Crescimento Microbiano Flashcards
Crescimento Microbiano
Refere-se ao aumento do número de bactérias e não a um aumento no tamanho das células individuais.
Pode ser observado em um gráfico exponencial semilogarítmico. A utilização da aritmética não é correta. O tempo necessário para uma célula se dividir (e a sua população duplicar) é chamado de tempo de geração (que varia entre os organismos e com as condições ambientais)
g=t/n
g (ou Td) é um intervalo em que gerações são produzidas, é o tempo de duplicação (ou tempo de geração), que é calculado dividindo o tempo do crescimento exponencial pelo número de gerações que ocorreram nesse período
N=N0x2^n
N é o número de células finais, N0 representa o número de células iniciais e n é o número de gerações que ocorreram durante o período de crescimento exponencial
Passando a equação para a forma logarítmica, tem-se N=3,3(logN-logN0)
Taxa específica de crescimento (μ)
É o número de gerações que ocorrem por unidade de tempo numa população em fase exponencial. É calculado pelo declive da reta ou pelo tempo de duplicação -» μ=ln2/Td
Crescimento em sistema fechado (Batch ou descontínuo)
Não é reposto um meio de cultura durante o crescimento.
Fases:
1. Fase lag
2. Fase exponencial
3. Fase estacionária
4. Fase de morte
O tempo de duplicação depende da espécie, condições físicas de incubação e disponibilidade de nutrientes (composição do meio de cultura)
Crescimento em sistema fechado (Batch ou descontínuo) — Fase Lag
As células estão a se prepararem para utilizar os nutrientes disponíveis. Há intensa atividade de preparação, mas sem aumento da população
Crescimento em sistema fechado (Batch ou descontínuo) — Fase Exponencial
Já exprimiram todas as enzimas, logo estão a crescer em situações ótimas de acordo com as condições oferecidas. Há um aumento exponencial da população
Crescimento em sistema fechado (Batch ou descontínuo) — Fase Estacionária (desaceleração)
Os nutrientes já não estão disponíveis, além disso, durante o metabolismo estão a secretar produtos metabólicos que podem ser tóxicos.
Estão mais em modo de sobrevivência do que de crescimento. É um período de equilíbrio já que as mortes microbianas são equilibradas pela produção de novas células.
Crescimento em sistema fechado (Batch ou descontínuo) — Fase de Morte
A população se reduz numa taxa logarítmica
Diferença de tempo de crescimento entre Escherichia coli (Td=12,5 min) e Mycobacterium tuberculosis (Td=13 - 15 horas)
Esse tempo tão grande de diferença dá-se devido ao Mycobacterium ter na parede uma camada de lípidos, formando mais difícil a entrada de nutrientes na célula. Além disso, a célula necessita de muita energia nessa biossíntese
Coeficiente de rendimento (Y)
É a relação da biomassa para o produto
Efeito de nutriente limitante
É aquele que influencia a taxa específica de crescimento e a taxa de biomassa produzida
Sistema aberto (contínuo)
O sistema contínuo permite que a célula esteja sempre em fase exponencial, eliminando a fase lag. Para isso, prepara-se um pré inóculo – põem-se as células pra crescerem no mesmo meio de cultura, 18-24h antes.
Quando se retira do pré inóculo e passa para a cultura, o que se faz é eliminar a fase lag, pois elas já sintetizaram as enzimas necessárias
Para mantê-las nessa fase, introduz-se mais meio (adição contínua de meio). Para manter no steady-state (em equilíbrio), tem-se que retirar meio de cultura também.
Este sistema é utilizado, por exemplo, para produção de antibióticos, pois determina as melhores condições fisiológicas para o nosso alvo.
μ(taxa que é produzida a biomassa) = taxa que se forma - taxa que é retirada
Taxa de diluição (num sistema aberto)
→ Sobrevivência = células utilizam energia para manutenção. O número de células mantém-se constante
→ Crescimento =utilização da energia para multiplicação. Há aumento no número de células (biomassa)
Fatores que influenciam o crescimento
Um fator pode ser obrigatório (estrito), caso a condição seja necessária para o crescimento, ou pode ser facultativo, caso o microrganismo consiga crescer, mas não a exija.
Fatores que influenciam o crescimento — pH
A maioria das bactérias cresce melhor numa faixa de pH perto da neutralidade, entre 6,5 e 7,5.
Poucas bactérias crescem num pH ácido, esse é a razão pela qual alguns alimentos são protegidos da deterioração pelos ácidos produzidos pela fermentação bacteriana. No entanto, algumas bactérias, chamadas de acidófilas, são resistentes à acidez. Os fungos e as leveduras normalmente crescem em pH entre 5 e 6
Quando as bactérias são cultivadas em laboratório, elas com frequência produzem ácidos que podem interferir no seu próprio crescimento. Para manter o pH apropriado, tampões químicos são incluídos no meio de cultura
Fatores que influenciam o crescimento — Temperatura
A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideias para os seres humanos. Contudo, certas bactérias são capazes de crescer em temperaturas extremas. Os microrganismos são divididos em três grupos com base na faixa ideal de temperatura:
- psicrófilos: crescem em baixas temperaturas (4-10º)
- mesófilos: crescem em temperaturas moderadas (37-39º)
- termófilos: crescem em altas temperaturas (55-60º)
- hipertermófilos: crescem em temperaturas extremamente altas (80-95( ou 98)º)
-psicrotrófico: microrganismo mesófilo, mas tem a capacidade de crescer a baixas temperaturas (ex: bactéria Lsiteria monocytogenes)
Fatores que influenciam o crescimento — Pressão osmótica
Os microrganismos obtêm a maioria dos seus nutrientes da água presente no seu meio ambiente. Pressões osmóticas elevadas têm como efeito remover a água necessária para célula. Quando uma célula microbiana está numa solução hipertónica, a água atravessa a membrana celular para o meio, causando plasmólise, inibindo o seu crescimento. Se a pressão for anormalmente baixa, em ambiente hipotónico, pode ocorrer lise celular
- halotolerante: 1,5-3% de sal
- halófilo: bactérias marinhas, até 7,5% de sal
- halófilo extremo: 15-30%
- xerófilos: crescem na ausência da atividade da água
- osmotolerante: sobrevivem em condições moderadas a elevadas de açúcar
Fatores que influenciam o crescimento — Oxigénio
- Aeróbios obrigatórios: requerem da utilização de oxigénio para viver, produzem mais energia a partir dos nutrientes que os microrganismo que nao utilizam oxigénio
- Aeróbios facultativos: conseguem crescer na ausência do oxigénio no meio, podendo utiliza-lo quando presente, mas são capazes de continuar a crescer utilizando a fermentação ou a respiração anaeróbica quando não existe oxigénio disponível, sendo a sua eficácia reduzida nessas situações
- Anaeróbios: são incapazes de utilizar oxigénio para as reações produtoras de energia
- Microaerofilícos: baixas concentrações de oxigénio
Formas tóxicas do oxigénio
Durante o próprio processo de obtenção de energia, por vezes são produzidas formas tóxicas. Então existem enzimas, produzidas pelos microrganismos, que os ajustam a suportar essas formas tóxicas
Formas tóxicas do oxigénio — Catalase
Degrada peróxido de hidrogénio em água e oxigénio
Formas tóxicas do oxigénio — Peroxidade
Degrada peróxido de hidrogénio em água e NAD
Formas tóxicas do oxigénio — Superóxido dismutase
Degrada o superóxido, mas forma peróxido — necessita de associação com a catalase
Formas tóxicas do oxigénio — Superóxido redutase
Degrada superóxido, mas forma peróxido
Parâmetros de crescimento — Como medir
- Absorvência: aplicável a meios de cultura que a luz possa atravessar. Não se aplica à mediação de fungos filamentosos
- Número de células
- Massa ou peso (secos finais)
- Atividade metabólica (medição de ATP, por exemplo)
- Quantidade de constituintes celulares (quantificação de proteína)
- Dimensões lineares (mediação das hifas): só se aplicam ao crescimento dos fungos
Método de Absorvência
Medir o crescimento.
O tubo fica mais turvo com maior crescimento de células, a densidade ótica aumenta.
A partir de 0,6 é preciso diluir e depois vê-se a densidade ótica, tendo em conta o fator de diluíção
