CRESCIMENTO MICROBIANO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA RURAL CURSO:ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL DISCIPLINA: BIODINÂMICA AGRÍCOLA E AMBIENTAL CRESCIMENTO MICROBIANO Rosangela Tavares

Crescimento Microbiano Definição: é o aumento do número de células e não o aumento das dimensões. Fungos Algas Bactérias

AUMENTO DA MASSA CELULAR MULTIPLICAÇÃO CELULAR AUMENTO DE INDIVÍDUOS

FASE LAG É o tempo necessário para que o organismo se aclimate ao seu novo ambiente e comece a se dividir. (Adaptação ao novo ambiente) Xo = concentração celular no tempo t =0

Procarióticos – crescem mais rapidamente que os eucarióticos FASE LOG Durante este período as células se dividem numa taxa determinada pelo seu tempo de geração e sua habilidade ao alimento do processo. Procarióticos – crescem mais rapidamente que os eucarióticos

FASE LOG Células plenamente adaptadas; crescimento máximo; Velocidades de crescimento elevadas; tempo de geração mínimo; Consumo de substrato.

FASE ESTACIONÁRIA crescimento cessa; Término do substrato limitante; Acúmulo de produtos tóxicos; Concentração celular constante em seu valor máximo; mudança do pH; exaustão dos nutrientes.

FASE DE DECLÍNIO Redução do crescimento celular; Consumo de material intracelular ; Número de indivíduos decresce.

CRESCIMENTO MICROBIANO FATORES QUE AFETAM O CRESCIMENTO MICROBIANO

FATORES FÍSICOS FATORES QUÍMICOS Água √ Nutrientes Oxigênio √ Temperatura √ pH √ Pressão Osmótica

FATORES FÍSICOS 1- Temperatura Psicrófilos Mesófilos Termófilos Termófilos extremos

Profundezas dos oceanos e certos locais da região Ártica Psicrófilas: crescem em baixas temperaturas (-10 a 15 °C) Mesófilas: crescem em temperaturas moderadas (10 a 50 °C) Termófilas: crescem em altas temperaturas (450 a 70 °C) Termófilos extremos (68 a 110 °C) Profundezas dos oceanos e certos locais da região Ártica Degradação de alimentos, patogênicas e habitantes do solo Compostos orgânicos, mistura de fertilizantes e nascentes quentes. Hipertermófilas Áreas vulcânicas, profundezas oceânicas em regiões hidrotermais

Temperatura mínima - menor temperatura em que ocorre crescimento microbiano. Temperatura ótima - temperatura em que ocorre melhor crescimento. Temperatura máxima - maior temperatura em ocorre o crescimento microbiano

Temperatura Temperatura Mínima ótima

Fatores Físicos 2 – pH Refere-se a acidez ou a alcalinidade de uma solução.

Classificação quanto ao pH Acidófilos – são os que preferem um pH mais baixo (4,0 - 6,0). Basófilos - preferem condições ligeiramente alcalino (6,8 - 7,5) ou fortemente alcalinas (8,5 - 9,0). Maioria dos microrganismos sobrevivem em pH próximo da neutralidade (pH 6,5 – 7,5)

Classificação quanto a pressão osmótica Halófilos: necessitam de sal em uma concentração moderada; Halotolerantes: não necessitam de sal mas toleram a presença no meio; Halófilos extremos: necessitam de sal em altas concentrações; Não Halófilos: não sobrevivem em ambientes salinos.

FATORES QUÍMICOS 1 - Umidade (água) /Aeração Umidade > quantidade de microrganismos; Alta umidade = baixa aeração = microrganismos anaeróbicos; Horizonte superficial Perfil do solo

OXIGÊNIO- extremamente importante no desenvolvimento microbiano - organismos classificados em: 1. Aeróbios 2. Anaeróbios 3. Facultativos

Fatores Químicos 2 -Nutrição Microbiana MACRO - nutrientes: necessários em grande quantidade. Tem papel importante na estrutura e metabolismo. MICRO - nutrientes: necessários em quantidades mínimas. Funções enzimáticas e estruturais das biomoléculas Uma célula típica

Macro Nutrientes Carbono – elemento principal de todas as macromoléculas biológicas, corresponde a 50% do peso seco da célula bacteriana típica; Nitrogênio – importante constituinte de proteínas.• Corresponde a 12‐14% do peso seco da célula bacteriana típica; Fósforo - necessário para a síntese de ácidos nucléicos. Forma usual encontrada na natureza – íon fosfato; Enxofre – constituinte das vitaminas. Maior parte do enxofre utilizado nos processos celulares vem de fontes inorgânicas: íon sulfato e sulfeto. •

Taxa de crescimento celular (Tx) - Nº de célula/unidade de tempo. Tx = Nºcel T Tempo de geração (g) - é o tempo que uma célula origina duas células, ou seja, é o tempo de duplicação. T = tempo de crescimento n = nº de gerações dentro de um tempo de crescimento g = T n

Expressão matemática do crescimento: (Progressão geométrica do número 2) •1 2 4 8 16 32 .................................. X • 20 21 22 23 24 25 ........................ 2n

TEMPO N. DE CEL LOG DO N. DE CEL 2 0,30 1 4 0,60 1,5 8 0,90 16 1,20 2,5 32 1,50 3 64 1,81 3,5 128 2,11 256 2,41 4,5 512 2,71 5 1024 3,01 5,5 2048 3,31 6 4096 3,61 6,5 8192 3,91 7 16384 4,21 7,5 32768 4,51 65536 4,81 8,5 131072 5,11 9 262144 5,42 9,5 524288 5,72 10 1048576 6,02

Exemplo 1: Considere que foi adicionada em um meio de cultura uma amostra com 10 células/ml de um determinado microorganismo. Após 24 horas foram medidos 320 células/ml desse microorganismo. Qual o tempo de geração?

Qual a taxa de crescimento, em cél/min ? Tx = (320-10)/ (24*60) = 0,2 cel/min.

Exemplo 2: Considere que foi adicionada em um meio de cultura uma amostra com 10 células/ml de um determinado microorganismo. Qual o número de celulas após 24 horas, se o tempo de geração for de 6 horas? Qual a taxa de crescimento microbiano?

Tempo geração: É variável para os diferentes organismos e dependente de fatores genéticos e nutricionais e ambientais

Exemplo 3: Calcular o tempo de geração de uma cultura cuja população celular inicial era de 103 celulas, atingindo o ponto máximo do crescimento em 72 horas e após 5 gerações. Nesse caso qual a taxa de crescimento?