Crescimento bacteriano (curva de crescimento)

Prévia do material em texto

O crescimento em bactérias é frequentemente 
considerado em dois níveis, a saber: individual e 
populacional. O crescimento é um somatório dos 
processos metabólicos progressivos, que normalmente 
conduz à divisão (reprodução) com concomitante 
produção de duas células-filha a partir de uma. A grande 
maioria, de fato, divide-se dando origem a duas células-
filha iguais (divisão binária), embora algumas espécies 
formem brotos que crescem até atingir o tamanho da 
célula-mãe e, então, destacam-se. 
Curva de Crescimento 
Embora as bactérias desenvolvam-se bem em meios de 
cultura sólidos, os estudos de crescimento são feitos 
essencialmente em meios líquidos. Quando uma 
determinada bactéria é semeada num meio líquido de 
composição apropriada e incubada em temperatura 
adequada, o seu crescimento segue uma curva definida 
e característica. 
A curva de crescimento pode ser arbitrariamente 
dividida em quatro fases: 
a) Fase de lag, durante a qual praticamente não ocorre 
divisão celular, porém há aumento de massa. 
b) Fase logarítmica, na qual ocorre divisão regular numa 
velocidade máxima e constante. 
c) Fase estacionária, durante a qual a velocidade de 
multiplicação diminui gradualmente, até que se anule. 
O número de bactérias presentes, por unidade de 
volume, permanece constante por um tempo 
determinado. Durante essa fase, o número de bactérias 
novas que se formam contrabalança com o número 
daquelas que estão morrendo. 
d) Fase de declínio, em que os micro-organismos 
gradualmente diminuem em número até que a cultura se 
torne estéril, ou seja, todos os micro-organismos 
morrem. 
 
Fase de lag 
A fase de lag pode ou não existir, dependendo de certos 
fatores. Tende a ser longa quando o inóculo é pequeno 
ou provém de uma cultura velha ou quando o meio e a 
temperatura de incubação são menos favoráveis (não 
correspondem aos ótimos). 
Em condições favoráveis, a fase de lag tende a ser 
menor. Entretanto, o fator determinante é o estágio do 
crescimento em que se encontra a cultura da qual 
provém o inóculo. Organismos provenientes de uma 
cultura em fase de lag, estacionária ou de declínio 
demoram algum tempo para iniciar a multiplicação, 
quando inoculados em meio novo, enquanto organismos 
originados de uma cultura em fase logarítmica não 
apresentam lag, mas, ao contrário, continuam a se 
multiplicar na mesma velocidade de crescimento do 
meio anterior, pelo menos quando o meio novo é igual 
ou similar ao meio prévio. 
A fase de lag é considerada um período de adaptação no 
qual a atividade enzimática múltipla da célula, com os 
seus produtos, está sendo coordenada para um estado 
chamado integração total. A fase de lag deve ser 
encarada como um período não de repouso, mas, ao 
contrário, de intensa atividade metabólica. 
Durante o crescimento de uma bactéria num 
determinado meio, a síntese de muitas enzimas não 
requeridas para o desenvolvimento naquele meio é 
parcial ou totalmente reprimida. Quando esta bactéria é 
transferida para um meio diferente, há necessidade 
dessas enzimas reprimidas para a utilização do novo 
substrato. Nessas condições, a fase de lag corresponde 
ao período de síntese dessas enzimas, chamadas de 
indução. 
Fase logarítmica 
A fase logarítmica ou exponencial é aquele período 
durante o qual a multiplicação é máxima e constante. 
Bactérias crescem e reproduzem assexuadamente por 
fissão binária. Cada duplicação do número de 
organismos numa cultura representa uma nova geração. 
O tempo de geração, que implica diretamente 
velocidade de crescimento, depende de uma série de 
fatores, a saber: 
Temperatura de Incubação 
Os diferentes micro-organismos apresentam, conforme 
seu hábitat natural, diferentes ótimos de temperatura em 
que suas enzimas estão nas formas mais ativas. Assim, 
Crescimento bacteriano 
obedecida a essa temperatura ideal, o tempo de geração 
será menor. 
Natureza do meio 
Em geral, o desenvolvimento bacteriano é mais 
eficiente em meios complexos do que em meios 
quimicamente definidos. 
Aeração do meio 
A influência da presença ou não de O2 no meio depende 
diretamente das vias pelas quais os micro-organismos 
obtêm energia. Assim, a aeração acelera o crescimento 
de organismos aeróbios estritos e de facultativos 
fermentativos e é completamente tóxica para os 
anaeróbios estritos. A quantidade de ar borbulhado em 
uma cultura deve ser controlada porque, quando em 
excesso, pode remover o CO2 necessário em reações de 
carboxilação. 
Concentração de íons hidrogênio 
O pH do meio de cultura é um fator muito importante 
para a atividade enzimática. De maneira geral, o pH 
neutro é requerido para o melhor desenvolvimento da 
cultura em termos de velocidade. Porém, dentro de 
certos limites, uma alteração de pH não afeta 
consideravelmente o tempo de geração. A membrana 
bacteriana apresenta um mecanismo muito eficiente 
para a entrada de íons na célula. Acredita-se, entretanto, 
que, à medida que o pH se afasta da neutralidade, os íons 
presentes no meio afetam as proteínas de superfície 
como, por exemplo, as permeases, impedindo assim 
uma penetração adequada dos nutrientes. 
Natureza do organismo 
Dependendo das características metabólicas do micro-
organismo, seu tempo de geração será maior ou menor. 
A fase logarítmica termina quando as condições do 
meio de cultura se alteram pela atividade metabólica das 
bactérias, que não mais provê as condições necessárias 
para manter o crescimento uniforme. O limite alcançado 
varia conforme a natureza do meio e as condições de 
incubação. 
Os seguintes fatores são apontados como responsáveis 
pelo final da fase logarítmica: limitação de nutrientes, 
acúmulo de metabólitos tóxicos e ausência de O2 para o 
caso particular em que micro-organismos facultativos 
fermentativos estejam se desenvolvendo sem aeração. 
Fase estacionária 
A falta de nutrientes e o acúmulo de materiais tóxicos 
no meio podem cessar o crescimento de uma cultura. 
Culturas bacterianas são difíceis de ser tamponadas e 
controladas no seu pH e potencial de oxirredução. A 
mudança destas variáveis é frequentemente responsável 
pela passagem do crescimento exponencial para a fase 
estacionária. 
Fase de declínio 
A fase estacionária é seguida por uma fase na qual 
ocorre um decréscimo da população. A causa da morte 
das células depois de um período de crescimento de uma 
cultura pode estar relacionada com a natureza e a 
concentração do fator limitante do crescimento. 
Quando a falta de nutrientes é o fator responsável, os 
organismos que pararam de crescer não estão totalmente 
desprovidos de qualquer atividade metabólica. As 
reservas nutritivas internas, os metabólitos 
intermediários e, finalmente, as próprias estruturas dos 
organismos podem servir como fonte de combustível 
para a atividade respiratória. Este consumo de 
substâncias estruturais não pode prosseguir 
indefinidamente, pois, num determinado momento, a 
destruição celular torna-se um fator permanente e a 
célula não é mais capaz de continuar a dividir, mesmo 
se transferida para um novo meio. 
Quando o fator limitante é o acúmulo de produtos 
metabólitos tóxicos, a causa de morte celular vai 
depender da natureza desse fator. Quando se trata de 
acúmulo de ácidos orgânicos provenientes da 
fermentação de açúcares, ocorre uma queda no pH e a 
morte das células segue um declínio exponencial. O 
contrário ocorre quando se trata de um açúcar não-
fermentável, em que a fase de declínio raramente é 
exponencial.