Crescimento e nutrição bacteriana

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CRESCIMENTO E NUTRIÇÃO BACTERIANA
Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a "um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares".
Tempo de geração → tempo que leva para a bactéria ser capaz de se dividir em duas novamente
Scherichia, por exemplo, leva 20 minutos.
Para fazer divisão celular, a bactéria precisa de nutrientes
Temperatura
Mínima (menor temperatura onde é capaz de crescer)
Ótima (onde apresenta melhor crescimento)
Máxima (mais alta temperatura para crescer)
Classificação primária
Psicrófilos → temperaturas baixas: -10° a 20°
Psicotróficos → temperatura de refrigeração: 0° a 30 °
Mesófilos → temperaturas moderadas: 10° a 50° → patogênicos pois se desenvolvem melhor na temperatura do nosso corpo
Termófilos → temperaturas altas: 40° a 70°
Termófilos extremos ou hipertermófilos → >80°
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Pasteurização
Mecanismo de controle do crescimento bacteriano
Não extingue todas as bactérias
pH
Ideal para bactérias: faixa de neutralidade (6,5-7,5) → neutrófilas
Acidófilas: pH 0,5 a 6,0 (com ótimo entre 2 e 3,5)
Alcalófilas: pH acima de 7
Os microrganismos regulam seu pH interno dentro de uma ampla faixa de valores do pH externo. P.ex: os microrganismos 
acidófilos mantêm um pH interno de cerca de 6,5 com relação a uma faixa externa de 1,0 a 5,0. 
O pH interno é regulado por um conjunto de sistemas de transporte de prótons na membrana citoplasmática, inclusive uma 
bomba primária de prótons impulsionada por ATP e um intercambiador de Na+/H+. Também é sugerida a contribuição de um 
sistema de troca de K+/H+ na regulação do pH interno dos microrganismos neutralóftlos
Pressão osmótica
Osmose/Plasmólise
Os microrganismos que necessitam de altas concentrações de sal são denominados halofílicos, enquanto os que necessitam de 
altas pressões osmóticas chamam-se osmofílicos
A maioria das bactérias é capaz de tolerar ampla faixa de pressões osmóticas externas e de forças iônicas em virtude de sua 
capacidade de regular a osmolaridade e a concentração iônica 
internas
Classificação
Conservação de alimentos com sal ou açúcar
Halofílicas extremas
Halofílicas obrigatórias
Halofílicas facultativas
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Carbono
Corresponde à base de todas as moléculas orgânicas 
Peso seco bacteriano → forma de medir o crescimento bacteriano em determinado meio
Com a cultura na qual o microorganismo cresceu, desidratar deixando apenas as bactérias
Extrai-se o peso seco dos nutrientes que compõem a bactéria
50% C, 14% N e 4% S e P → então, para cultivar a bactéria necessita dispor desses macronutrientes no meio 
Levando em conta a fonte de carbono:
Quimioheterotróficos → a partir de materiais orgânicos como proteínas, carboidratos e lipídeos
Fotoautotrófico/quimioautotrófico → a partir de dióxido de carbono
Nitrogênio, enxofre, fósforo 
Síntese de proteínas
Síntese de DNA e RNA
Síntese de ATP
Composição de vitaminas → tiamina e biotina (complexo B que atuam como coenzimas)
Fonte desses nutrientes: matéria orgânica, atmosfera
Obtenção de nitrogênio
Decomposição de matéria orgânica proteica
Íons amônia
Nitratos
Fixação do nitrogênio → alguns microorganismos são capazes de absorver o nitrogênio atmosférico
Potássio magnésio e cálcio → co-fatores enzimáticos
Elementos traços → oligoelementos
São aqueles requeridos em pouca quantidade como: ferro, cobre, molibdênio e zinco
Utilizados como co-fatores na atividade de algumas enzimas
Constituintes do meio ou da água
Oxigênio
Uso ou não do oxigênio para respiração
Aeróbios estritos ou obrigatórios → necessitam obrigatoriamente do oxigênio (crescem na superfície do meio, pois há 
maior presença de O2)
P.ex: Mycobacterium tuberculosis
Anaeróbios obrigatórios → o oxigênio passa a ser tóxico, possuindo enzimas que degradam a molécula (catalase, 
peroxidase, superóxido desmutase) → cresce no fundo do tubo, onde não há moléculas de oxigênio
P.ex: Treponema pallidum
Anaeróbios facultativos → podem usar o oxigênio, mas com poucas taxas de O2 também podem realizar suas 
atividades metabólicas (cresce em toda a extensão do tubo)
P.ex: Escherichia
Microaerófilas → crescimento aeróbio, porém em baixas concentrações de O2
P.ex: Neisseria (diplococos gram negativos)
Anaeróbios aerotolerantes → não usam o oxigênio para sobreviver, ou seja, para se reproduzir, mas podem viver por 
tempo limitado na presença de O2
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MACROnutrientes: necessários em grande quantidade, pois tem papel importante na estrutura e metabolismo
P.ex: C, N, P
MICROnutrientes: quantidades mínimas, com funções enzimáticas
P.ex: S, K, Na
Os microorganismos exibem os mais diversos mecanismos nutricionais
A nutrição ocorre predominantemente pela absorção, através da oxidação de substâncias com alto valor energético, 
preferencialmente os açúcares
Os microorganismos necessitam de um ambiente propício com todos os constituintes físicos e químicos necessários para seu 
crescimento. As substâncias ou elementos retirados do ambiente são utilizadas como blocos para a construção da célula.
Os nutrientes podem ser de vários tipos, dispostos em três categorias de acordo com sua concentração e importância na célula 
bacteriana: macronutrientes, micronutrientes e fatores de crescimento (substâncias que a bactéria não é capaz de sintetizar, 
necessitando encontrá-las prontas no meio)
Estas bactérias sintetizam uma série de exoenzimas, as quais são liberadas no meio, clivando os nutrientes, que são captados 
por proteínas transportadoras.
Devido à presença de uma membrana externa (LPS), as bactérias gram negativas apresentam um grande número de porinas 
associadas à camada lipopolissacarídica, e que permitem a passagem de moléculas hidrofílicas, de baixa massa molecular.
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No espaço periplasmático dessas células, são encontrados proteases, fosfatases, lipases, nucleases e enzimas de degradação 
de carboidratos.
São compostos que alguns tipos celulares necessitam em quantidades muito pequenas
Embora a maioria dos microorganismos seja capaz de sintetizá-los, outros necessitam que eles sejam adicionados ao meio de 
cultura
Estes compostos entram na composição das células ou de precursores dos constituintes celulares
P.ex: aminoácidos, colesterol, heme, vitaminas, purinas e pirimidinas
Soluções nutrientes para promover o crescimento de microorganismos
Não existe um meio de cultura universal
Existem vários meios para diversas finalidades
Para obter sucesso no cultivo de microorganismos é necessário o conhecimento de suas exigências nutricionais, para que os 
nutrientes sejam fornecidos de forma e proporção adequada
Em laboratório
Compra o meio na forma de pó
Pesa o meio e depois hidrata-o
Esterilizar e colocar em placa ou colocar em placa e esterilizar
Depois semeia a bactéria nesse meio
Os meios podem ser classificados em função do conhecimento de sua composição ou em função da quantidade de agar agá 
(não entra na composição nutritiva)
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Meios de cultura quimicamente definidos
Temos conhecimento de todos os componentes que compõem aquele meio, inclusive sua concentração
Meios de cultura complexos
Não temos conhecimento da concentração de todos os componentes 
P.ex: leite
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Meio sólido (placas)
Alta quantidade de ágar-ágar
Meio semi sólido (tubos)
Quantidade pequena de ágar-ágar → consistência de gelatina
Meio líquido
Sem nenhuma quantidade ágar-ágar
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Meio enriquecido
Favorece o desenvolvimento de uma população bacteriana que está em desvantagem entre outras populações
P.ex: sangue de carneiro
Meio seletivo
Favorece o crescimento de uma determinada bactéria de interesse, impedindo o crescimentode outras bactérias
P.ex: ágar MacConkey → só cresce bactérias gram negativas pois possui substâncias que inibem o crescimento de bactérias 
gram positivas
P.ex: ágar saboraud → cultivar principalmente fungos
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Meio indicador
Facilita a identificação de um determinado organismo
Utiliza-se um indicador de cor, pois no momento que a bactéria usar o elemento chave, irá alterar o pH, o que gerará mudança 
na cor do meio
P.ex: meio ágar-sangue → utilizado para a identificação de bactérias capazes de destruir células-sanguíneas com a enzima 
P.ex: meio ágar chapman → geralmente há mudança de cor devido ao uso de açúcar no meio, pois há alteração do pH e 
consequentemente mudança de cor
Meio de manutenção
Utilizados para conservação de microorganismos no laboratório, ou seja, garantem a viabilidade de microorganismos
P.ex: ágar conservação, meios com leite 
Isolamento: técnica de semeadura por esgotamento
Preservando culturas bacterianas
Congelamento em baixas temperaturas 
meio líquido + glicerol e congelamento rápido de -50 a -95° com nitrogênio líquido
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Liofilização 
rapidamente congelado, em meio líquido, sob temperaturas de -54 a -72° e imediatamente submetido à remoção de água 
por vácuo