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?