BioprocessosBioprocessosAula 2Aula 2

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LagLag::

Período variável, onde ainda não há um aumento significativo da população. Ao contrário, é um período onde o número de organismos permanece praticamente inalterado. Esta fase é apenas observada quando o inóculo inicial é proveniente de culturas mais antigas.

A fase lag ocorre porque as células de fase estacionária encontram-se debilitadas de várias coenzimas essenciais e/ou outros constituintes celulares necessários à absorção dos nutrientes presentes no meio.

A fase lag também é observada quando as células sofrem traumas físicos (choque térmico, radiações) ou químicos (produtos tóxicos), ou quando são transferidas de um meio rico para outro de composição mais pobre, devido a necessidade de síntese de várias enzimas. Assim, durante este período observa-se um aumento na quantidade de proteínas e no tamanho celular.

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Fase de aceleração

Fase de desaceleração

Log ou exponencial:

Nesta etapa, as células estão plenamente adaptadas, absorvendo os nutrientes, sintetizando seus constituintes, crescendo e se duplicando.

Deve ser levado em conta também que neste momento, a quantidade de produtos finais de metabolismo ainda é pequena.

A taxa de crescimento exponencial é variável, de acordo

com o tempo de geração do organismo em questão. Geralmente, procariotos crescem mais rapidamente que eucariotos. Nesta fase são realizadas as medidas de tempo de geração.

Geralmente, ao final da fase log, as bactérias passam a apresentar fenótipos novos, decorrentes do processo de comunicação denominado "quorum sensing".

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Estacionária:

Nesta fase, os nutrientes estão escasseando (limitante) e os produtos tóxicos estão tornando-se mais abundantes.

Nesta etapa não há um crescimento líquido da população, ou seja, o número de células que se divide é equivalente ao número de células que morrem.

Na fase estacionária que são sintetizados vários metabólitos secundários, que incluem antibióticos e algumas enzimas.

Nesta etapa ocorre também a esporulação das bactérias..

Esporulação

Declínio: A maioria das células está em processo de morte, embora

outras ainda estejam se dividindo.

A contagem total permanece relativamente constante, enquanto a de viáveis cai lentamente. Em alguns casos há a lise celular.

Efeito dos fatores ambientais no Efeito dos fatores ambientais no crescimentocrescimento

O crescimento dos micro-organismos é O crescimento dos micro-organismos é grandemente afetado pelas condições grandemente afetado pelas condições físicas e químicasfísicas e químicas do ambiente onde se do ambiente onde se encontram, sendo que estas podem influir encontram, sendo que estas podem influir positivamente ou negativamente de acordo positivamente ou negativamente de acordo com o micro-organismo em questão. com o micro-organismo em questão.

TemperaturaTemperatura::

Corresponde a um dos Corresponde a um dos principais principais fatores fatores ambientais que influenciam o desenvolvimento ambientais que influenciam o desenvolvimento bacteriano. bacteriano.

A medida que há um aumento da temperatura, as A medida que há um aumento da temperatura, as reações químicas e reações químicas e enzimáticasenzimáticas na célula na célula tendem a tornar-se mais rápidas, acelerando a tendem a tornar-se mais rápidas, acelerando a taxa de crescimento.taxa de crescimento.

Entretanto, em determinadas temperaturas Entretanto, em determinadas temperaturas inicia-se o processo de inicia-se o processo de desnaturaçãodesnaturação de de proteínas e ácidos nucléicos, inviabilizando a proteínas e ácidos nucléicos, inviabilizando a sobrevivência celular sobrevivência celular

Tecnologia das FermentaçõesTecnologia das Fermentações

pH:

Os ambientes naturais tem uma faixa de pH de 5 a 9, o que comporta o crescimento de diferentes tipos de microrganismos.

Bactérias - faixa entre 7, com algumas acidófilas (Thiobacillus de 0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e 3,5) e outras alcalifílicas (Bacillus e Archaea).

Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5).

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Tensão de O2Tensão de O2:: Extremamente importante no desenvolvimento, Extremamente importante no desenvolvimento,

uma vez que os micro-organismos comportam-se uma vez que os micro-organismos comportam-se

de forma bastante distinta, sendo classificados de forma bastante distinta, sendo classificados

como como aeróbios, anaeróbios estritos, aeróbios, anaeróbios estritos,

anaeróbios facultativos, microaerófilos e anaeróbios facultativos, microaerófilos e

anaeróbios aerotolerantesanaeróbios aerotolerantes

Crescimento Populacional:

É definido como o aumento do número, ou da massa microbiana.

A taxa de crescimento é a variação no número ou massa por unidade de tempo.

O tempo de geração é o intervalo de tempo necessário para que uma célula se duplique.

O tempo de geração é variável para os diferentes organismos, podendo ser de 10 a 20 minutos até dias, sendo que em muitos dos organismos conhecidos, este varia de 1 a 3 horas.

O tempo de geração pode ser calculado quando uma cultura encontra-se em fase exponencial, pela fórmula abaixo:

N=No.2n, onde N= número final de células, No= número inicial de células, n= número de

gerações.

n= log(N) - log(No)/0.301g = t/n , onde g= tempo de geração, t= tempo de crescimento e n= determinado acima.

Medidas do crescimento Medidas do crescimento MicrobianoMicrobiano

O crescimento dos micro-organismos O crescimento dos micro-organismos pode ser mensurado por diferentes pode ser mensurado por diferentes

técnicas, tais como pelo técnicas, tais como pelo acompanhamento da variação no acompanhamento da variação no númeronúmero ou ou peso de célulaspeso de células..

Contagem total de células: Esta metodologia envolve a contagem direta das células

em um microscópio, utilizando-se câmaras de contagem. A contagem direta é uma técnica rápida, mas tem como principais limitações a impossibilidade de distinção entre células vivas e mortas (o que pode ser contornado pelo uso de corantes vitais, para leveduras) e contagens errôneas, devido às pequenas dimensões de algumas células, ou pela formação de agregados celulares.

Contagem de viáveis:

Procedimento também conhecido como contagem em placa, que estima o número de células viáveis em uma amostra.

Esta metodologia envolve a coleta de alíquotas de uma cultura microbiana em diferentes tempos de crescimento, as quais são então inoculadas em meio sólido.

Após a incubação dos meios, o número de colônias é contado.

Como uma colônia normalmente é originada a partir de um organismo, o total de colônias que se desenvolvem no meio corresponde ao número de células viáveis presentes na alíquota analisada.

Massa de células:

Pode ser determinada a partir da estimativa do peso seco ou do peso úmido de uma cultura. Este tipo de procedimento é realizado quando não é necessário determinar o número preciso de micro-organismos presentes.

Peso seco: Muito utilizado na quantificação de fungos, onde o micélio é retirado da cultura, lavado e transferido para um frasco e submetido à secagem. Realizam-se então sucessivas pesagens, até o momento onde não observa-se mais variações.

Este procedimento pode também ser realizado centrifugando-se a cultura e pesando o sedimento, ou então secando-o e depois pesando.

Turbidimetria:

Quantificação em espectrofotômetro ou colorímetro a 660 nm, uma vez que neste comprimento de onda, a cor geralmente parda dos meios de cultura não interfere com os resultados.

Tal metodologia requer a confecção de uma curva padrão. Embora a análise turbidimétrica seja menos sensível, é de rápida e fácil execução.

Entretanto, não permite a determinação de células viáveis *(corantes vitais).

Análises químicasAnálises químicas::

A partir da quantificação de proteínas ou A partir da quantificação de proteínas ou

de nitrogênio, ou por meio da análise de de nitrogênio, ou por meio da análise de diferentes atividades diferentes atividades metabólicasmetabólicas..