홍라이프 계산기세포 배가 시간 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
배가 시간은 지수 성장기에 세포 수가 두 배가 되는 데 걸리는 시간입니다. 세포 배양에서는 계대 주기와 실험 일정을 정하고, 세포주나 배양 조건을 비교하고, 오염이나 노화 같은 문제를 알아차리는 데 씁니다. 이 계산기는 두 시점의 세포 수와 그 사이 시간으로 배가 시간, 비성장 속도, 배가 횟수를 구합니다.
계산 방법
- 배가 시간 Td = t × ln 2 ÷ ln(N ÷ N₀)
- 성장 속도 r = ln(N ÷ N₀) ÷ t(단위 1/h)
- 배가 횟수 = log₂(N ÷ N₀)
N₀는 처음 세포 수, N은 나중 세포 수, t는 경과 시간(h)입니다. 두 값의 기준만 같다면 전체 세포 수든 농도든 상관없습니다.
원리
지수 성장에서는 모든 세포가 같은 평균 속도로 분열하므로 N = N₀ × e^(rt), 또는 N = N₀ × 2^(t/Td)로 나타낼 수 있습니다. 양변에 로그를 취하면 r = ln(N/N₀)/t가 되고, N/N₀가 2가 되는 시간이 배가 시간이므로 Td = ln 2 ÷ r입니다. 배가 횟수는 몇 번 두 배가 되었는지를 센 값으로, 8배 증가는 2³이므로 세 번입니다. 이 모델은 지연기, 접촉 억제, 영양 고갈 없이 구간 전체에서 일정하게 자란다고 가정합니다.
예제 풀이
- 입력값: N₀ = 1 × 10⁵개, N = 8 × 10⁵개, t = 72 h입니다.
- 증가 배수 N/N₀ = 8이고 ln 8 = 2.0794입니다.
- Td = 72 × 0.6931 ÷ 2.0794 = 24 h입니다.
- r = 2.0794 ÷ 72 = 0.02888 /h입니다.
- 배가 횟수 = log₂ 8 = 3회입니다.
| 나중 세포 수 | 배가시간 (h) |
|---|---|
| 200,000 | 72 |
| 400,000 | 36 |
| 600,000 | 27.85340212 |
| 800,000 | 24 |
| 1e+06 | 21.67415969 |
| 1.2e+06 | 20.08389209 |
| 1.6e+06 | 18 |
결과 해석
배가 시간이 짧을수록 빨리 자랍니다. 흔히 쓰는 포유류 세포주는 좋은 조건에서 대략 하루에서 이틀 사이에 두 배가 되고, 대장균 같은 세균은 영양이 풍부한 배지에서 약 20분 만에 두 배가 되기도 합니다. 계대를 거듭할수록 배가 시간이 길어지면 스트레스, 과밀, 혈청 문제, 오염을 의심해 볼 수 있습니다. 같은 방법으로 세고 지수 성장기에 측정한 값끼리만 비교하시기 바랍니다.
흔한 실수
- 접종 직후의 지연기를 포함해 성장이 느리게 보이는 경우
- 배양이 이미 가득 찬 뒤의 세포 수를 쓰는 경우
- 생존율이 낮은데 살아 있는 세포가 아닌 전체 세포를 세는 경우
- 시간 칸에 일과 시간을 섞어 넣는 경우
자주 묻는 질문
집단 배가 수준과 배가 시간은 같은 개념인가요?
아닙니다. 집단 배가 수준은 배양을 시작한 뒤 누적된 배가 횟수이고, 배가 시간은 한 번 두 배가 되는 데 걸리는 시간입니다.
전체 세포 수 대신 세포 농도를 써도 되나요?
배양 부피나 면적이 변하지 않았다면 N/N₀ 비가 같으므로 써도 됩니다.
성장 속도를 배가 시간으로 바꾸려면 어떻게 하나요?
Td = ln 2 ÷ r = 0.693 ÷ r입니다. r = 0.0289 /h이면 24시간입니다.
출처: Freshney, R. I., Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique and Specialized Applications (Wiley) · Monod, J. (1949), Annual Review of Microbiology 3, 371–394