ANÁLISE DA REPRODUÇÃO E DO CRESCIMENTO MICROBIANO

1. ANÁLISE DA REPRODUÇÃO E DO CRESCIMENTO MICROBIANO -         Tipos de reprodução Bactérias: apresentam-se nas formas esférica, cilíndrica e espiralada Reprodução por divisão binária simples: uma célula  duas células filhas iguais

3. O aumento de massa se dá praticamente pelo aumento do número de células Representação matemática facilitada • Fungos • Leveduras: geralmente unicelulares e apresentam-se nas formas esférica, elíptica e filamentosa. • Reprodução por brotamento

4. O aumento de massa se dá pelo aumento do número de células e do tamanho das células Correlação complexa

5. Fungosfilamentosos: apresentam-se na forma de hifas (contínuas ou septadas), sendo o conjunto destas chamado de micélio Reprodução por esporos, que se desenvolvem formando hifas.

6. Imagem de microscopia de varredura eletrônica (cores adicionadas) de micélio fúngico com as hifas (verde), esporângio (laranja) e esporos (azul), Penicillium sp. (aumento de 1560 x).

7. O aumento de massa se dá pelo aumento do número e do tamanho das hifas. Correlação matemática??...

8. Vírus Material genético envolvido por proteína. Reprodução por replicação do DNA ou RNA pela células hospedeira (infectada) Aumento de massa se dá pelo aumento do número de indivíduos. Correlação matemática??!!!...

9. Algas Organismos unicelulares ou multicelulares Reprodução assexuada: divisão binária (unicelulares) ou fragmentação do talo (multice-lulares) Reprodução sexuada (maioria): células maduras se fundem, formando um zigoto diplóide que se divide por meiose, formando quatro novos organismos haplóides.

10. Crisófitas

11. Ulvalactrica (alface do mar)

12. Tanque de cultivo de alga

13. Tanques de cultivo de algas

15. Efeito das condições físico-químicas sobre o crescimento • Temperatura Mínima, máxima e ótima p/ crescimento p/ atividade desejada Classificação: Termófilos – ótimo em torno de 60 oC Criófilos – ótimo em torno de 40 oC Mesófilos – ótimo entre 20 e 40 oC

16. Temperaturas entre ótimo e mínimo => desaceleração do crescimento e da atividade desejada Temperaturas abaixo da mínima => cessação do crescimento e da atividade desejada Temperaturas entre ótimo e máxima => desaceleração do crescimento e da atividade desejada Temperaturas acima da máxima => cessação do crescimento e da atividade desejada ==> célula morre

17. 2. pH Mínimo, máximo e ótimo p/ crescimento p/ atividade desejada Geralmente os valores ótimos de pH, para crescimento, estão em torno da neutralidade. Para processos fermentativos, em torno de 5,0. • Exemplos de casos extremos: • Thiobacillusthioxidans – transforma enxofre em ácido sulfúrico em pH igual a 1,0 • Vibriocomma – causador da cólera asiática, se desenvolve em pH igual a 10,0

18. Valores entre ótimo e mínimo => desaceleração do crescimento e atividade desejada Valores entre ótimo e máximo => desaceleração do crescimento e atividade desejada Valores acima do máximo e abaixo do mínimo => cessação do crescimento e da atividade desejada, podendo ocorrer morte celular Há casos em que os componentes do meio podem alterar os valores ótimos (p.e. presença de ácido acético)

19. 3. Aeração Microrganismos aeróbios, anaeróbios e facultativos Aeróbios - Quanto mais aeração, mais crescimento (e vice-versa) • Porém, existe um valor mínimo de concentração de oxigênio dissolvido abaixo do qual há cessação do crescimento e da atividade desejada (célula morre) • Em excesso (aeração muito intensa) o oxigênio pode ser tóxico para a célula • Em fermentador, a aeração pode provocar excesso de espuma

20. Facultativos - Limitação ou ausência de oxigênio não provoca morte, porém, reduz o crescimento • Anaeróbios • Fornecimento de oxigênio provoca morte celular • Ex. Clostridium, Bacilo do tétano

21. 4. Agitação - Promove aeração ( agitação => incorporação de O2) - Favorece crescimento de aeróbios e facultativos - Promove homogeneização do meio - Facilita dispersão de metabólitos • 5. Atividade de água(aW) • Expressa a quantidade de água disponível para ser utilizada pelas células

22. A atividade de água, geralmente designada por aw, é a pressão de vapor em equilíbrio com o material ou solução (p) dividida pela pressão de vapor da água pura (po), à mesma temperatura. Varia, portanto, de 0 a 1. p aw = po Quanto menor a atividade de água, menor é o crescimento

23. Exemplo: Klebsiellapneumoniae • Redução de 50% do valor de µmáx em aW = 0,985 • Abaixo de 0,975 apresenta apenas 10% do valor de µmáx observado em condições ótimas • A exigência quanto à atividade de água varia em função do tipo de microrganismo fungos filamentosos leveduras bactérias menos exigentes mais exigentes

24. aw Produto Microrganismos que crescem 1,000 Água pura Caulobacter, Spirillum 0,995 Sangue humano Streptococcus, Escherichia 0,980 Água do mar Pseudomonas, Vibrio 0,950 Pão Bastonetes Gram+ 0,900 Presunto Coccus Gram+ 0,850 Salame Saccharomyces rouxi 0,800 Geléias Saccharomyces bailii, Penicillium 0,750 Peixe salgado Halobacterium, halococcus 0,700 Doces, frutas secas Xenomyces bisporus e outros fungos xerofílicos Atividade de água de alguns produtos

25. Consequências do crescimento • Alteração das características físicas do meio À medida que o microrganismo cresce a viscosidade e a densidade do meio aumentam. Repercussões • Dificuldade de manutenção da homogeneidade • Dificuldade de transferência de oxigênio • Dificuldade de controle da temperatura • Maior gasto de energia • Dificuldade de coleta de amostra (para fungos filamentosos)

26. 2. Formação de espuma Processos aerados: A espuma é produzida pela agitação e pela aeração Processos não aerados: A espuma é produzida pelos gases liberados durante o crescimento do microrganismo Repercussões • Pode ocorrer perda de meio contendo produto e células • Probabilidade de contaminação do ambiente e do meio • Probabilidade de interferência nos controles Contornável com o emprego de anti-espumante e uso de menor volume de meio no reator

27. 3. Alteração do pH Alguns metabólitos e nutrientes conferem caráter ácido ou básico ao meio. Repercussões • Probabilidade de contaminação • Probabilidade de precipitação de componentes do meio • Diminuição do crescimento e/ou atividade desejada • Necessidade de controle Emprego de tampão Automático (biorreator)

28. 4 . Alteração da temperatura Liberação de calor decorrente das reações exotérmicas do metabolismo. Repercussões • Probabilidade de contaminação do meio • Probabilidade de degradação do produto desejado • Diminuição do crescimento e/ou atividade desejada • Necessidade de controle Estufa ou sala de fermentação Automático (biorreator) Revolvimento do meio e aeração (FES)

29. 5. Mudança da composição do meio (exceto para processo contínuo) Consumo de substrato e nutrientes e liberação de produto e metabólitos Repercussões • Escassez de nutrientes necessários • Aparecimento de compostos indesejáveis (prejudiciais) • Esgotamento do substrato • Probabilidade de inibição pelo produto Contornável com o emprego de pulsos de substrato e uso do sistema descontínuo alimentado

30. 6. Alterações drásticas das características físicas do meio Sobretudo para processos com fungos filamentosos o meio fica heterogêneo Repercussões • Comprometimento da transferência de oxigênio • Pode inviabilizar o processo mesmo antes da exaustão do substrato • Impossibilidade de se manter a homogeneidade do meio • Impossibilidade de coleta de amostra representativa