Bioprocessos Aula 2

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• Lag
• Período variável, onde ainda não há um aumento
  significativo da população. Ao contrário, é um
  período onde o número de organismos permanece
  praticamente inalterado. Esta fase é apenas
  observada quando o inóculo inicial é proveniente
  de culturas mais antigas.
• A fase lag ocorre porque as células de fase
  estacionária encontram-se depletadas de várias
  coenzimas essenciais e/ou outros constituintes
  celulares necessários à absorção dos nutrientes
  presentes no meio.
• A fase lag também é observada quando as células
  sofrem traumas físicos (choque térmico,
  radiações) ou químicos (produtos tóxicos), ou
  quando são transferidas de um meio rico para
  outro de composição mais pobre, devido a
  necessidade de síntese de várias enzimas. Assim,
  durante este período observa-se um aumento na
  quantidade de proteínas e no tamanho celular.

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Bioprocessos
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• Log ou exponencial
• Nesta etapa, as células estão plenamente
  adaptadas, absorvendo os nutrientes, sintetizando
  seus constituintes, crescendo e se duplicando.
• Deve ser levado em conta também que neste
  momento, a quantidade de produtos finais de
  metabolismo ainda é pequena.
• A taxa de crescimento exponencial é variável, de
  acordo com o tempo de geração do organismo em
  questão. Geralmente, procariotos crescem mais
  rapidamente que eucariotos. Nesta fase são
  realizadas as medidas de tempo de geração.
• Geralmente, ao final da fase log, as bactérias
  passam a apresentar fenótipos novos, decorrentes
  do processo de comunicação denominado "quorum
  sensing".

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Bioprocessos
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• Estacionária
• Nesta fase, os nutrientes estão escasseando e os
  produtos tóxicos estão tornando-se mais
  abundantes.
• Nesta etapa não há um crescimento líquido da
  população, ou seja, o número de células que se
  divide é equivalente ao número de células que
  morrem.
• Na fase estacionária que são sintetizados vários
  metabólitos secundários, que incluem antibióticos
  e algumas enzimas.
• Nesta etapa ocorre também a esporulação das
  bactérias.

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Esporulação
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• Declínio
• A maioria das células está em processo de morte,
  embora outras ainda estejam se dividindo.
• A contagem total permanece relativamente
  constante, enquanto a de viáveis cai lentamente.
  Em alguns casos há a lise celular.

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• Efeito dos fatores ambientais no crescimento
• O crescimento dos micro-organismos é grandemente
  afetado pelas condições físicas e químicas do
  ambiente onde se encontram, sendo que estas podem
  influir positivamente ou negativamente de acordo
  com o micro-organismo em questão

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• Temperatura
• Corresponde a um dos principais fatores
  ambientais que influenciam o desenvolvimento
  bacteriano.
• A medida que há um aumento da temperatura, as
  reações químicas e enzimáticas na célula tendem a
  tornar-se mais rápidas, acelerando a taxa de
  crescimento.
• Entretanto, em determinadas temperaturas
  inicia-se o processo de desnaturação de proteínas
  e ácidos nucléicos, inviabilizando a
  sobrevivência celular

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Tecnologia das Fermentações
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• pH
• Os ambientes naturais tem uma faixa de pH de 5 a
  9, o que comporta o crescimento de diferentes
  tipos de microrganismos.
• Bactérias - faixa entre 7, com algumas acidófilas
  (Thiobacillus de 0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e
  3,5) e outras alcalifílicas (Bacillus e Archaea).
• Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as
  bactérias (pH lt5).

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• Tensão de O2
• Extremamente importante no desenvolvimento, uma
  vez que os microrganismos comportam-se de forma
  bastante distinta, sendo classificados como
  aeróbios, anaeróbios estritos, anaeróbios
  facultativos, microaerófilos e anaeróbios
  aerotolerantes

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Crescimento Populacional É definido como o
aumento do número, ou da massa microbiana. A
taxa de crescimento é a variação no número ou
massa por unidade de tempo. O tempo de geração é
o intervalo de tempo necessário para que uma
célula se duplique.
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• O tempo de geração é variável para os diferentes
  organismos, podendo ser de 10 a 20 minutos até
  dias, sendo que em muitos dos organismos
  conhecidos, este varia de 1 a 3 horas.
• O tempo de geração pode ser calculado quando uma
  cultura encontra-se em fase exponencial, pela
  fórmula abaixo
• NNo.2n, onde N número final de células,
• No número inicial de células, n número de
  gerações.
• n log(N) - log(No)/0.301g t/n , onde g tempo
  de geração, t tempo de crescimento e n
  determinado acima.

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• Medidas do crescimento MicrobianoO crescimento
  dos micro-organismos pode ser mensurado por
  diferentes técnicas, tais como pelo
  acompanhamento da variação no número ou peso de
  células.

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• Contagem total de células
• Esta metodologia envolve a contagem direta das
  células em um microscópio, utilizando-se câmaras
  de contagem. A contagem direta é uma técnica
  rápida, mas tem como principais limitações a
  impossibilidade de distinção entre células vivas
  e mortas (o que pode ser contornado pelo uso de
  corantes vitais, para leveduras) e contagens
  errôneas, devido às pequenas dimensões de algumas
  células, ou pela formação de agregados celulares.

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• Contagem de viáveis
• Procedimento também conhecido como contagem em
  placa, que estima o número de células viáveis em
  uma amostra.
• Esta metodologia envolve a coleta de alíquotas de
  uma cultura microbiana em diferentes tempos de
  crescimento, as quais são então inoculadas em
  meio sólido.
• Após a incubação dos meios, o número de colônias
  é contado.
• Como uma colônia normalmente é originada a
  partir de um organismo, o total de colônias que
  se desenvolvem no meio corresponde ao número de
  células viáveis presentes na alíquota analisada.

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• Massa de células
• Pode ser determinada a partir da estimativa do
  peso seco ou do peso úmido de uma cultura. Este
  tipo de procedimento é realizado quando não é
  necessário determinar o número preciso de
  micro-organismos presentes.
• Peso seco Muito utilizado na quantificação de
  fungos, onde o micélio é retirado da cultura,
  lavado e transferido para um frasco e submetido à
  secagem. Realizam-se então sucessivas pesagens,
  até o momento onde não observa-se mais variações.
  
• Este procedimento pode também ser realizado
  centrifugando-se a cultura e pesando o sedimento,
  ou então secando-o e depois pesando.

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• Turbidimetria
• Quantificação em espectrofotômetro ou colorímetro
  a 660 nm, uma vez que neste comprimento de onda,
  a cor geralmente parda dos meios de cultura não
  interfere com os resultados.
• Tal metodologia requer a confecção de uma curva
  padrão. Embora a análise turbidimétrica seja
  menos sensível, é de rápida e fácil execução.
• Entretanto, não permite a determinação de
  células viáveis (corantes vitais).

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• Análises químicas
• A partir da quantificação de proteínas ou de
  nitrogênio, ou por meio da análise de diferentes
  atividades metabólicas.

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