}{N_0}\right)}$$

细胞数量随时间变化的指数增长曲线,并标出倍增间隔
细胞数量呈指数增长,每一代种群都翻一倍。

实例演算

假设某培养物在 60 分钟内由 1,000 个细胞增长到 64,000 个细胞。此时比值 \(N_t/N_0 = 64\),而 \(\log_{10}(64) \approx 1.806\)。世代数为 \(3.3 \times 1.806 \approx 5.96\),与实际的 6 次倍增非常接近(\(1{,}000 \to 64{,}000 = \times 64 = 2^6\))。世代时间 $$g = \dfrac{60}{5.96} \approx 10.07 \text{ 分钟/世代}$$

常见问题

为什么用 3.3 而不是 3.322?为方便起见,许多教科书把 \(1/\log_{10}(2)\) 取近似值 \(3.3\)。本计算器同样采用 \(3.3\),以与标准教科书公式保持一致,这会带来极小的误差。

如果 N₀ 等于 Nₜ 怎么办?如果没有发生生长,\(\log_{10}(1) = 0\),世代时间就无法定义(分母为零),因此结果会显示为零。

可以使用任意时间单位吗?可以——世代时间的单位与你为 \(t\) 输入的时间单位相同。细菌通常以分钟为单位,但换成小时或天也同样适用。

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