Controle de qualidade micro-bio

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Crescimento Microbiano
O termo crescimento refere-se ao aumento do número de microrganismos presentes na
população. Este aumento é obtido através de divisão binária, processo em que uma célula dá
origem a duas outras pela separação do material celular em duas metades equivalentes.
Nutrição microbiana
• Fornecimento de nutrientes para síntese de macromoléculas.
Exigências Nutricionais
• ÁGUA
– Essencial para os microrganismos: absorção de nutrientes dissolvidos.
– Disponibilidade variável no ambiente.
– Se ambiente possui < concentração de água: célula aumenta.
– Concentração de solutos internos (bombeamento de íons para o interior celular ou pela
síntese de solutos orgânicos).
• CARBONO
– todos os organismos requerem alguma forma de carbono.
– esqueleto das três maiores classes de nutrientes orgânicos: lipídeos, carboidratos e
proteínas: fornecem energia para o crescimento e servem como unidade básica para
biossíntese.
– heterotróficos utilizam compostos orgânicos como fonte de carbono.
– autotróficos utilizam o CO2 como fonte de carbono.
• ENERGIA
– fototróficos obtém energia da radiação luminosa.
– quimiotróficos obtém energia dos compostos químicos.
• NITROGÊNIO
– todos os organismos necessitam em alguma forma.
– parte essencial dos aminoácidos (proteínas) e ácidos nucléicos.
– bactérias são mais versáteis para N que eucariotos.
– podem utilizar o N2 (fixação biológica), nitratos, nitritos e sais de amônia.
– em geral compostos nitrogênio orgânico: aminoácidos e peptídeos.
• ENXOFRE(S), HIDROGÊNIO(H) E FÓSFORO(P)
– essenciais a todos os organismos.
– S é necessário na biossíntese de cisteína, cistina, metionina e de vitaminas (tiamina e
biotina).
– P é essencial para a síntese de ácidos nucléicos e ATP.
– sais inorgânicos (sulfatos e fosfatos) podem ser utilizados para suprir estes elementos
também presentes em fontes protéicas (aa), DNA e RNA.
– alguns destes elementos são encontrados na água ou na atmosfera.
• POTÁSSIO(K), MAGNÉSIO(Mg), CÁLCIO(Ca) E FERRO(Fe)
– K e Mg são cofatores enzimáticos.
– Ca para estabilização da parede celular e formação de endósporos.
– Fe faz parte dos citocromos, e proteínas transportadoras de elétrons.
• MICRONUTRIENTES OU ELEMENTOS TRAÇO:
– Co, Cu, Ni, Mo, Mn, Se, Zn, Cr
– necessários em concentração muito baixa (µg/L).
– cofatores de enzimas.
– geralmente não é preciso adicionar: estão presentes na água.
– se água for desmineralizada: adicionar à solução os elementos traços.
• FATORES DE CRESCIMENTO:
– compostos orgânicos: vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas.
– muitas vitaminas (tiamina, biotina, cobalamina) atuam como coenzimas.
– alguns microrganismos não sintetizam os fatores que devem ser disponíveis no meio.
• Temperatura: importante, pois os microrganismos não possuem qualquer mecanismo de
controle interno deste fator, o que pode afetar as reações químicas da célula.
– Psicrófilos: ou microrganismos que crescem em baixas temperaturas (7- 20ºC);
– Mesófilos: ou microrganismos que crescem em temperaturas moderadas (25 – 40ºC);
– Termófilos: ou microrganismos que crescem em altas temperaturas;
• Baseado nesta temperatura tem-se os seguintes grupos:
– Hipertermófilos: toleram ou crescem em temperatura de 100oC ou mais
– Psicrotróficos: não possuem um ótimo de temperatura. Crescem a 7oC ou menos, alguns
crescem abaixo de 0oC e outros podem crescer em temperaturas entre 37 e 45oC.
• Exigências atmosféricas: os microrganismos podem ser divididos, ainda, de acordo
com o seu requerimento em oxigênio e gás carbônico.
– Aeróbios obrigatórios: são microrganismos que, para crescerem e se multiplicarem,
necessitam de uma atmosfera que contenha O2 em uma concentração equivalente ao ar
atmosférico (20- 21%). Ex: micobactérias, fungos filamentosos (bolores);
– Microaerófilos: o oxigênio requerido para multiplicação é menor do que aquele encontrado
no ar atmosférico (cerca de 5% de O2) Ex: Espécies de Campylobacter, causadora da
diarréia;
– Anaeróbios estritos: crescem somente na ausência total de oxigênio. Ex.: Clostridium
botulinum;
– Anaeróbios facultativos: crescem tanto na presença como na ausência de oxigênio. Ex.:
Enterobactérias, estreptococos e estafilococos;
– Anaeróbios aerotolerantes: não requer oxigênio e cresce melhor na sua ausência, mas
pode sobreviver em atmosferas que contenham o mesmo. Ex.: Lactobacilos.
• O2 é poderoso agente oxidante e excelente aceptor de elétrons na respiração.
• Processos celulares geram formas reativas de O2.
• Espécies reativas são oxidantes poderosos que destroem constituintes celulares:
 
• células devem ser capazes de se proteger contra estas espécies reativas para manter sua
integridade.
 
• Superóxido dismutase (SDO) e catalase são as enzimas mais importantes.
– Presença de catalase é variável.
– aeróbios, facultativos, microaerofílicos e aerotolerantes possuem SDO.
– Anaeróbios estritos não possuem estas enzimas e, portanto não conseguem sobreviver na
presença de oxigênio.
As condições de anaerobiose podem ser conseguidas:
a) uso de agentes redutores nos meios de cultura
Ex: tioglicolato de sódio, que reage com oxigênio, formando água.
b) remoção mecânica do oxigênio, sendo substituído por nitrogênio e CO2
c) uso de sistemas geradores de anaerobiose (GasPak) que gera hidrogênio e CO2 com um
catalisador de paládio.
d) uso de câmaras anaeróbicas.
• pH
– fator limitante do crescimento microbiano.
– A maioria das bactérias cresce bem em meios com pH ao redor de 7,0
– Muitas espécies tolerarem variações de pH entre 4,0 e 9,0
– Ótimo de crescimento se localiza entre 6,5 e 7,5.
– Poucas bactérias podem se desenvolver abaixo de pH 4,5-5,0, mas esses são os limites
preferidos pelos fungos e leveduras.
– Thiobacillus thiooxidans que transforma o enxofre em ácido sulfúrico, e cresce bem a pH
1,0
– Vibrio comma, agente causador da cólera asiática, que desenvolve a pH 10,0.
• Pressão Osmótica
– meios de cultura com pressões osmóticas inferiores da célula, geralmente não afetam sua
viabilidade: que a rigidez da parede celular impede a entrada excessiva de água.
– Entretanto, meios de cultura com pressões osmóticas mais elevadas: causam a perda de
água intracelular, podendo ter efeito bacteriostático ou bactericida.
• Isotônico - onde a concentração de solutos em um meio é igual àquela no interior da célula.
Não há movimento de água para dentro e para fora da célula.
 • Hipertônico - concentração de solutos fora da célula é maior que no interior. A água flui para
fora da célula resultando na desidratação e contração da célula.
• Hipotônico - a concentração de soluto no interior da célula é maior que fora dela. A água flui
para dentro da célula: pode inchar e se romper – plasmólise.
• Meio de cultura: preparação contendo os nutrientes necessários para cultivar e manter
microrganismos viáveis em laboratório.
• Duas grandes classes de meios de cultura.
– Meio definido ou sintético: composição química exata é conhecida.
– Meio complexo: composição química exata não é conhecida (composto por extratos
naturais de carne, levedo, proteínas hidrolisadas).
• Substratos para meios complexos:
– Extrato de Carne: extrato aquoso de tecido muscular, concentrado sob a forma de pasta,
contém carboidratos, N orgânico, vitaminas hidrossolúveis e sais.
– Peptona: produto da digestão da carne (enzimática ou ácida), fonte de N orgânico e
vitaminas.
– Triptona: hidrolisado pancreático de carne, rica em nitrogênio-amínico; destinado ao
isolamento de organismos de difícil crescimento.
– Extrato de Levedura: extrato aquoso de células de leveduras lisadas, fonte excelente de
substâncias estimulantes do crescimento como vitamina complexo B; contém compostos
orgânicos de N e C.
– Extrato de malte: extrato aquoso de cevada malteada. Rica em carboidratos. Contém
material nitrogenado, vitaminas e sais minerais.
– Tripticase: peptona derivada da caseína por digestão pancreática, fonte rica em nitrogênio
de aminoácidos.
• Meios complexossão altamente nutritivos
– geralmente mais fáceis de preparar.
– são os mais usados (composição exata não é necessária).
– mais adequados para fastidiosos.
• Quanto ao estado físico os meios podem ser:
– líquidos: (caldos) nutrientes são dissolvidos em água e esterilizados
– sólidos: são preparados a partir da adição, ao meio líquido de um agente solidificante, antes
da esterilização do meio.
– ágar-ágar: polissacarídeo obtido de algas marinhas. Usado como agente solidificante dos
meios. Funde a 100°C e gelifica quando a temperatura é menor de 45°C. Concentração 1,5 -
2% p/v. Não serve como nutriente.
– semi-sólidos: obtido através da adição de uma quantidade reduzida de agente solidificante
(0,3 a 0,5% de ágar).
• Meios líquidos: multiplicação celular; processos industriais em reatores.
• Meios sólidos: usados para imobilização de m.o. em placas ou tubos
– aparecimento de massas celulares: colônias
– Colônia: originada da multiplicação de microrganismos em meio sólido importante para a
caracterização dos microrganismos para colônia ser visível: ≈1 x 106 células são isolados em
meios sólido visando obtenção de culturas puras
– Cultura pura: contém um único tipo de microrganismos sem contaminantes.
Meios de cultura com finalidades especiais
• Meios Seletivos: permitem crescimento de um tipo particular de microrganismo suprimindo
o desenvolvimento de outros
– ágar Sabouraud: pH 5,6 e alta concentração de glicose (seletivo para fungos).
– ágar verde brilhante: seletivo para enterobactérias Gram - (Salmonella); o corante verde
brilhante adicionado ao meio inibe as bactérias Gram (+).
– Adição de antibióticos: seletivos para os microrganismos resistentes a estes agentes
antimicrobianos.
• Meios diferenciais: permitem a distinção entre diferentes grupos de microrganismos.
– Produção de enzimas: adição substrato e verificação halo hidrólise.
– Hemólise em ágar sangue: Streptococcus e Staphylococcus hemolíticos.
• Meios Seletivos / Diferenciais: agem como seletivos e diferenciais muito úteis no
diagnóstico de patogênicos (coliformes fecais).
– Ex: ágar MacConkey - contém sais biliares e corante cristal violeta, que inibem o
crescimento de Gram + e permitem o desenvolvimento de Gram - e ainda lactose e o
indicador vermelho neutro, que distingue as Gram negativas produtoras de ácido (vermelhas)
das Gram negativas não produtoras de ácido (amarelas) identificação de coliformes.
• Meios de Enriquecimento: usados para selecionar microrganismo presente em pequenas
quantidades em relação à população de um ambiente.
– favorece o crescimento da espécie desejada, mas não o crescimento das outras espécies
presentes em uma população mista.
– Ex: isolamento de bactérias que oxidam o fenol. Podem ser isoladas de amostras do solo,
utilizando meio de enriquecimento, contendo sais de amônia, e fenol como única fonte de
carbono e energia somente os microrganismos capazes de oxidar o fenol estarão presente
em grande número depois de vários cultivos.
• Meios de Estocagem: utilizado para a manutenção da viabilidade e das características
fisiológicas de uma cultura
– meio diferente do ótimo para o crescimento - desenvolvimento rápido: morte rápida.
– a glicose favorece o crescimento, preferível omiti-la na preparação de um meio de
estocagem.
 
Referência: Verônica Ortiz Alvarenga – Nutrição e Cultivo de Microrganismos – 16/04/2009.
Exercício 1:
Sobre os meios de cultura considere as seguintes afirmativas:
I- Os meios são misturas de nutrientes necessários ao crescimento microbiano que deve conter a fonte de
energia e de todos os elementos imprescindíveis à vida das células.
II - Sua formulação deve levar em conta o tipo nutritivo ao qual o microorganismo pertence, considerando–
se a fonte de energia, o substrato doador de elétrons e a fonte de carbono.
III - É imprescindível acrescentar ao meio, vitaminas, cofatores e aminoácidos quando estes compostos
são sintetizados pelo microorganismo que se deseja cultivar. 
Conclui-se que estão CORRETAS as afirmativas em qual das alternativas abaixo?
A)
I e II.
B)
I e III.
C)
II e III.
D)
Somente II.
E)
I, II e III.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
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Exercício 2:
A temperatura tem uma grande influência no crescimento de microrganismos. O processo de crescimento
é dependente de reações químicas que são alteradas pela temperatura. Os microrganismos sempre se
desenvolvem em uma faixa de temperatura, que compreende desde uma temperatura mínima para início,
uma temperatura ótima e uma temperatura máxima. São conhecidas como temperaturas cardinais de uma
espécie de microrganismo. Segundo Pelczar (1996), as temperaturas cardinais de uma espécie particular
podem variar em um estágio do ciclo de vida do microrganismo e com o conteúdo nutricional do meio. A
temperatura pode afetar a taxa de crescimento, assim como o tipo de reprodução. Entretanto, a
temperatura ótima para o crescimento pode não ser necessariamente a temperatura ótima para toda a
atividade celular. A temperatura ótima de crescimento é aquela que permite um desenvolvimento mais
rápido, que irá variar para cada espécie de microrganismo. Ela permite que o microrganismo expresse o
seu potencial máximo metabólico. Em relação à temperatura ótima de crescimento, assinale a alternativa
INCORRETA:
A)
Se a temperatura ótima é ultrapassada têm-se a desnaturação do material celular com conseqüente morte
da célula.
B)
A temperatura ótima das bactérias psicrófilas está faixa de 12ºC a 17ºC.
C)
A temperatura ótima das bactérias mesófilas está faixa de 28ºC a 38ºC.
D)
A temperatura ótima das bactérias termófilas está faixa de 57ºC a 87ºC.
E)
Se a célula for colocada numa temperatura inferior à temperatura ótima há uma aceleração das atividades
metabólicas, prolongando o tempo de sobrevida no meio.
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Exercício 3:
Os fatores necessários para o crescimento microbiano podem ser divididos em duas categorias principais:
físicos e químicos. Os fatores físicos incluem temperatura, pH e pressão osmótica. Os fatores químicos
necessários são água, fontes de carbono, nitrogênio, minerais, oxigênio e fatores orgânicos de
crescimento. Quanto às necessidades físicas para o crescimento bacteriano, assinale a
alternativa CORRETA.
A)
A maior parte das bactérias pode crescer em torno de uma temperatura de 37oC ou mais, tendo uma faixa
relativamente ampla para o crescimento ótimo.
B)
As bactérias patogênicas proliferam naturalmente, em condições de temperaturas semelhantes às do
corpo humano, em torno de 37oC.
C)
A faixa de temperatura de crescimento de um microrganismo é uma característica instável, sem valor
taxonômico.
D)
Em relação à tolerância a temperatura as bactérias são classificadas em halófilas, termófilas e psicrófilas.
E)
Em relação à tolerância ao pH, as bactérias são classificadas em acidogênicas, acidófilas, alcalígenas e
criogênicas.
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Exercício 4:
Em relação à temperatura ótima de crescimento bacteriano, considere as seguintes afirmativas:
I - As bactérias têm uma temperatura ótima de crescimento específica para cada tipo em torno da qual se
observa um intervalo dentro do qual o crescimento também ocorre, porém, sem atingir o seu máximo;
II - Se a temperatura ótima é ultrapassada têm-se a desnaturação do material celular com conseqüente
morte da célula;
III - Se a célula for colocada numa temperatura inferior à temperatura ótima há uma desaceleração das
atividades metabólicas, levando à morte após um longo tempo. Conclui-se que estão CORRETAS as
afirmativas.
A)
I e II.
B)
I e III.
C)
II e III.
D)
Apenas I.
E)
I, II e III.
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Exercício 5:
Relacione a primeira coluna com a segunda, conforme a fonte de nutrientes das bactérias.
A)
A;B;D;C;E;F.
B)
A;C;D;E;F;B.
C)B;A;C;F;E;D.
D)
A;B;C;D;E;F.
E)
B;A;D;E;F;C.
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Exercício 6:
As fontes de carbono e de energia são condições nutricionais importantes para o crescimento microbiano.
Qual das alternativas indica corretamente tipos de exigências nutricionais com relação as fontes de
carbono e energia para o crescimento ideal dos microrganismos?
A)
Heterotróficos.
B)
Autotróficos.
C)
Fototróficos.
D)
Quimiotrófico.
E)
Todos estão corretos.
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Exercício 7:
A presença de microorganismos em produtos farmacêuticos e cosméticos podem alterar as características
da formulação, como por exemplo a sua estabilidade. Além disto algumas bactérias promovem efeitos
benéficos no interior do nosso organismo e outras podem provocar contaminações. Assim sendo são
aspectos benéficos da presença de microorganismos no corpo humano, EXCETO:
A)
Defesa do intestino contra infecções por salmonela.
B)
São agentes de infecção oportunistas.
C)
Proteção contra a colite pseudomembranosa pela microbiota intestinal.
D)
Estimulo ao desenvolvimento das defesas imunológicas.
E)
Produção de vitaminas do complexo B e de vitamina K.
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Exercício 8:
Quanto as exigencias de oxigênio como são classificadas as batérias que exigem a presença de oxigênio
em pequena quantidade e não toleram as pressões normais de oxigênio atmosférico?
A)
Aeróbios obrigatórios.
B)
Anaeróbios obrigatórios.
C)
Anaeróbios facultativos.
D)
Microaerófilos.
E)
Aerotolerantes.
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