anÁlise da reproduÇÃo e do crescimento microbiano
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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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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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
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O aumento de massa se dá praticamente pelo aumento do número de células
Fungos
Leveduras: geralmente unicelulares e apresentam-se nas formas esférica, elíptica e filamentosa.
Reprodução por brotamento
Representação matemática facilitada
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O aumento de massa se dá pelo aumento do número de células e do tamanho das células
Correlação complexa
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Fungos filamentosos: apresentam-se na forma de hifas (contínuas ou septadas), sendo o conjunto destas chamado de micélio
Reprodução por esporos, que se desenvolvem formando hifas.
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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).
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O aumento de massa se dá pelo aumento do número e do tamanho das hifas.
Correlação matemática??...
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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??!!!...
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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.
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Crisófitas
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Ulva lactrica (alface do mar)
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Tanque de cultivo de alga
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Tanques de cultivo de algas
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Efeito das condições físico-químicas sobre o crescimento
1. 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
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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
Temperaturas entre ótimo e mínimo => desaceleração do crescimento e da atividade desejada
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2. pHMínimo, 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:
- Thiobacillus thioxidans – transforma enxofre em ácido sulfúrico em pH igual a 1,0
- Vibrio comma – causador da cólera asiática, se desenvolve em pH igual a 10,0
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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
Valores entre ótimo e mínimo => desaceleração do crescimento e atividade desejada
Há casos em que os componentes do meio podem alterar os valores ótimos (p.e. presença de ácido acético)
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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
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Anaeróbios
- Fornecimento de oxigênio provoca morte celular
Ex. Clostridium, Bacilo do tétano
Facultativos
- Limitação ou ausência de oxigênio não provoca morte, porém, reduz o crescimento
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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
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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.
aw =ppo
Quanto menor a atividade de água, menor é o crescimento
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- A exigência quanto à atividade de água varia em função do tipo de microrganismo
fungos filamentosos leveduras bactérias
Exemplo: Klebsiella pneumoniae
- 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
menos exigentes mais exigentes
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Atividade de água de alguns produtos
Xenomyces bisporus e outros fungos xerofílicos
Doces, frutas secas0,700
Halobacterium, halococcus Peixe salgado0,750
Saccharomyces bailii, Penicillium Geléias0,800
Saccharomyces rouxi Salame0,850
Coccus Gram+ Presunto0,900
Bastonetes Gram+ Pão 0,950
Pseudomonas, Vibrio Água do mar0,980
Streptococcus, Escherichia Sangue humano0,995
Caulobacter, Spirillum Água pura1,000
Microrganismos que crescemProduto aw
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Consequências do crescimento
1.Alteração das características físicas do meioÀ medida que o microrganismo cresce a viscosidade e a
densidade do meio aumentam.
Repercussõesa.Dificuldade de manutenção da homogeneidadeb.Dificuldade de transferência de oxigênioc.Dificuldade de controle da temperaturad.Maior gasto de energiae.Dificuldade de coleta de amostra (para fungos
filamentosos)
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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
a.Pode ocorrer perda de meio contendo produto e células
b.Probabilidade de contaminação do ambiente e do meio
c.Probabilidade de interferência nos controles
Contornável com o emprego de anti-espumante e uso de menor volume de meio no reator
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3. Alteração do pH
Alguns metabólitos e nutrientes conferem caráter ácido ou básico ao meio.
Repercussões
a.Probabilidade de contaminação
b.Probabilidade de precipitação de componentes do meio
c.Diminuição do crescimento e/ou atividade desejada
d.Necessidade de controle
Emprego de tampão
Automático (biorreator)
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4 . Alteração da temperaturaLiberação de calor decorrente das reações exotérmicas do metabolismo.
Repercussões
a. Probabilidade de contaminação do meiob. Probabilidade de degradação do produto desejadoc. Diminuição do crescimento e/ou atividade desejadad. Necessidade de controle
Estufa ou sala de fermentação
Automático (biorreator)
Revolvimento do meio e aeração (FES)
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5. Mudança da composição do meio (exceto para processo contínuo)
Consumo de substrato e nutrientes e liberação de produto e metabólitos
Repercussões
a. Escassez de nutrientes necessários
b. Aparecimento de compostos indesejáveis (prejudiciais)
c. Esgotamento do substrato
d. Probabilidade de inibição pelo produto
Contornável com o emprego de pulsos de substrato e uso do sistema descontínuo alimentado
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6. Alterações drásticas das características físicas do meio
Sobretudo para processos com fungos filamentosos
o meio fica heterogêneo
Repercussões
a. Comprometimento da transferência de oxigênio
b. Pode inviabilizar o processo mesmo antes da exaustão do substrato
c. Impossibilidade de se manter a homogeneidade do meio
d. Impossibilidade de coleta de amostra representativa