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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCODEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA RURAL

CURSO:ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTALDISCIPLINA: BIODINÂMICA AGRÍCOLA E AMBIENTAL

CRESCIMENTO MICROBIANO

Rosangela Tavares

Definição: é o aumento do número de células

e não o aumento das dimensões.

Crescimento Microbiano

Bactérias

Fungos

Algas

AUMENTO DA MASSA CELULAR

MULTIPLICAÇÃO CELULAR

AUMENTO DE INDIVÍDUOS

É o tempo necessário para que o organismo se aclimate

ao seu novo ambiente e comece a se dividir.

(Adaptação ao novo ambiente)

Xo = concentração celular no tempo t =0

FASE LAG

FASE LOG

Durante este período as células se dividem numa taxa determinada pelo seu tempo de geração e sua habilidade ao alimento do processo.

Procarióticos – crescem mais rapidamente que os eucarióticos

FASE LOG

Células plenamente adaptadas;

crescimento máximo;

Velocidades de crescimento elevadas;

tempo de geração mínimo;

Consumo de substrato.

FASE ESTACIONÁRIA

crescimento cessa;

Término do substrato limitante;

Acúmulo de produtos tóxicos;

Concentração celular constante em seu valor máximo;

mudança do pH;

exaustão dos nutrientes.

FASE DE DECLÍNIO

Redução do crescimento celular;

Consumo de material intracelular ;

Número de indivíduos decresce.

FATORES QUE AFETAM O

CRESCIMENTO MICROBIANO

FATORES FÍSICOS FATORES QUÍMICOS

√ Temperatura√ pH

√ Pressão Osmótica

Água√ Nutrientes Oxigênio

• Psicrófilos

• Mesófilos

• Termófilos

• Termófilos extremos

1- Temperatura

FATORES FÍSICOS

- Psicrófilas: crescem em baixas temperaturas (-10 a 15 °C)

- Mesófilas: crescem em temperaturas moderadas (10 a 50 °C)

- Termófilas: crescem em altas temperaturas (450 a 70 °C)

- Termófilos extremos (68 a 110 °C)

Profundezas dos oceanos e certos locais da região Ártica

Degradação de alimentos, patogênicas e habitantes do solo

Compostos orgânicos, mistura de fertilizantes e nascentes quentes.

Hipertermófilas Áreas vulcânicas, profundezas oceânicas em regiões hidrotermais

Temperatura mínima - menor temperatura

em que ocorre crescimento microbiano.

Temperatura ótima - temperatura em que

ocorre melhor crescimento.

Temperatura máxima - maior temperatura

em ocorre o crescimento microbiano

0

10

20

30

40

0 10 20 30 40 50 60 70

Temperatura TemperaturaMínima ótima

Temperaturas em leveduras

2527

2931

333537

39

20 25 30 35 40 45

temp. de crescimento

mé

dia

de

vo

l.ce

lula

r

2 – pH

Refere-se a acidez ou a alcalinidade de uma solução.

Fatores Físicos

Classificação quanto ao pH

Acidófilos – são os que preferem um pH mais baixo (4,0 - 6,0).

Basófilos - preferem condições ligeiramente alcalino (6,8 - 7,5) ou fortemente alcalinas (8,5 - 9,0).

Maioria dos microrganismos sobrevivem em pH próximo da

neutralidade (pH 6,5 – 7,5)

• Halófilos: necessitam de sal em uma concentração moderada;

• Halotolerantes: não necessitam de sal mas toleram a presença no meio;

• Halófilos extremos: necessitam de sal em altas concentrações;

• Não Halófilos: não sobrevivem em ambientes salinos.

Classificação quanto a pressão osmótica

1 - Umidade (água) /Aeração

Umidade > quantidade de microrganismos;

Alta umidade = baixa aeração = microrganismos

anaeróbicos;

Perfil do solo

Horizonte superficial

FATORES QUÍMICOS

OXIGÊNIO- extremamente importante no

desenvolvimento microbiano - organismos

classificados em:

1. Aeróbios

2. Anaeróbios

3. Facultativos

2 -Nutrição Microbiana

MACRO - nutrientes: necessários em grande quantidade. Tem

papel importante na estrutura e metabolismo.

MICRO - nutrientes: necessários em quantidades mínimas.

Funções enzimáticas e estruturais das biomoléculas

Matéria seca

Água

Uma célula típica

C

N

H

P, S, K, Na ...

Fatores Químicos

Macro Nutrientes

Carbono – elemento principal de todas as macromoléculas biológicas, corresponde a 50% do peso seco da célula bacteriana típica;

Nitrogênio – importante constituinte de proteínas.• Corresponde a 12‐14% do peso seco da célula bacteriana típica;

Fósforo - necessário para a síntese de ácidos nucléicos. Forma usual encontrada na natureza – íon fosfato;

Enxofre – constituinte das vitaminas. Maior parte do enxofre utilizado nos processos celulares vem de fontes inorgânicas: íon sulfato e sulfeto.

•

Tempo de geração (g) - é o tempo que uma célula

origina duas células, ou seja, é o tempo de

duplicação.

T = tempo de crescimento

n = nº de gerações dentro de um tempo de crescimento

Taxa de crescimento celular (Tx) - Nº de

célula/unidade de tempo.

g = T n

Tx = Nºcel T

Expressão matemática do

crescimento:

(Progressão geométrica do número 2)

•1 2 4 8 16 32 .................................. X

• 20 21 22 23 24 25 ........................ 2n

TEMPO N. DE CEL LOG DO N. DE CEL0 2 0,301 4 0,60

1,5 8 0,902 16 1,20

2,5 32 1,503 64 1,81

3,5 128 2,114 256 2,41

4,5 512 2,715 1024 3,01

5,5 2048 3,316 4096 3,61

6,5 8192 3,917 16384 4,21

7,5 32768 4,518 65536 4,81

8,5 131072 5,119 262144 5,42

9,5 524288 5,7210 1048576 6,02

0 2 4 6 8 10 120

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

0 2 4 6 8 10 120

1

2

3

4

5

6

7

Exemplo 1:

Considere que foi adicionada em um

meio de cultura uma amostra com 10

células/ml de um determinado

microorganismo. Após 24 horas foram

medidos 320 células/ml desse

microorganismo. Qual o tempo de

geração?

Qual a taxa de crescimento,

em cél/min ?

Tx = (320-10)/ (24*60) = 0,2 cel/min.

Exemplo 2:

Considere que foi adicionada em um

meio de cultura uma amostra com 10

células/ml de um determinado

microorganismo. Qual o número de

celulas após 24 horas, se o tempo de

geração for de 6 horas? Qual a taxa de

crescimento microbiano?

Tempo geração:

É variável para os diferentes organismos e dependente de fatores genéticos e nutricionais e ambientais

Exemplo 3:

Calcular o tempo de geração de uma

cultura cuja população celular inicial

era de 103 celulas, atingindo o ponto

máximo do crescimento em 72 horas

e após 5 gerações. Nesse caso qual

a taxa de crescimento?