ANÁLISE DA REPRODUÇÃO E DO
CRESCIMENTO MICROBIANO
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Tipos de reprodução
Bactérias: apresentam-se nas formas esférica, cilíndrica e
espiralada
Reprodução por divisão binária simples:
uma célula 
duas células
filhas iguais
O aumento de massa se dá praticamente
pelo aumento do número de células
Representação matemática facilitada
Fungos
Leveduras: geralmente unicelulares e
apresentam-se nas formas esférica, elíptica
e filamentosa.
Reprodução por brotamento
O aumento de massa se dá pelo aumento do número de células
e do tamanho das células
Correlação complexa
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.
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).
O aumento de massa se dá pelo aumento do
número e do tamanho das hifas.
Correlação matemática??...
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??!!!...
Algas
Organismos unicelulares ou multicelulares
Reprodução
assexuada:
divisão
binária
(unicelulares) ou fragmentação do talo (multicelulares)
Reprodução sexuada (maioria): células maduras
se fundem, formando um zigoto diplóide que se
divide por meiose, formando quatro novos
organismos haplóides.
Crisófitas
Ulva lactrica (alface do mar)
Tanque de cultivo de alga
Tanques de cultivo de algas
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
Temperaturas entre ótimo e mínimo => desaceleração do
crescimento e da atividade desejada
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
2. pH
Mínimo, 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
Valores entre ótimo e mínimo => desaceleração do
crescimento e atividade desejada
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
Há casos em que os componentes do meio podem alterar os
valores ótimos (p.e. presença de ácido acético)
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
Facultativos
- Limitação ou ausência de oxigênio não provoca
morte, porém, reduz o crescimento
Anaeróbios
- Fornecimento de oxigênio provoca morte celular
Ex. Clostridium, Bacilo do tétano
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
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 =
p
po
Quanto menor a atividade de água, menor é o
crescimento
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
- A exigência quanto à atividade de água varia
em função do tipo de microrganismo
fungos filamentosos
menos exigentes
leveduras
bactérias
mais exigentes
Atividade de água de alguns produtos
aw
Produto
Microrganismos que crescem
1,000
Água pura
Caulobacter, Spirillum
0,995
Sangue humano
Streptococcus, Escherichia
0,980
Água do mar
Pseudomonas, Vibrio
0,950
Pão
Bastonetes Gram+
0,900
Presunto
Coccus Gram+
0,850
Salame
Saccharomyces rouxi
0,800
Geléias
Saccharomyces bailii, Penicillium
0,750
Peixe salgado
Halobacterium, halococcus
0,700
Doces, frutas secas Xenomyces bisporus e outros fungos
xerofílicos
Consequências do crescimento
1.Alteração das características físicas do meio
À medida que o microrganismo cresce a viscosidade e a
densidade do meio aumentam.
Repercussões
a.Dificuldade de manutenção da homogeneidade
b.Dificuldade de transferência de oxigênio
c.Dificuldade de controle da temperatura
d.Maior gasto de energia
e.Dificuldade de coleta de amostra (para
filamentosos)
fungos
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
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)
4 . Alteração da temperatura
Liberação de calor decorrente das reações exotérmicas do
metabolismo.
Repercussões
a. Probabilidade de contaminação do meio
b. Probabilidade de degradação do produto desejado
c. Diminuição do crescimento e/ou atividade desejada
d. Necessidade de controle
Estufa ou sala de fermentação
Automático (biorreator)
Revolvimento do meio e aeração (FES)
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
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