Quantificação da cinética de crescimento

Apresentação em tema: "Quantificação da cinética de crescimento"— Transcrição da apresentação:

1 Quantificação da cinética de crescimento
Construção de modelos para representar o crescimento Dificuldade: estrutura e segregação das células Os modelos podem ser: Estruturados e segregados Estruturados e não segregados Não-estruturados e segregados Não-estruturados e não segregados

2 Modelos não-estruturados e não segregados para a velocidade específica de crescimento
Crescimento limitado pelo substrato Assume que apenas uma espécie química, o substrato, é o limitador da velocidade de crescimento (cinética de saturação), ou seja, mudanças nas concentrações de outros nutrientes não tem efeito sobre o crescimento.

3 Semelhante à cinética de Michaelis-Menten para reações enzimáticas, a cinética de crescimento pode ser descrita pela equação de Monod: Obs.: Modelo não leva em consideração o efeito inibidor por substrato, produto ou compostos tóxicos.

4 Concentração de glicose (µmol/L)
Velocidade de crescimento (h-1) Efeito da concentração de nutriente sobre a velocidade específica de crescimento de E. coli (Stanier et al., 1986).

5 Para S >> KS Para demais valores de S Para S << KS
Concentração de glicose (µmol/L) Velocidade de crescimento (h-1) Para S >> KS Para demais valores de S Para S << KS

6 Outros modelos:

7 2. Crescimento com inibição
2.1 Inibição pelo substrato Para S << KI,S (?)

8 A inibição pelo substrato também pode ser competitiva ou não competitiva, a exemplo da inibição enzimática. Para inibição competitiva:

9 Para inibição não competitiva:
Para KS << KI,S

10 2.2 Inibição pelo produto Para inibição competitiva: Para inibição não competitiva:

11 2.3 Inibição por compostos tóxicos
Para inibição competitiva: Para inibição não competitiva:

12 Para inibição acompetitiva:
Em alguns casos os compostos inibidores podem inativar ou mesmo matar as células. Assim, a expressão para a velocidade específica de crescimento quando ocorre morte é: Onde k’d é a constante de velocidade de morte

13 Exercício 1 Uma fermentação descontínua, com uma bactéria aeróbia crescendo em metanol, forneceu os seguintes resultados: Tempo (h) X (g/L) S (g/L) 0,20 9,23 2 0,211 9,21 4 0,305 9,07 8 0,98 8,03 10 1,77 6,80 12 3,20 4,60 14 5,60 0,92 16 6,15 0,077 18 6,20

14 Calcular: Velocidade específica de crescimento máxima (µm) Fator de conversão de substrato em célula (YX/S) O tempo de duplicação da massa celular (tg) Constante de saturação (KS) Velocidade específica de crescimento no tempo igual a 10h

15 Exercício 2 O crescimento de uma população microbiana é uma função do pH e é dado pela seguinte equação: a. Com um dado conjunto de dados experimentais (X e S em função do tempo) descreva como se poderia determinar as constantes µm, KS e k1; b. Como seria a variação do duplo recíproco (1/µ em função de 1/S) com o pH (ou concentração de H+)?