Crescimento Microbiano

1. Crescimento Microbiano

2. 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

3. Crescimento Microbiano • Fonte de carbono • Energia • Aceptor de elétrons • Doador de elétrons • H2O

4. 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

5. Grupos nutricionais • Fotoautotróficos: luz é energia para sintetizar ATP, e CO2é 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

6. 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

7. 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

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

10. aeróbios anaeróbios anaeróbios microaerófilos anaeróbios obrigatórios obrigatórios facultativos aerotolerantes

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

12. 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

18. 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

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

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

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

23. Lago Hamara, Wadi El Natroun, Egito Na2Co3

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

25. 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

26. Crescimento microbiano

27. 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

30. 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

31. Crescimento microbiano • 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)

32. Crescimento microbiano • 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)

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

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

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

36. Medidas do crescimento Contagem dos viáveis

37. Contagem dos viáveis utilizando a técnica das diluições em série

38. Medidas do crescimento • Medidas indiretas • Turbidez