Actividade de auto-avaliação

No gráfico, do lado direito, são apresentadas 2 curvas de crescimento típicas (em unidades de Densidade Óptica) de dois microrganismos com diferentes taxas de crescimento. Qual dos dois se divide mais depressa?

Actividade de auto-avaliação
  • Organismo A
  • Organismo B

Tempo de geração ou duplicação

Tempo de geração ou duplicação

Fig. 2 - Representação do processo de duplicação de um microrganismo ao longo do tempo

O tempo de geração ou duplicação de um microrganismo é definido como o tempo necessário para que ocorra uma geração, isto é, para a formação de 2 células a partir de uma. Entre os microrganismos procariotas (bactérias), esta ocorre principalmente por fissão binária.

O tempo de geração ou duplicação varia grandemente entre microrganismos. Por exemplo, em condições nutricionais e ambientais óptimas, a bactéria Escherichia coli pode ter um tempo de duplicação de somente 30 minutos. Algumas bactérias podem sofrer divisão celular mais rapidamente, mas a maior parte divide-se com tempos de duplicação de 1-3 horas. Além disso, o tempo de geração/duplicação de um dado microrganismo depende da composição do meio de crescimento e de condições ambientais, como a temperatura, pH, disponibilidade de água, etc..

Cálculo do tempo de geração ou duplicação, g, de uma população microbiana em crescimento exponencial

Tempo Nº total de células
0 1
1 2
1,5 4
2 8
2,5 32
3 32
3,5 64
4 128
4,5 256
5 512
5,5 1024
6 2048
6,5 4096
7 8192
... ...
10 1048576

n0=1 (número de células no inicio do crescimento exponencial)

n5.5=1024 (número de células após 5,5 horas de crescimento exponencial)

Com base na equação (2):

Com base na equação (2):

tem-se que n, o número médio de gerações que ocorreram durante as 5,5 horas de crescimento exponencial é igual a 10.

Tal significa que o tempo médio de uma geração (g) é 0.55 h ou 33 minutos.

Tal significa que o tempo médio de uma geração (g) é 0.55 h ou 33 minutos.

Crescimento exponencial

Caracterização

crescimento exponencial de uma população microbiana em suspensão em meio líquido é caracterizado pela duplicação do número de células e, por conseguinte, da massa (biomassa).

Processo de duplicação de um microrganismo durante a fase de crescimento exponencial. Após a duplicação (ou replicação) do material genético a célula divide-se para dar uma célula-filha com as mesmas características da célula inicial.

Cinética do crescimento exponencial

Durante o crescimento exponencial, o número de células aumenta de acordo com uma exponencial de base 2 (ver Tempo de geração ou duplicação). De facto, a duplicação de 2 células em 4 pode ser expressa como 21->22, a de 4 em 8 é expressa como 22 -> 23, e por aí adiante. Existe pois  uma relação entre o número de células presentes no início (tempo zero) do crescimento exponencial e o número de células presente após um período t desse crescimento exponencial, dada pela seguinte equação:

crescimento exponencial

células presentes no início do crescimento exponencial e n é o número de gerações que ocorreram durante o período de crescimento exponencial. É possível exprimir o parâmetro n em função de Nt e N0, numa população em crescimento exponencial, com base na equação:

em crescimento exponencial

tempo de duplicação ou geração, g, pode ser calculado como t/n, onde t é o tempo de duração (horas ou minutos) do crescimento exponencial e n o número de gerações ocorridas durante essa fase do crescimento exponencial.

Com base na avaliação quantitativa do crescimento de uma população de células de um determinado microrganismo, é possível conhecer os valores de Nt e N0 ao longo do tempo t, (como exemplificado na tabela junta). O conhecimento de dados experimentais deste tipo permite, com base na equação anterior, calcular o tempo que a população microbiana demora a duplicar o número de células, em condições bem definidas, isto é, o seu tempo de geração ou duplicação. É também possível, calcular a taxa específica de crescimento do microrganismo em questão, como é exemplificado na próxima página.

taxa específica de crescimentoμ, e o tempo de geração ou duplicaçãog, de uma população microbiana são parâmetros muito importantes em Microbiologia. Os valores de μ e dependem da estirpe microbiana em questão e são fortemente influenciados pelas condições ambientais e pela composição do meio de cultura. Por um lado, o seu conhecimento permite prever como evoluirá a concentração de um microrganismo ao longo do tempo de crescimento exponencial. Por outro lado, são parâmetros que dão indicação sobre a resposta do microrganismo às diversas condições ambientais incluindo a moificação do meio de cultura.

O cálculo dos valores de g e μ de um dado microrganismo, em condições de cultura diferentes, é útil, por exemplo, para:

  • seleccionar as condições de cultura óptimas para o crescimento desse microrganismo;
  • estudar o efeito que uma determinada alteração das condições ambientais exerce sobre o crescimento do microrganismo.
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