Modelagem cibernética de cultura de saccharomyces cerevisiae com base no ciclo celular

Processos bioquímicos cruciais à viabilidade celular dependem do potencial elétrico através da membrana celular. É, portanto plausível propor-se que a aplicação do campo elétrico a uma célula viva promova respostas metabólicas semelhantes àquelas ligadas a outros tipos de estresses. O presente trabalho visa caracterizar os efeitos da aplicação de potencial elétrico durante o cultivo de Saccharomyces cerevisiae S288C (ATCC 26108, α GLC mal gal 2) quanto à respostas fisiológicas (consumo de substrato, produção de etanol e crescimento celular) e à respostas morfológicas (tamanho celular e contagem de cicatrizes). Além de cultivos em uma única batelada, foram conduzidas bateladas com cortes, após esgotamento do substrato. O volume de corte foi de 50% do volume final da batelada, sendo meio fresco adicionado até atingir o volume original da batelada assim como a concentração inicial de glicose. Para a avaliação do ciclo celular utilizou-se o método de contagem de cicatrizes (corante calcoflúor) por microscopia de fluorescência na faixa de comprimento de onda de 330-370 μm. O número total de células, tamanho celular e o número de células em reprodução foram quantificados por processamento digital de imagens. Observou-se que o potencial elétrico aumenta o transporte de açúcar para a célula evidenciado por um maior consumo de substrato sem que paralelamente fosse observada uma maior taxa de crescimento celular. A produção de glicogênio é impactada assim como a produção de etanol. Adicionalmente, através da técnica de processamento digital de imagens, denota-se o impacto do potencial elétrico na morfologia celular e no histograma de distribuição de tamanhos. Estes indícios foram validados pelas análises de contagem de cicatrizes que apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre a cultura controle e àquela submetida ao potencial elétrico, sugerindo alteração no ciclo celular. Com base nestas evidências experimentais, é proposto um modelo baseado em rede metabólica simplificada, numa abordagem cibernética e de balanço populacional discretizado em classes de células, de acordo com o número de cicatrizes. O modelo desenvolvido foi empregado na investigação de condições experimentais que exacerbem a produção de etanol, através do desenvolvimento de estratégias de alimentação e aplicação de potencial