Crescimento Microbiano

Introdução Aumento em tamanho da população Aumento no número de células Aumento da massa celular Duplicação Fissão binária Tempo de geração Curva do crescimento microbiano

Crescimento Microbiano Fonte de carbono Energia Aceptor de elétrons Doador de elétrons H2O

Crescimento Microbiano Nutrientes orgânicos: aminoácidos, vitaminas, purinas e pirimidinas Nutrientes inorgânicos: macro e micro Condições ambientais: pH, temperatura, potencial hídrico, condutividade, pressão, potencial redox, superfície para crescimento

Grupos nutricionais Fotoautotróficos: luz é energia para sintetizar ATP, e CO2 é fonte de C para sintetizar compostos orgânicos (bactérias fotossintéticas, cianobactérias, algas, etc.) Fotoheterotróficos: luz é energia para sintetizar ATP, mas o C é obtido em formas orgânicas mais complexas

Grupos nutricionais Quimioautotróficos: energia obtida pela oxidação de compostos inorgânicos como H2S, NH3, e Fe2+, e CO2 como fonte de C (bactérias que oxidam S, bactérias nitrificadoras, bactérias que oxidam H2, bactérias que oxidam Fe) Quimioheterotróficos: energia e C obtidos de moléculas orgânicas complexas

Fatores que afetam o crescimento Fatores químicos: pH: neutrófilos – pH ≈ 7.0 acidófilos – pH < 7.0 alcalófilos – pH > 7.0 Importância: Atividade enzimática Conformação protéica Disponibilidade de metais e elementos orgânicos

Fatores que afetam o crescimento Fatores químicos: O2: Aeróbicos obrigatórios Anaeróbicos obrigatórios Anaeróbicos facultativos Microaerófilos Aerotolerantes Importância: Respiração Reações de óxido-redução Atividade enzimática

aeróbios anaeróbios anaeróbios microaerófilos anaeróbios obrigatórios obrigatórios facultativos aerotolerantes

Fatores que afetam o crescimento Fatores químicos: Capacidade de troca de íons: Importância: Disponibilidade de nutrientes Ligações substrato-microrganismo Defesa Atração de íons

Fatores que afetam o crescimento Fatores físicos: Temperatura: Psicrófilos: - 5 C a 20 C Mesófilos: 20 C a 50 C Termófilos: 50 C a 80 C Termófilos extremos: acima de 80 C Importância: Respostas enzimáticas Respostas a choques térmicos Razão de crescimento

Fatores que afetam o crescimento Estratégias de adaptação às altas temperaturas membranas ácidos graxos proteínas tipo de aminoácido velocidade de renovação das células Taq polimerase (Thermus aquaticus) ácidos nucléicos maior concentração de C≡G

Fatores que afetam o crescimento Fatores físicos: Pressão osmótica (NaCl): Halotolerantes Halófilos Halófilos extremos Pressão hidrostática Barotolerantes Barófilos

Halofílicas extremas Habitat de Archaea: Great Salt Lake, Utah, EUA

Halofílicas extremas Evaporadores na Baía de São Francisco, Califórnia, EUA

Lago Hamara, Wadi El Natroun, Egito Na2Co3

Fatores que afetam o crescimento Fatores físicos: Textura do substrato Estrutura do substrato Porosidade do substrato Agregação do substrato Água do substrato

Fatores que afetam o crescimento Fatores biológicos: Fauna e o substrato Ingestão Ciclagem de nutrientes Composição da comunidade Interações microbianas Neutralismo Comensalismo Sinergismo Mutualismo Biodisponibilidade Adsorção Solubilidade Especiação química Competição Amensalismo/Antagonismo Parasitismo Predação

Crescimento microbiano

Crescimento microbiano Expressão matemática do crescimento progressão geométrica do número 2: 1 2 4 8 16 32 ......... X 2º 21 22 23 24 25 ......... 2n

Crescimento microbiano Tempo de geração: tempo necessário para a divisão das células depende da espécie e das condições de crescimento g = t/n, onde: g = tempo de geração t = tempo de crescimento n = número de gerações dentro de um tempo t de crescimento

Crescimento microbiano população final (N) = N0 x 2n (1) A relação entre o número de células e de gerações pode ser expressa em uma série de equações matemáticas: sendo a população inicial = N0 1ạ geração = 2N0 2ạ geração = 2 x 2N0 = 22 x N0 3ạ geração = 2 x 22N0 = 23N0 nạ geração = 2nN0 população final (N) = N0 x 2n (1)

Crescimento microbiano população final (N) = N0 x 2n (1) A relação entre o número de células e de gerações pode ser expressa em uma série de equações matemáticas: sendo a população inicial = 10 1ạ geração = 2 10 = 2 2ạ geração = 2 x 2 10 = 22 x 10 = 4 3ạ geração = 2 x 22 10 = 23 10 = 8 nạ geração = 2nN0 população final (N) = N0 x 2n (1)

Curva de crescimento Microbiano Fases de crescimento: lag, exponencial (log), estacionária, declínio

Medidas do crescimento Medidas diretas Contagem de células totais Câmaras de Petroff-Hausser e de Neubauer Contagem dos viáveis

Medidas do crescimento Contagem microscópica direta: Câmara de Petroff-Huasser

Medidas do crescimento Contagem dos viáveis

Contagem dos viáveis utilizando a técnica das diluições em série

Medidas do crescimento Medidas indiretas Turbidez