Atividade 3 - Jaqueline da Silva

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Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá 
Jaqueline da Silva – 11204221 
Biorreatores – Atividade 3 – Profª Drª Elaine Virmond 
 
 
Quais parâmetros afetam o crescimento microbiano? Descreva como. 
 
O crescimento microbiano é afetado tanto por fatores físicos (temperatura, pH, 
pressão) quanto fatores químicos (oxigênio, carbono, água, minerais). Ele também pode 
ser afetado, em biorreatores, pelo produto formado. Ou seja, em alguns casos, o produto 
formado no processo acaba tornando-se tóxico para os microorganismos. Como é o 
caso, por exemplo, na produção do etanol, a levedura pode suportar no máximo 10% do 
volume do reator sendo álcool. 
Os fatores físicos que afetam o crescimento microbiano são: 
 Temperatura: a maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas 
ambientes, em torno de 28°C/30°C. No entanto, certas bactérias são capazes de 
crescer em temperaturas extremas. 
 pH: O pH é a acidez ou a alcalinidade de uma solução. A maioria das bactérias 
cresce melhor dentro das variações pequenas de pH sempre perto da 
neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5. Poucas bactérias são capazes de crescer em pH 
ácido como pH 4,0. 
 Pressão Osmótica: Os microrganismos retiram da água, presente no seu meio 
ambiente, a maioria dos seus nutrientes solúveis. A água presente dentro da 
célula pode ser removida por elevações na pressão osmótica. Quando uma célula 
microbiana se encontrar em uma solução contendo uma concentração de sais 
superior àquela do interior da célula ocorrerá a passagem da água de dentro da 
célula, através da membrana plasmática, para o meio extracelular. A perda de 
água por osmose causa a plasmólise ou diminuição da membrana plasmática da 
célula. 
Os principais fatores químicos que alteram o crescimento microbiano são: 
 Oxigênio: grande dos organismos vivos, devido ao seu metabolismo, atualmente 
necessita de oxigênio para sua respiração aeróbica. Os microrganismos capazes 
de utilizar oxigênio molecular são capazes de produzir mais energia a partir do 
uso de nutrientes que organismos que não usam o oxigênio (anaeróbicos). Os 
aeróbicos obrigatórios possuem uma desvantagem em relação aos outros 
organismos, pois o oxigênio não é capaz de dissolver-se eficientemente na água 
do seu meio ambiente apresentando, portanto baixos níveis de oxigênio 
dissolvido. Em função disso muitas bactérias aeróbicas desenvolveram a 
capacidade de continuar seu crescimento na ausência de oxigênio. 
 Água: é essencial a qualquer microrganismo, embora as necessidades sejam 
variadas. É o solvente universal, mas sua disponibilidade é variável (soluções 
com açúcares ou sais têm menos água disponível). 
 
Apresente a curva representativa do comportamento típico do crescimento 
microbiano para uma cultura fechada (sistema em batelada) e descreva cada uma 
das fases de crescimento. 
 
 
 Lag: é um período variável. Neste período 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 esgotadas 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, no peso seco e no tamanho celular. 
 
 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". 
 
 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. Foram detectados alguns 
genes (sur) que são necessários à sobrevivência das células na fase estacionária. 
Além destes, existem outros genes (fatores s alternativos da RNA polimerase, 
proteínas protetoras contra dano oxidativo). 
 
 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. Culturas 
descontínuas tendem a sofrer mutações que podem repercutir na população 
como um todo. As próprias condições ambientais tendem a promover variações 
de caráter fenotípico (reversível) nas culturas. 
 
Apresente o modelo cinético de Monod que descreve a cinética do crescimento 
microbiano. Apresente a equação, defina seus parâmetros e descreva em que 
condições ela se aplica. 
O modelo de Monod é descrito por: 
𝜇 = 𝜇𝑚𝑎𝑥.
𝑆
𝐾𝑠 + 𝑆
 
Onde: 
µ: velocidade específica de crescimento; 
µmax: velocidade específica. de crescimento máximo; 
S = concentração de nutriente; 
 KS = constante de saturação. 
 
A equação de Monod pode ser aplicada quando são assumidas algumas 
simplificações de várias situações reais 
 Não considerar fase LAG (µx=0); S >>> Ks. 
 Não considerar fase estacionária (embora S não seja nulo, S≠ 0; µx=0). 
 Não considerar nem um tipo de inibição. 
 Não se aplica a cultivos com limitação de outros nutrientes (apenas S 
limitante). 
 
O que são enzimas? Descreva como ocorre sua ação catalítica e apresente o modelo 
mais simples que descreve sua interação com o substrato durante o processo 
catalítico. 
As Enzimas são proteínas especializadas que funcionam na aceleração de 
reações químicas. 
A ligação com o substrato dá-se em uma região pequena e bem definida da 
enzima, chamada centro ativo. O centro ativo é formado por resíduos de aminoácidos e 
constitui uma cavidade com forma definida, que permite à enzima “reconhecer” seu 
substrato. Uma molécula, para ser aceita como substrato, deve ter a forma espacial 
adequada para alojar-se no centro ativo e grupos químicos capazes de estabelecer 
ligações com os radicais do centro ativo. 
 
Apresente o modelo cinético de Michaelis-Mentes para reações simples catalisadas 
por enzimas. Descreva as condições para que o modelo foi definido, as equações 
que o representam, defina seus parâmetros e suas unidades.