Estudo Dirigido – Crescimento e Divisão Celular

[pic 1]	Fisiologia de Microrganismos Estudo Dirigido – Crescimento e Divisão Celular Veronica Romaskevis Coelho Peixoto
Prof. Katialaine Araújo [e-mail] CAP Bloco 2 Sala 206

1. Defina Crescimento microbiano e explique cada uma das fases do crescimento de uma cultura bacteriana típica (o que caracteriza a fase e por que ela acontece).

O crescimento microbiano é um processo complexo que envolve numerosas reações anabólicas (síntese de constituintes celulares e metabolitos, em que as moléculas precursoras são aminoácidos, açucares, ácidos graxos e bases nitrogenadas) e catabólicas (degradação de constituintes celulares e metabolitos, em que temos CO2, H2O e NH3 como moléculas energéticas e produtos). O crescimento é definido como um aumento de massa e as medidas de crescimento mais utilizadas são a turbidez, contagens de células totais e viáveis, peso seco e proteína.

Há quatro fases de crescimento, cada uma destas fases representa um período de crescimento distinto que está associado a alterações fisiológicas típicas na cultura celular.

1ª fase Lag: fase em que há alta atividade metabólica e adaptação fisiológica, essa fase tende a ser maior se os MO permanecem por mais tempo sob condições adversas. São vários os motivos para que a fase lag ocorra: tempo necessário que as células se recuperem após terem sido expostas a produtos do metabolismo, novas enzimas/coenzimas precisam ser sintetizadas (troca de meio), Stress (baixa pressão osmótica p/ alta pressão osmótica) e características do inóculo (idade, concentração, viabilidade, morfologia).

2ª fase exponencial: fase em que a frequência da divisão celular aumenta até uma taxa máxima, número de células/massa aumentam em uma taxa constante, as células sofrem divisão e o seu número duplica após um determinado intervalo de tempo. Deste modo, matematicamente, essa fase do crescimento pode ser descrita em termos de massa ou de número de célula.

Nesse período, todos os nutrientes estão presentes em excesso e os micro-organismos dividem-se com uma taxa de crescimento específica máxima que depende do seu potencial genético, da composição do meio de cultura e das condições de crescimento. Nesta fase, são produzidos os produtos do metabolismo primário, como os produtos da fermentação.

3ª fase estacionária: numa cultura descontínua pode ser definida como um estado sem crescimento líquido, que pode ser expresso pela seguinte equação:

𝑑𝑋/𝑑𝑡= 0

Embora não haja crescimento líquido em fase estacionária, as células ainda crescem e se dividem. O crescimento é simplesmente equilibrado por um número igual de células morrendo, e são produzidos metabólitos secundários.

Em ambientes naturais, as bactérias estão frequentemente sob condições limitantes de nutrientes, ou seja, na fase estacionária.

Células deixam de crescer e entram em regime estacionário por diversos motivos, dentre eles: exaustão de nutrientes, limitação de oxigênio e acúmulo de produtos tóxicos (álcool, solventes, ácidos...), que começam a inibir o crescimento celular.

4ª fase de declínio: ocorre perda irreversível da capacidade de divisão celular, ou seja, morte celular, originando um decréscimo da concentração de células viáveis na população ao longo do tempo.

1. Mostre a “natureza exponencial do crescimento” e como a equação para fase exponencial pode ser obtida considerando que cada indivíduo da origem a outros dois (fissão binária).  Defina tempo de geração.

Tempo de geração é o tempo necessário para a formação de duas células, ou seja, para que haja duplicação de um micro-organismo. Há uma relação exponencial para explicar, conhecida como N = N02y, sendo N0 a quantidade inicial de micro-organismos e y a quantidade de gerações e N são células viáveis.

Para fase exponencial usa-se:

log N = log N0 + 0,301t/g

t/Y = g (tempo de geração)

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1. O que é velocidade específica de crescimento (µ) e como se relaciona com a variação de células em um sistema (reator)?

Velocidade específica de crescimento, que é a velocidade instantânea ponderada pelo número de células no reator.

É a velocidade específica de crescimento e se relaciona segundo a equação µ𝑥 = 𝑟𝑥/𝑋 = (1/𝑋) 𝑑𝑋/𝑑.

1. Mostre que a velocidade específica de crescimento (µ) se relaciona ao tempo de geração por meio de uma constante. Dica: Use a equação que correlaciona a massa celular (X) com o tempo de geração (g), passe para exponencial de base “e” compare com a equação que relaciona X com µ).

O tempo decorrido para ocorrer uma divisão celular é chamado de tempo de geração ou tempo de duplicação. A equação que está na questão anterior pode ser usada para calcular o tempo de geração assim como a taxa de crescimento específico usando dados gerados a partir de uma curva de crescimento. Equação: 𝑙𝑜𝑔𝑁 = 𝑙𝑜𝑔𝑁0 + 0,301t/𝑔