Resumo-EngBio

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Engenharia Bioquímica
Matéria P1
2014.1
Índice
Microrganismos de Interesse Industrial ................................... 3
Citologia ................................................................................. 5
Classificação dos Seres Vivos ................................................... 6
Nutrição .................................................................................. 7
Meios de cultura ..................................................................... 8
Fatores de Influenciam o Crescimento Microbiano................... 10
Principais Vias Metabólicas...................................................... 12
Enzimas .................................................................................... 15
Quantificação do Crescimento Microbiano ................................ 17
Esterilização .............................................................................. 18
Teoria da Esterilização por Calor ................................................ 23
Pertence à Rafaela da Silva de Oliveira
Teoria da Esterilização pelo Calor
Microrganismos de Interesse Industrial
Microrganismos Patogênicos: NOCIVOS à saúde
Saprofitas ou Inócuos: microrganismos que NÃO causam doenças. São de grande interesse industrial
Deteriorantes: Não causam doenças e não são de grande interesse industrial
	SAPROFITAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Acetobacter
	Acetobacter aceti
	Vinagre
	Bacillus
	Bacillus subtilis
	Amilases
	
	Bacillus Sphaericus
	Bioinseticida
	Clostridium
	Clostridium 
	Acetona, Butanol, Etanol
	Lactobacillus
	Lactobacillus Acidophilus
	Coalhada
	
	Lactobacillus Delbrueckii
	Ácido Lático
	Streptococus
	Streptococus Lactis
	Chucrute
	PATOGÊNICAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Escherichia
	Escherichia coli
	Saprófita intestinal, infecções urinárias
	Staphylococcus
	Staphylococcus aureus
	Supurações, septicemias
	Cloristridium 
	Cloristridium Tetani
	Tétano
	
	Cloristridium Botulinum
	Botulismo
ACTNOMICETOS DE INTERESSE INDUSTRIAL
PRODUÇÃO DE ANTIBIÓTICOS
Streptomyces griséus: estreptomicina
S. aureofaciens: tetracilina
S. rimosus: terramicina
PRODUÇÃO DE VITAMINA B12
Streptomyces griséus
S. aureofaciens
S. Fradiae
Leveduras de interesse industrial
	SAPROFITAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Sacharomyces Cerevisiae
	Produção de etanol
	S. ellipsoideus e S. carlsbergensis
	Produção de bebidas
	Candida e Sacharomyces
	Produção de protéina unicelular (SCP)
	Rhodotorula
	Produção de b-caroteno
	Sacharomyces
	Prod. de extrato do lêvedo (vitamina do complexo b)
PATOGÊNICAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
Candida albicans – micoses
DETERIORANTES DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Candida micoderma 
	bebidas fermentadas
	Debaryomyces 
	deterioração de cogumelos, queijos, vinho branco,salsicha
	Hanseniaspora 
	frutas
	Kluyveromyces 
	figo, produtos lácteos. Algumas são osmofílicas(crescem em alta concentração de açúcar).
	Saccharomyces pasteurians
	torna impróprio o sabor da cerveja
	Picchia membranefaciens 
	forma película rugosa na superfície de cerveja e vinho.
	Torulopsis sphaerica 
	podem estragar produtos lácteos
Bolores de interesse industrial
SAPRÓFITAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Penicillium chrysogenum 
	produção de penicilina amarela por
processo em superfície
	P. notatum 
	produção de penicilina por processo submerso
	P. camemberti e P. roqueforti 
	participam da massa de fabricação dos queijos Camembert e Roquefort, respectivamente
	P. griseofulvum
	griseofulvina (antimicótico)
	P. citrinum 
	citrinina (antibiótico)
	Aspergillus niger e A. wentii 
	produção de ácido cítrico e de
enzimas (amilases e celulases)
PATOGÊNICAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Malassezia furfur, também conhecida como Pityrosporum ovale 
	causa uma micose na pele, chamada pitiríase versicolor.
	Aspergilose pulmonar
	causada por Aspergillus fumigatus
	Trichophyton rubrum
	“pé-de-atleta” causada pelo fungo
DETERIORANTES DE INTERESSE INDUSTRIAL
	Aspergillus, Penicillium 
	 geléias e outros produtos com alta
concentração de açúcar, conservas com alta concentração de sal.
	Aspergillus ripens
	 alimentos enlatados de baixa acidez como presunto e bacon.
	Rhizopus nigricans 
	conhecido como "mofo do pão"; deteriora também frutas como morango, hortaliças.
	Neurospora, Sporothricum 
	produtos cárneos (mesmo sob
refrigeração)
Algas de interesse industrial
ALGAS SAPRÓFITAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
	diversas
	Produção de O2 através da fotossíntese 
	Scenedesmus, Spirulina,
Chlorella;
	Obtenção de alimentos - como complemento alimentar, uso em
dietas, uso como ração animal.
	Algas verde azuladas (cianofíceas) e diatomáceas (algas castanhas, cujas características mais evidentes do protoplasto são os plastídeos acastanhados com clorofila a e c, bem como fucoxantina) que crescem bem em presença de excesso de Nitrogênio e Fósforo.
	Indicadores de poluição - devido à predominância de alguns tipos de algas em função do tipo de despejo. 
	Cichlasoma orientale.
	As diatomáceas são organismos em geral unicelulares e componentes importantíssimos do fitoplâncton. Têm parede celular peculiar dividida em duas metades, que é composta de
sílica polimerizada (SiO2nH2O). 
ALGAS PATOGÊNICAS
Trichodesmium é uma cianobactéria filamentosa marinha, fixadora de nitrogênio atmosférico que, entre outros pigmentos (clorofila–a, ficocianinas), produzem grande quantidade do pigmento vermelho (ficoeritrina). Liberam toxinas que matam um grande número de peixes, mariscos e outros seres da
fauna marinha.
Citologia
Células -> tecidos -> órgãos -> organismos -> populações -> comunidades
Seres procarióticos: não possuem membrana nuclear como as bactérias e os vírus.
Seres eucarióticos: possuem membrana nuclear como as leveduras, as células animais e os vegetais.
Os principais componentes das células são os carboidratos, as proteínas, os lipídeos, os ácidos nucleicos, os minerais e a água.
	Quanto à capacidade de utilização do carbono, eles podem ser divididos em:
Litotróficos, quando são capazes de utilizar substâncias inorgânicas como fonte de carbono (sulfobactérias, bactérias nitrificantes);
Organotróficos, quando exigem fonte de carbono orgânico para suas sínteses.
Classificação dos Seres Vivos
Inicialmente foram divididos em dois reinos Animália e Plantae:
Animália: as plantas eram todos os organismos fixos e sem uma forma claramente definida, capazes de fabricar matéria orgânica a partir de fontes inorgânicas – autotrofia.
Plantae: animais eram todos os restantes organismos, devida livre, com forma definida e dependentes da matéria orgânica (plantas ou outros animais) para a sua nutrição – heterotrofia.
	CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS
	Lineu (2 reinos)
	Animalia
	
	Plantae
	Haeckel (3 reinos)
	Animalia (animais superiores)
	
	Plantae (vegetais superiores)
	
	Protista (todos os seres que não apresentavam tecidos diferenciados, incluindo seres unicelulares e coloniais)
	Phototypes (semelhantes às plantas)
	
	
	Protozoa (semelhantes aos animais)
	Copland (4 reinos) (redividiu o reino protista)
	Mychota (inclui todos os organismos procariontes) 
	
	Protoctista (inclui todos os eucariontes que não são animais ou plantas).
	Wittaker (5 reinos)
	Monera (das bactérias e cianobactérias)
	
	Protista (dos protozoários eucariontes e das algas euglenofíceas, pirrofíceas e crisofíceas)
	
	Fungi (dos fungos unicelulares ou pluricelulares)
	
	Animalia Metazoa (dos animais pluricelulares)
	
	Mataphyta ou Plantae (de vegetais como briófitas, pteridófitas,
gimnospermas e angiospermas e das algas rodofíceas, feofíceas e
clorofíceas).
	Lin Margulis (2 domínios)
	Eukarya
	genoma composto
	Protistas, plantas, animais e fungos
	
	Prokarya
	
	Bactérias
	Mayr (4 subdomínios)
	Eukarya
	Protista
	unicelulares
	
	
	Metabionta
	multicelularesProkarya
	Archaea
	
	
	
	Bactéria
	
Nutrição
É o ato fisiológico, onde através de trocas de matéria e energia entre o ser e o meio externo, ele se mantém vivo.
Nutrientes: substâncias necessárias para a construção e manutenção da estrtura e organização dos seres vivos.
Tipos de nutrientes: 
FONTES DE CARBONO (Solúveis: açúcares simples; Insolúveis: polissacarídeos)
FONTES INORGÂNICAS
FONTES ORGÂNICAS (Uréia)
FONTES DE CARBONO
FONTES DE NITROGÊNIO
São chamados de nutrientes plásticos. Eles vão compor as proteínas celulares e serão utilizados para construir o aparelho enzimático da célula em função do código genético.
FONTES DE ENXOFRE
Os compostos de enxofre participam das proteínas celulares e do metabolismo de ácidos graxos. 
Inorgânicas – enxofre, sulfitos, sulfatos, tiossulfato e gás sulfúrico.
Orgânicas – aminoácidos sulfidrilados
ELEMENTOS MINERAIS
ÁGUA
FATORES DE CRESCIMENTO
Os microrganismos que não têm capacidade de síntese dos fatores de crescimento são chamados de exigentes. Ex: Vitaminas como tiamina, riboflavina e cianocobalamina.
CLASSIFICAÇÃO DOS FATORES DE CRESCIMENTO
Essenciais – em cuja ausência não há crescimento. Ex: ácido pantotênico para Lactobacillus casei
Estimulantes – em cuja ausência há crescimento mas a adição acelera o mesmo. Ex: asparagina para Trichphyton álbum
Condicionais – somente exigidos para determinas condições. Ex: uracila para Staphylococcus aureus crescer em anaerobiose
TIPOS DE ENERGIA UTILIZADAS PELO MICRORGANISMO
Química – proveniente da degradação de compostos químicos e armazenada sob a forma de ATP
Radiante – convertem a luz natural ou artificial em energia química, também armazenada sob a forma de ATP.
TROFIA OU TROFISMO
Capacidade de síntese de matéria que possui um microrganismo. Se ele síntese de:
Energia química – quimiotrófico
Energia radiante – fototrófico
Energia de outro ser – paratrófico
EXEMPLOS DE MICRORGANISMOS PARA TIPOS NUTRITIVOS
Fotolitoautotrófico – um ser capaz de utilizar energia radiante, fonte de carbono e nutrientes minerais e que pode sintetizar seus metabólitos essenciais. Ex: Chorella vulgaris (microalga).
Quimioorganoheterotrófico – um ser capaz de utilizar energia química, fonte orgânica de carbono e necessita da ingestão ou absorção de pelo menos um fator de crescimento na sua nutrição. Ex: Saccharomyces Cerevisiae (levedura)
Meios de cultura
É um meio balanceado qualitativa e quantitativamente com os nutrientes necessários ao crescimento de um determinado microrganismo.
	CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS DE CULTIVO
	Apresentação
	Líquidos: para o crescimento de células
	Sólidos: para o isolamento de microrganismos
	Origem
	Naturais: substâncias de origem biológica como o sangue, pedaços de vegetais, extratos de carne, etc
	Sintéticos: substâncias isoladas que entram na composição do meio em quantidade conhecida
	Natureza
	Minerais
	Orgânicos
	Mistos: fontes de C e demais compostos
	Complexos: fontes de C, N e S e fatores de crescimento
	Finalidade de uso
	Meios de cultivo: para promover crescimento
	Meios de enriquecimento: para melhorar o crescimento de determinada espécie num cultivo misto. Ex: adição de fator de crescimento ou antibiótico para que determinada espécie prevaleça
	
	Meios diferenciais: para modificar, por adição de reagentes, o aspecto do meio de cultura num cultivo misto. Ex: inoculando-se uma mistura de bactérias num meio de agar-sangue, algumas bactérias podem hemolisar as células vermelhas e outras não. Pode-se estabelecer a distinção entre as bactérias.
	Meios especiais: para dosagem de vitaminas, antibióticos, enzimas, etc.
	
	Meios de estocagem: é o meio requerido para manutenção das características fisiológicas de uma cultura e pode ser diferente do meio recomendado para o seu crescimento ótimo, crescer rápido pode estar associado com morte rápida, Em geral é utilizado uma meio sólido (gelose).
	
EXTRATOS
Extratos de lêvedo: preparado com as principais substâncias solúveis de células de leveduras, rico em vitaminas. Necessário aos microrganismos que exigem fatores de crescimento.
Extratos de carne: concentrado com as principais substâncias da carne, de alto valor nutritivo, porém cuja composição não é completa.
Eiii! Peptonas: Produto que resulta da digestão de matérias proteicas como carne, caseína, gelatina.
AGENTES SOLIDIFICANTES
Agar-agar: não é um nutriente. Serve de base para a preparação do meio sólido, é um carboidrato complexo obtido de algas marinhas.
REQUISITOS PARA CONDIÇÕES ÓTIMAS DE CULTIVO
pH do meio de cultura
tensão de oxigênio
grau de esterilidade
temperatura
	MEIOS DE CULTIVO E ISOLAMENTO DE BACTÉRIAS
	Líquido
	Sólido
	Caldo simples (caldo nutritivo)
	Gelose simples (agar nutritivo ou agar simples)
	extrato de carne – 3g
peptona – 10g
fosfato dissódico – 1g
cloreto de sódio – 5g
água dest – 1L
pH = 7,4 – 7,6
	caldo simples – 1L
agar-agar em pó – 3g
pH = 7,4 – 7,6
	MEIOS DE CULTIVO PARA LEVEDURAS
	Gelose Sabouraud-Dextrose
	glicose – 20g
peptona – 10g
agar-agar – 30g
água destilada – 1L
	MEIOS DE CULTIVO PARA BOLORES
	Gelose Czapeck – Dox
	Gelose batata
	glicose – 20g
nitrato de sódio – 2g
fosfato dibásico de potássio – 1g
sulfato de magnésio – 0,5g
cloreto de potássio – 0,5g
sulfato ferroso – 0,01g
agar-agar – 20g
água destilada – 1L
	bata inglesa – 300g
glicose – 20g
agar-agar – 15g
água destilada – 1L
PREPARO DOS MEIOS DE CULTIVO
Cada ingrediente é dissolvido no volume apropriado de água destilada
Determina-se o pH do meio fluido e ajusta-se
Caso seja um meio ácido, adiciona-se o agar, dissolvendo-o à aproximadamente 90°C
Distribui-se em tubos fechados de algodão.
Esteriliza-se o meio (autoclaves)
Fatores de Influenciam o Crescimento Microbiano
Principais fatores que afetam o crescimento de micro-organismos
Presença (tensão) do oxigênio
Temperatura
pH
Outros fatores
Tensão de Oxigênio
Aeróbios estritos: São os que necessitam da presença de oxigênio para crescer e podem fazê-lo numa atmosfera de 21% de oxigênio (“ao ar”). Estão dependentes da respiração aeróbia, utilizando o oxigênio como aceitador final de elétrons.
Ex: BACTÉRIAS: Acetobacter, Bacillus; LEVEDURAS: Candida, Torula; ACTINOMICETOS: Streptomyces, Mycobacterium; ALGAS (em ausência de luz): Chlorella, Scenedesmus; Todos os BOLORES: Pecillium, Aspergillus.
Microaerófilos: necessitam de oxigênio como os aeróbios, mas só conseguem crescer com concentrações de oxigênio menores do que as existentes na atmosfera (<21%); crescem melhor com concentrações entre 1 e 15%.
Ex: BACTÉRIAS como Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni.
Anaeróbios Estritos: sãos os que podem ser “intoxicados” pelo oxigênio, que não crescem na atmosfera e não usam oxigênio. Na presença de oxigênio formam metabolitos tóxicos como o peróxido de hidrogênio e o radical superóxido (O2-)
Ex: BACTÉRIAS: Clostridium; ACTINOMYCETOS: Actinomyces.
Anaeróbios aerotolerantes: são aqueles que não se beneficiam do oxigênio, pois são organismos que utilizam, exclusivamente, processos metabólicos anaeróbios. Crescem igualmente bem na presença de oxigênio, pois produzem catálase e/ou superóxido dismutase (ao contrário dos anaeróbios estritos).
Ex: BACTÉRIAS lácticas.
Aeróbios ou Anaeróbios facultativos: são os que crescem em presença ou ausência de oxigênio. Crescem melhor em presença de oxigênio e não dependem do oxigênio atmosférico. Usam preferencialmente o O2 para a respiração aeróbia, mas num meio pobre em O2 utilizam compostos como nitratos ou sulfatos como aceptores finais de elétrons.
Ex: BACTÉRIAS: Escherichia coli, Streptococcus, Klebsiella; LEVEDURAS: Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces.
Temperatura
Psicrófilos ou Psicrotróficos: microrganismos psicrotróficos são aqueles que têm capacidade de se desenvolver entre 0 e 7°C. Microrganismos psicrófilos são aqueles que têm temperatura de multiplicação entre 0 e 20°C, com um ótimo entre 10 e 15°C. Ambosmultiplicam-se bem em ambientes refrigerados sendo os principais agentes de deterioração de carnes, pescado, voos, frangos e outros. Alguns crescem em temperaturas inferiores a 0°C e por isso, em alimentos congelados.
Ex: BACTÉRIAS: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus; BOLORES: Penicillium, Rhyzopus; ALGAS: Rodofíceas;
Mesófilos: são aqueles que têm temperatura ótima de multiplicação entre 25 e 40°C e temperatura mínima entre 5 e 25°C, e máxima entre 40 e 50°C.
Ex: A grande maioria dos microrganismos de importância em alimentos, inclusive a maior parte dos patógenos são mesófilos.
Termófilos: são aqueles que têm uma temperatura ótima de multiplicação entre 45 e 65°C. Temperatura mínima entre 35 e 45°C e máxima entre 60 e 90°C.
Ex: A maioria das BACTÉRIAS termófilas importantes em alimentos pertence aos gêneros Bacillus e Clostridium; Deterioradoras: Bacillus coagulans, Clostridium thermosaccharolyticum; Patogênicas: Clostridium botulinum, Clostridium perfrigens.
pH
Acidófilos – crescem a baixos valores de pH entre 1,0 e 5,5
Alcalófilos – desenvolvem-se a valores de pH entre 8,5 e 11,5
Neutrófilos: preferem pH na faxa de 5,5 e 8,0
pH ideal para microrganismos:
Bactérias – 7,2 ( pH mínimo para crescimento é 4 e o máximo é 9, sendo o ótimo entre 6 e 8)
Actinomicetos – 7,2
Leveduras – 5,5 a ,5
Bolores – 2 a 7
Algas – verdes > 7; verde-azuladas <7
	Fatores que influenciam o crescimento microbiano
	Presença (Tensão) de Oxigênio
	Temperatura
	pH
	
	Aeróbios estritos
	Psicrófilos 
	Acidófilos
	
	Microaerófilos
	Psicrotróficos
	Alcalófilos
	
	Anaeróbios estritos
	Mesófilos
	Neutrófilos
	
	Anaeróbios aerotolerantes
	Termófilos
	
	
	Aeróbios ou Anaeróbios facultativos
	
	
Principais Vias Metabólicas
Metabolismo – Soma de todos os processos que ocorrem na matéria viva. É uma sequencia de reações químicas, ou seja, o conjunto de trocas de matéria e energia entre a célula e o meio externo e que pode ser dividido em anabolismo e catabolismo.
O metabolismo microbiano pode seguir duas vias: uma ligada à respiração e outra ligada à fermentação.
Catabolismo: É a desassimilação (degradação) de compostos orgânicos com a finalidade de produção de energia. Os produtos resultantes da reação são menos complexos do que os nutrientes.
Ex: processo respiratório: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 688 Kcal
Anabolismo: Dependendo de seu estado energético, a célula pode usar nutrientes para a síntese de macromoléculas (anabolismo).
Formalmente, anabolismo é a assimilação com potencialização de energia, ou seja, é o conjunto de reações que sintetizam matéria orgânica e protoplasma.
Ex: síntese de proteínas, fotossíntese, formação de amido.
Respiração Celular
Processo pelo qual os microrganismos degradam matéria, produzindo ATP. Pode ser de dois tipos: anaeróbia e aeróbia.
Fermentação
É a transformação de uma substância em outra por ação de microrganismos vivos.
Principais Vias de importância da microbiologia industrial
São aquelas relacionadas ao metabolismo dos hidratos de carbono, cuja rota bioquímica passa pela glicose. Podem ser catabólicos ou anabólicos.
Catabolismo de hidratos de carbono
Dá-se de três formas:
1ª – O nutriente absorvido é oxidado sem sofrer transformações. É a respiração endógena. Não há fosfatação da molécula nutriente.
2ª – O nutriente absorvido sofre um início de assimilação, que é uma fosfatação, sendo depois oxidado. Há respiração e fermentação.
3ª – O metabólito ativo provém da desassimilação de um componente da célula como, por exemplo, o glicogênio.
Catabolismo via respiração endógena
A respiração endógena acontece quando o substrato disponível para a biodegradação é totalmente consumido e os microrganismos passam a consumir o próprio plasma microbiano para obter energia para suas reações celulares.
Catabolismo da glicose com início assimilativo
A via metabólica tem inicio assimilativo podendo depois degradar o CO2 e H2O ou parar dando uma fermentação.
GLICOSE (fosfoexoquinase) + ATP  GLICOSE-6-P + ADP + H2O
Glicólise e seus caminhos
É a primeira via metabólica sendo realizada tanto em aerobiose quanto em anaerobiose. É uma fase anaeróbia que leva glicose até piruvato e tem um saldo energético baixo de 2 ATP. Possui duas fases, uma em que há o consumo de 2 ATP e outra em que há a formação de 4 ATP, levado a formação de 2 moléculas de ácido pirúvico.
Seu caminho pode ser:
TOTALMENTE ANAERÓBICO
Ex: fermentação aceto-butílica
INICIALMENTE ANAERÓBICO E DEPOIS AERÓBICO
a) Respiração via ciclo de Krebs
b) Fermentação oxidativa 
Ex: fermentação cítrica
TOTALMENTE AERÓBICO
Síntese de compostos complexos – processo assimilativo
Ex: produção de penicilina
Caminhos do Ac. Pirúvico (piruvato)
Pode seguir caminhos diferentes dependendo do conjunto de enzimas que compõem a célula. Pode seguir diversos caminhos anaeróbicos. No caso de caminhos aeróbicos, pode seguir para mitocôndria onde é transformado em um grupo acetil (2C) que por sua vez será degradado no ciclo de Krebs, onde se produzirá mais 36 moléculas de ATP para cada molécula de glicose processada.
Catabolismo Anaeróbico do Ac. Pirúvico
Por redução – AC.PIRÚVICO (AC. LÁTICO DESIDROGENASE)  AC. LÁTICO
Ex: BACTÉRIAS: Streptococcus
Por desmutação – AC. PIRÚVICO + H2O  AC. LÁTICO + AC. ACÉTICO
Ex: BACTÉRIAS: Leuconostoc
Por desmólise – AC.PIRÚVICO + H2O  AC. LÁTICO + AC. FÓRMICO
Ex: BACTÉRIAS: Bacillus
Por descarboxilação – AC. PIRÚVICO (DESCARBOXILASE)  CO2 + ALDEÍDO ACÉTICO
O aldeído acético por sua vez é ponto de partida para uma série de reações:
Por redução: fermentação alcoólica
Por descarboxilação: fermentação butírica
Por condensação: fermentação butilenoglicólica
O Ciclo de Krebs
ÁC. PIRÚVICO  (CICLO DE KREBS)  CO2 + ATP + H2O
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 P  6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
	PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS
	Metabolismo
	
	Respiração
	Catabolismo Aeróbico
	Catabolismo Anaeróbico
	Catabolismo
	Catabolismo via respiração endógena
	Glicólise
	
	
	
	Catabolismo da glicose com inicio assimilativo
	Acido Pirúvico
	Ocorre na mitocôndria
	Redução
Desmutação
Desmólise
Descarboxilação
	Anabolismo
	-
	Ciclo de Krebs
	
	
Enzimas
Definição
São proteínas que atuam como catalisadores. São polímeros formados por aminoácidos e são estereosseltivas com relação ao que catalisam.
Estrutura Química das Enzimas
Apoenzima Coenzima  Holoenzima
Apoenzima: Inativa, proteína, alto peso molecular, não dialisável.
Coenzima: Inativa, molécula orgânica ou metal, baixo peso molecular, dialisável.
Holoenzima: forma ativa.
Eiii! A coenzima inorgânica também é chamada de cofator.
Isoenzimas ou isozimas: são enzimas que possuem estruturas químicas diferentes mas que possuem propriedades catalíticas idênticas.
Natureza das Reações Enzimáticas
CONDIÇÕES QUE AFETAM AS REAÇÕES ENZIMÁTICAS:
pH
concentração da enzima
concentração do substrato
temperatura
INIBIÇÃO DA AÇÃO ENZIMÁTICA POR AGENTES QUÍMICOS:
Reversível
Competitiva (pode ser suprida pelo aumento da concentração do substrato)
Não-Competitiva
Irreversível
Ocorre por modificação ou destruição de um ou mais grupamentos funcionais da enzima.
Síntese das Enzimas
Enzimas constitutivas – são sempre produzidas pelas células
Enzimas adaptativas ou induzidas – são produzidas em resposta à presença de determinados substratos
Determinação e Quantificação da Atividade Enzimática
Pela identificação da presença de produtos do desdobramento da reação ou pela variação da concentração do substrato. Usa-se espectrofotometria, radioisótopos e cromatografia.
Cinética das Reações Enzimáticas
E + S  ES  P + E
Quantificação do Crescimento Microbiano
Crescimento: aumento ordenado de todos os componentes celulares (aumento da biomassa)
Multiplicação: aumento do número de indivíduos de uma população
Curva de Crescimento Unicelular
Cálculo da Velocidade Específicade Crescimento
	FORMAS DE MEDIDA DO CRESCIMENTO MICROBIANO
	Medida absoluta da quantidade de crescimento
	Contagem do número de células
	Contagem direta do microscópio
	
	Contagem em placa
	Determinação da massa de células
	Determinação do peso seco
	
	Centrifugação
	
	Densidade ótica
	
	Determinação do nitrogênio local
	Medida da atividade química durante o crescimento
	Peso do substrato consumido	
	
	Quantidade de material incorporado
	
	Determinação dos produtos no metabolismo
	Medida da variação do crescimento em relação a um valor inicial
	Pode-se usar qualquer um dos procedimentos citados acima.
	Medida da variação do crescimento em relação à variação de outro parâmetro qualquer
	Parâmetros
	Tempo (mede-se a velocidade de crescimento)
	
	Concentração do substrato
	
	Consumo do substrato
	CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE CRESCIMENTO BACTERIANO
	Métodos de contagem direta
	Contagem microscópica
	É um método simples e rápido, permitindo a observação da morfologia celular, porém não se aplica a bolores e não mede células viáveis.
	Contagem em câmara de Neubauer
	Permite quantificar células vivas e mortas, utilizando-se azul de metileno para corar.
	Contagem em placas
	A amostra original deve ser diluída, de que modo que o número de colônias que aparece na placa se situe entre 30 e 300. O resultado é dado em UFC (unidades formadoras de colônias) por mililitro.
	Volume celular
	Mede-se a fração volumétrica das células. É um método grosseiro, porém prático. Quantifica células vivas e mortas.
	Peso seco (Qtd de células vivas e mortas)
	É indicado para meios cristalinos com concentração relativamente alta de células. É o único utilizado para fungos filamentosos, não se aplicando para bactérias esporuladas. É talvez o método mais seguro e reprodutível.
	Métodos de contagem indireta
	Densidade celular por turbidimetria ou absorbância
	É um método simples, útil no estudo de crescimento de células. Quantifica células vivas e mortas. Aplica-se principalmente para bactérias e leveduras. Culturas coradas, assim como moléculas em suspensão, podem causar interferência no método.
	Absorbância relacionada com peso seco e com o número de células.
	
Esterilização
Conceitos
Esterilização: consiste em eliminar todas as formas de vida de um material ou ambiente, incluindo formas vegetativas e esporulação, bem como a inativação de vírus.
Desinfecção: remoção, destruição ou inativação de apenas algumas espécies de um determinado meio ou material. Geralmente realizada por agentes químicos que atuam seletivamente sobre as diferentes espécies.
Agentes
Físicos:						Químicos:
Calor (seco ou úmido)			ácidos, bases, sais, álcoois, éteres, 
Radiação (para o ambiente)			fenóis, cresóis, aldeídos, halogênios.
Filtração (do ar, por exemplo)
Atrito
Filtração
Agentes químicos não seletivos
Esterilização
Considera-se Esterilização quando a eficiência da técnica é 100%
E(%) = [(No – Nf)/No] x 100 onde
Nf: número de formas vivas eliminadas
No: número inicial formas vivas
	PROCESSOS DE ESTERILIZAÇÃO POR CALOR
	Fatores que influenciam
	Tipos
	Características
	Binômio tempo-temperatura, que é a base do processo
	Calor Úmido
	Provoca desnaturação e coagulação de proteínas e ácidos nucleicos;
	
	
	 É mais eficiente (mais microbicida);
	
	
	 Alto poder de penetração;
	
	
	Exige menores temperaturas;
	
	
	 Menores tempos de exposição.
	Suscetibilidade do microrganismo ou das formas
esporuladas
	Calor Seco
	
	Grau de hidratação (+ hidratados, + suscetíveis);
	
	
	Condições ambientais
	
	
	Condutibilidade térmica do meio(calor úmido é mais eficiente do que o calor seco devido ao calor específico da água)
	
	
Processos com calor úmido à T<100
Pasteurização
- Não é uma esterilização. Em geral, utilizam-se temperaturas de 60oC por 20/30 minutos.
- É suficiente para destruir apenas formas vegetativas.
- Aplicada para leites, cervejas, vinhos e sucos (visa eliminar microrganismos patogênicos termosensíveis).
- Importante por melhor preservar o sabor ou valor nutritivo do alimento.
- Esses processos são conhecidos como processos lentos LTLT (Low Temperature in Long Time);
- A técnica original de Pasteur evoluiu para novos binômios (Tempo x Temperatura) e passaram a ser chamados de processos rápidos ou HTST;
- HTST (High Temperature in Short Time).
Tindalização
- É um processo descontínuo, no qual o produto é aquecido entre 55-100 °C e a seguir resfriado.
- Este procedimento é realizado três vezes, em intervalos de 24 h. Isto permite a germinação dos esporos nos intervalos e morte das formas vegetativas durante o aquecimento.
 Processos com calor úmido a T=100
Água em ebulição (água fervente)
- É considerada uma desinfecção, já que pode não eliminar formas esporuladas.
Vapor fluente
- É um processo industrial que utiliza vapor d’água como agente desinfetante.
- Realizado em aparelhos chamados Autoclaves, sem uso de pressão.
Processos com calor úmido a T> 100
Autoclavação (vapor saturado sob pressão)
- É um processo industrial que utiliza vapor d’água como agente esterilizante.
- Realizado em aparelhos chamados Autoclaves, sob pressão.
Eiii! Deve-se tomar cuidado com a carga, o volume de água, a queda de energia, a limpeza, a manutenção e embalagens adequadas.
Aplicação: Hospitais, indústrias farmacêuticas, laboratórios, madeireiras, indústria alimentícias, tratamento de resíduos de saúde.
CALOR ÚMIDO X CALOR SECO
Esterilização de meios de fermentação por calor úmido
Processo descontínuo ou em batelada
- Esterilização em separado: reator e mosto
- Esterilização simultânea (reator + mosto)
- Injeção Direta de Vapor (diluição do meio) ou Indireta
- Necessita de agitação mecânica
- Ocorre em 3 etapas: aquecimento, esterilização, resfriamento
Processo Contínuo
- Utiliza trocadores de calor em sistema contínuo de funcionamento.
- Requer um tanque de retenção.
- Maior rendimento
- Economia de vapor e de água
Tipos de trocadores de calor
- Processos LTLT: Tachos encamisados e Banhos-Maria.
- Processos HTST: Autoclaves, trocadores de calor a placas (TCP) e tubulares (TCT);
- Processos UHT: TCP e TCT
Esterilização por calor seco
Principais Características:
- Altas temperaturas
- Não é tão efetiva
- Lenta transferência de calor
- Ausência de umidade
- Oxidação dos microrganismos
Processos em calor seco
Flambagem: passagem rápida e repetida na chama (objetos de vidro).
Incineração ou aquecimento ao rubro: mantém-se o objeto na chama até atingir-se a temperatura do rubro (objetos metálicos).
Estufas (mais utilizado):
- Calcinação da matéria orgânica (300-600 °C por alguns minutos).
- Ar quente: T - 150-180 °C 2/3h - utilizado para recipientes, tubos de vidro, balões vazios.
Morte Térmica
- Perda da capacidade de reprodução (irreversível)
- Destruição de estruturas celulares (parede celular, membranas, substâncias presentes no citoplasma).
- Tempo versus temperatura
- Fatores: do microrganismo, do meio, da temperatura
Teoria da Esterilização pelo Calor
Curva da Esterilização pelo calor
 Curva da morte térmica
Expressão da destruição dos microrganismos pelo calor
Considerando-se que a esterilização pode ser tratada como uma reação química de 1ª ordem, tem-se:
dN/ dt = -KN (1)
Onde,
No - número de células em qo=0
N - número de sobreviventes em q
t - tempo de esterilização
T - temperatura de esterilização
 K - constante de destruição térmica do microrganismo [K]=h-1 indica quão rapidamente o microrganismo é destruído
Ex: K(células vegetativas) = 10 min-1
 K(formas esporuladas) = 1 min-1
 Integrando a equação (1),
dN/N = - kt ⇒ ln N - ln No = -Kt
ln N/ No = -Kt (2) ⇒ N = No.exp(-Kt) (3)
 A equação (2) também pode ser escrita da seguinte forma:
 ln (No/N)= Kt ⇒ 2,3log (No/N)= Kt (4)
K = (2,3/t)log (No/N) (5)
Variação de K com a temperatura
Modelo cinéticoda destruição de microrganismos
Assim, segue a equação de Arrhenius, bastando colocar em gráfico os valores de K e 1/T (temperatura absoluta, em K).
Equação de Arrhenius:
K = A.e(-E/RT) (6)
 onde,
A - constante empírica
R - constante dos gases ideais = 1,98 cal/gmol.K
T - temperatura (K)
E - energia aparente de ativação da destruição (kcal/mol)
Aplicando logaritmo à equação (6),
ln K = ln A - ln e(-E/RT) ⇒ ln K = lnA - (E/RT)
2,3log K = 2,3log A - (E/RT) ⇒ log K = log A - [(E/2,3R) (1/T)] (7)
A equação (7) representa a equação de uma reta do tipo y=ax+b, onde:
y = log K
x = 1/T
a = -E/2,3.R
b = log A
Energia de ativação para destruição térmica
Tempo de redução decimal
É o tempo necessário para reduzir a um décimo a população contaminante.
Da equação (4): 
2,3log (No/N)= Kt
Se t = D ⇒ K = (2,3/D)log [(No/(N/10)] ⇒K = 2,3 e, D = 2,3/K (8)
Processos HTST
A esterilização a altas temperaturas e tempos curtos destrói menos nutrientes do que utilizando-se temperaturas mais baixas e tempos mais longos. Essa é a base dos processos de esterilização utilizados atualmente chamados "high temperature short time" (72 °C/15s) e que pode ser explicado pela energia aparente de ativação da destruição (E).
Teoria
Considerando-se duas substâncias quaisquer S1 e S2, com energias aparentes de ativação de destruição, respectivamente E1 e E2, onde E1>E2. Considerando-se as duas reações de destruição à temperatura T1, têm-se os valores correspondentes de K.
 Elevando-se a temperatura para T2, tem-se que a1>a2, pois E1>E2 e AB>CD, ou seja, para um mesmo aumento de temperatura, a variação da constante de velocidade de destruição térmica é maior para a reação de destruição da substância com maior energia de ativação.
Curvas do Processo