Imunologia_modulo_04_Fatores ambientais e controle da população microbiana

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Fatores ambientais e controle da 
população microbiana
APRESENTAÇÃO
Nesta Unidade de Aprendizagem, serão abordados os fatores químicos e físicos que interferem 
no crescimento das populações microbianas. Além disso, serão comentadas e exemplificadas as 
seguintes temáticas: controle microbiológico, condições que influenciam o controle microbiano 
e terminologias relacionadas ao controle do crescimento microbiano. 
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Identificar os principais agentes físicos e químicos utilizados no controle microbiano;•
Analisar os métodos de controle das populações microbianas, com ênfase na natureza do 
agente e no tipo de material que contém o microrganismo;
•
Diferenciar tipos de controle microbiológico: ação microbiostática e microbiocida.•
DESAFIO
Imagine que você é um gestor(a) ambiental, trabalhando em uma empresa que realiza o 
tratamento de resíduos hospitalares (resíduos da área de saúde). Os resíduos provenientes da 
área da saúde pertencem aos grupos A e E – conforme resolução da Agência de Vigilância 
Sanitária (ANVISA) 306/2004 –, os quais passam por tratamento por meio de esterilização em 
autoclaves. O processo de esterilização em autoclave consiste na exposição do resíduo 
contaminado com agentes biológicos infectantes ao vapor saturado sob pressão em uma 
temperatura média de 150oC por um espaço de tempo de 30 minutos. Neste processo, os 
microrganismos são eliminados pelas ações combinadas de temperatura, pressão e umidade do 
vapor saturado.
A partir desta contextualização inicial, você deverá propor um programa de controle deste 
processo de esterilização. Este programa deverá conter:
- Objetivos; 
- Justificativa; 
- Metodologia (com indicador biológico que possa ser adotado no controle da esterilização dos 
resíduos).
INFOGRÁFICO
O infográfico a seguir apresenta os agentes que estão envolvidos no controle da população 
microbiana e suas ações.
CONTEÚDO DO LIVRO
O livro Microbiologia de Brock traz importantes informações sobre o processo de esterilização 
por autoclave, além de outras formas de esterilizar. Os trechos estão selecionados a seguir.
Boa leitura!
77649 microbiologia de Brock AF.FH11 Tue Feb 23 14:15:44 2010 Page 1 
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M626 Microbiologia de Brock / Michael T. Madigan ... [et al.] ;
 tradução : Andrea Queiroz Maranhão... [et al.]. – 12. ed. – 
 Porto Alegre : Artmed, 2010.
 1160 p. ; il. ; 28 cm.
 ISBN 978-85-363-2093-9
 1. Biologia. 2. Microbiologia. I. Madigan, Michael T. 
CDU 579
Catalogação na publicação: Renata de Souza Borges CRB-10/1922
Equipe de tradução
Andrea Queiroz Maranhão
Bacharel e Licenciada em Ciências Biológicas pela UnB.
Mestre em Biologia Molecular pela UnB.
Doutora em Biologia Molecular pela UnB.
Professora Adjunta do Departamento de Biologia Celular da UnB.
Beatriz Dolabela de Lima
Bacharel e Licenciada em Ciências Biológicas pela UnB.
Mestre em Genética pela Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Doutora em Biologia Molecular pela UnB. 
Professora Associada da Universidade de Brasília. 
Cynthia Maria Kyaw
Bacharel e Licenciada em Ciências Biológicas pela Universidade de São Paulo (USP).
Mestre em Biologia Molecular pela UnB.
Doutora em Biologia Molecular pela UnB.
Professora Adjunta do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília.
Consultoria, supervisão e revisão técnica desta edição
Cynthia Maria Kyaw
Bacharel e Licenciada em Ciências Biológicas pela Universidade de São Paulo (USP).
Mestre em Biologia Molecular pela UnB.
Doutora em Biologia Molecular pela UnB.
Professora Adjunta do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília.
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Microbiologia de Brock 781
U
N
ID
A
D
E 
6
bilidade de um organismo ao calor consiste na determinação 
do seu tempo de morte térmica, o tempo necessário para ma-
tar todas as células, em uma dada temperatura. Para determi-
nar-se o tempo de morte térmica, amostras de uma suspen-
são celular são aquecidas por diferentes tempos, misturadas 
a um meio de cultura e incubadas. Se todas as células forem 
mortas, não será observado crescimento nas amostras incu-
badas. O tempo de morte térmica depende do tamanho da 
população testada; um maior tempo é necessário para matar 
todas as células de uma população grande, do que para uma 
população pequena. Quando o número de células é padro-
nizado, é possível comparar-se a sensibilidade de diferentes 
organismos ao calor, comparando-se seus tempos de morte 
térmica, em uma determinada temperatura.
Endósporos e esterilização pelo calor
Algumas bactérias produzem células altamente resistentes, 
denominadas endósporos (l Seção 4.12). A resistência que 
as células vegetativas e os endósporos de um mesmo organis-
mo apresentam ao calor varia consideravelmente. Por exem-
plo, a autoclave (ver posteriormente) normalmente atinge 
a temperatura de 121ºC. Nessas condições, os endósporos 
podem requerer de 4-5 minutos para uma redução decimal, 
enquanto as células vegetativas podem requerer somente 0,1-
0,5 min, a 65ºC. Devido a essa diferença, procedimentos efi-
cazes de esterilização pelo calor devem ser planejados, a fim 
de destruir os endósporos.
Os endósporos são capazes de sobreviver a temperaturas 
que rapidamente matariam as células vegetativas da mesma 
espécie. Um importante fator na resistência ao calor cor-
responde à quantidade e ao estado da água no interior do 
endósporo. Durante a formaçãodo endósporo, o protoplas-
ma é reduzido a um volume mínimo, devido ao acúmulo de 
complexos de Ca2�-ácido dipicolínico e pequenas proteínas 
ácido solúveis do esporo (SASP, do inglês, small acid-soluble 
spore proteins). Essa mistura forma um gel citoplasmático, 
havendo também a formação de um espesso córtex ao redor 
do endósporo em desenvolvimento. A contração do córtex 
origina uma célula encolhida e desidratada, contendo apenas 
10-30% de água, quando comparada a uma célula vegetativa 
(l Seção 4.12).
O conteúdo de água do endósporo, associado à concen-
tração de SASPs, determina a resistência ao calor. Quando 
endósporos possuem baixa concentração de SASPs e alto 
teor de água, estes exibem pequena resistência ao calor. Ao 
contrário, quando possuem alta concentração de SASPs e 
baixo teor de água, apresentam alta resistência ao calor. A 
água movimenta-se livremente para dentro e para fora dos 
endósporos, de forma que a exclusão da água não é decor-
rente da impermeabilidade do envoltório do endósporo, mas 
deve-se à presença do material semelhante a um gel, presente 
no protoplasto do endósporo.
A natureza do meio onde o aquecimento é realizado 
também influencia na morte tanto de células vegetativas 
como de endósporos. A morte microbiana é mais rápida em 
pH ácido, sendo os alimentos ácidos, como tomates, frutas 
e picles, mais facilmente esterilizados do que alimentos com 
pH neutro, como milho e feijões. Altas concentrações de 
açúcares, proteínas e gorduras dificultam a penetração do 
calor, geralmente aumentando a termorresistência dos or-
ganismos, enquanto altas concentrações de sais podem au-
mentar ou diminuir a resistência ao calor, dependendo do 
organismo. Células desidratadas e endósporos são mais re-
sistentes ao calor que as células úmidas; consequentemente, 
a esterilização térmica de objetos secos, como endósporos, 
sempre requer temperaturas mais elevadas e tempos mais 
longos que a esterilização de objetos úmidos, como culturas 
bacterianas líquidas.
A autoclave
A autoclave é um dispositivo de aquecimento selado, que 
permite a entrada de vapor sob pressão (Figura 27.3). A mor-
te de endósporos termorresistentes requer o aquecimento a 
temperaturas acima de 100ºC, o ponto de ebulição da água à 
pressão atmosférica normal. Esse processo é realizado pela 
aplicação de vapor sob pressão (Figura 27.3a). A autoclave 
utiliza vapor a uma pressão de 1,1 quilogramas/centímetro 
quadrado (kg/cm2) [15 libras/polegada quadrada (lb/pol2)], o 
que gera uma temperatura de 121ºC. A 121ºC, o tempo neces-
sário para promover uma esterilização é geralmente de 10-15 
minutos (Figura 27.3b).
Quando um objeto volumoso é submetido à esterilização, 
a transferência de calor a seu interior será lenta, devendo o 
tempo de aquecimento ser longo o suficiente, a fim de garan-
tir que o objeto inteiro encontre-se a 121ºC por um período 
de 10-15 minutos. Tempos maiores são também necessários 
quando grandes volumes de líquidos são autoclavados, uma 
vez que grandes volumes requerem maior tempo para atingir 
a temperatura de esterilização. Observe que não é a pressão 
no interior da autoclave que mata os micro-organismos, mas 
sim a alta temperatura que pode ser atingida quando o vapor 
é aplicado sob alta pressão.
Pasteurização
A pasteurização utiliza um aquecimento precisamente con-
trolado para reduzir a carga microbiana (número de micro-
-organismos) presente no leite e em outros líquidos sensíveis 
ao calor. O processo, assim denominado em homenagem a 
Louis Pasteur (l Seção 1.7), foi primeiramente utilizado 
no controle da deterioração do vinho A pasteurização não 
100
105 110 115 120 125 130
Temperatura (ºC)
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Figura 27.2 A relação entre temperatura e taxa de morte 
em mesófilos e termófilos. Os dados foram obtidos a partir dos 
tempos de redução decimal, D, em diversas temperaturas, como na 
Figura 27.1. Para o organismo (a), um mesófilo típico, a exposição a 
110ºC por menos de 20 segundos resultou em uma redução deci-
mal, enquanto para o organismo (b), um termófilo, foram necessá-
rios 10 minutos para alcançar-se uma redução decimal.
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782 Michael T. Madigan, John M. Martinko, Paul V. Dunlap & David P. Clark
mata todos os organismos e, desse modo, não é sinônimo de 
esterilização. Originalmente, a pasteurização do leite foi de-
senvolvida para matar bactérias patogênicas, especialmente 
os organismos causadores da tuberculose, brucelose, febre 
Q e febre tifoide. Em países desenvolvidos, esses patógenos 
já não são comuns, mesmo em alimentos crus, porém a pas-
teurização continua sendo utilizada, uma vez que também 
controla os patógenos comumente encontrados hoje em dia, 
incluindo Listeria monocytogenes, espécies de Campylobacter, 
Salmonella e Escherichia coli O157:H7; essas bactérias pato-
gênicas podem ser encontradas em alimentos como laticínios 
e sucos (l Seções 37.7-37.11). Além disso, a pasteurização 
retarda o crescimento de organismos deteriorantes, aumen-
tando consideravelmente o prazo de validade de líquidos pe-
recíveis (l Seções 37.1 e 37.2).
A pasteurização do leite é geralmente realizada por meio 
de sua passagem através de um trocador de calor. O leite é 
bombeado através de um conduto que está em contato com 
uma fonte de calor. O controle cuidadoso do fluxo do leite, 
assim como do tamanho e da temperatura da fonte de calor, 
promovem a elevação da temperatura do leite para 71ºC du-
rante 15 segundos. O leite é, então, rapidamente resfriado. O 
processo completo recebe, apropriadamente, a denominação 
pasteurização rápida.
O leite também pode ser aquecido em grandes tonéis, 
a 63-66ºC por um período de 30 minutos. No entanto, esse 
método de pasteurização lenta não é tão satisfatório, pois o 
leite é aquecido e resfriado lentamente e deve ser mantido em 
altas temperaturas por maior tempo. A pasteurização rápida, 
algumas vezes realizada a temperaturas ainda mais altas e 
tempos mais curtos, promove menores alterações de sabor, 
mata os organismos termorresistentes com maior eficiên-
cia e pode ser realizada em fluxo contínuo, tornando-a mais 
adaptável às operações em larga escala de laticínios.
Manô-
metro
Válvula
de exaustão
do vapor
Porta
(a) (c)
(b)
Termômetro
e válvula
Válvula de
fornecimento
de vapor
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Tempo de um ciclo completo (min)
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Câmara da autoclave
Exaustão de vapor
Tempo de autoclavagem
Tempo de esterilizaçãoPressão
inicial
Fluxo de
vapor
Temperatura do
objeto sendo
esterilizado
Temperatura
da autoclave
Interrupção
do vapor
Entrada de vapor
Figura 27.3 A autoclave e a esterilização pelo calor úmido. (a) O fluxo do vapor através de uma autoclave. (b) Um ciclo típico de 
autoclavagem. É apresentado o perfil temporal de aquecimento de um objeto relativamente volumoso. A temperatura do objeto aumenta 
e decresce mais lentamente do que a temperatura da autoclave. A temperatura do objeto deve atingir a temperatura-alvo, sendo mantida 
por 10-15 minutos para garantir a esterilidade, independentemente da temperatura e do tempo registrados na autoclave. (c) Uma moderna 
autoclave de pesquisa. Observe a porta de travamento por pressão e os controles de ciclo automático no painel à direita. Os ajustes para a 
entrada de vapor e de exaustão localizam-se na lateral direita da autoclave.
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Microbiologia de Brock 783
U
N
ID
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D
E 
6
Minirrevisão de 27.1
A esterilização é o processo que promove a morte de todos 
os organismos, incluindo os vírus. O calor é o método de 
esterilização mais amplamente utilizado. É necessário que 
o calor elimine os organismos de maior termorresistência, 
geralmente os endósporos bacterianos. Uma autoclave per-
mite a aplicação de vapor quentesob pressão, atingindo-se 
temperaturas acima do ponto de ebulição da água, as quais 
promovem a morte de endósporos. A pasteurização não 
esteriliza os líquidos, porém reduz a carga microbiana, mata 
a maioria dos patógenos e inibe o crescimento de micro-
-organismos deteriorantes.
Por que o calor é um agente eficaz de esterilização? ❚
Quais as etapas necessárias para garantir a esterilidade de ❚
materiais que possam estar contaminados por endósporos 
bacterianos?
Diferencie a necessidade de esterilizar meios microbioló- ❚
gicos da necessidade de pasteurizar suco de maçã.
Esterilização por radiação
O calor é apenas uma das formas de energia capaz de esterili-
zar ou reduzir a carga microbiana. Micro-ondas, radiação ul-
travioleta (UV), raios X, raios gama (raios �) e elétrons podem 
reduzir de maneira eficaz o crescimento microbiano, quando 
aplicados em doses e períodos de tempos apropriados. No 
entanto, cada tipo de energia apresenta um mecanismo de 
ação diferente. Por exemplo, os efeitos antimicrobianos das 
micro-ondas é decorrente, pelo menos em parte, dos efeitos 
térmicos. A radiação UV de comprimento de onda entre 220 
e 300 nm possui energia suficiente para introduzir modifica-
ções ou quebras no DNA, algumas vezes levando à ruptura do 
DNA e à morte do organismo exposto (l Seção 11.7). Essa 
luz UV “próxima ao visível” é útil na desinfecção de superfí-
cies, ar e outros materiais, como água, que não absorvem as 
ondas UV. Por exemplo, fluxos laminares laboratoriais são 
equipados com lâmpadas UV “germicidas”, para promover a 
descontaminação das superfícies após o uso (Figura 27.4). A 
radiação UV, no entanto, não penetra em superfícies sólidas, 
opacas ou que absorvem luz, limitando-se seu uso à desinfec-
ção de superfícies expostas.
Radiação ionizante
A radiação ionizante é uma radiação eletromagnética com 
energia suficiente para produzir íons e outras espécies molecu-
lares reativas, a partir das moléculas com as quais as partícu-
las radioativas colidem. A radiação ionizante produz elétrons, 
e�, radicais hidroxil, OH•, e radicais hidrido, H• (l Seção 
6.18). Cada uma dessas moléculas altamente reativas é capaz 
de alterar e degradar macromoléculas, como DNA e proteínas. 
A ionização e a subsequente degradação dessas moléculas bio-
logicamente importantes levam as células irradiadas à morte. 
Diversas fontes de radiação são úteis na esterilização.
A unidade de radiação, denominada roentgen, é uma me-
dida da energia liberada por uma fonte de radiação. O padrão 
para aplicações biológicas, como a esterilização, corresponde 
à dose de radiação absorvida, expressa em rads (100 erg/g) ou 
grays (1 Gy � 100 rad). Alguns micro-organismos são muito 
mais resistentes à radiação do que outros. A Tabela 27.1 apre-
senta a dose de radiação necessária para reduzir em dez vezes 
(uma unidade log) o número de micro-organismos ou funções 
biológicas. Por exemplo, a quantidade de energia necessária 
27.2
J.
 M
ar
tin
ko
Figura 27.4 Fluxo laminar de segurança biológica. A câmara 
apresentada possui uma fonte de radiação ultravioleta (UV) (lâm-
pada de vapor de mercúrio), utilizada para a descontaminação das 
superfícies internas. A grade metálica da parte traseira recobre 
um filtro HEPA (alta eficiência para ar particulado). O ar externo à 
câmara é bombeado através do filtro HEPA. O ar filtrado, livre de 
contaminantes, incluindo micro-organismos, penetra na câmara. O 
ar presente no interior da câmara é deslocado através das ventila-
ções que circundam a face anterior e retorna através do filtro HEPA. 
Assim, a câmara é desenvolvida de modo a propiciar uma área de 
trabalho livre de contaminantes, enquanto protege o pesquisador, 
ao impedir a saída de ar diretamente a partir da câmara.
Tabela 27.1 Sensibilidade de micro-organismos e de 
funções biológicas à radiação
Espécie ou função
Tipo de micro-
-organismos D10a (Gy)
Clostridium botulinum Bacteria Gram-positiva, 
anaeróbia, esporu-
lante
3.300
Clostridium tetani Bacteria Gram-positiva, 
anaeróbia, esporu-
lante
2.400
Bacillus subtilis Bacteria Gram-positiva, 
aeróbia, esporulante
600
Escherichia coli O157:H7 Bacteria Gram-negativa 300
Salmonella typhimurium Bacteria Gram-negativa 200
Lactobacillus brevis Bacteria Gram-positiva 1.200
Deinococcus radiodurans Bacteria Gram-negativa, 
resistente à radiação
2.200
Aspergillus niger Bolor 500
Saccharomyces cerevisiae Levedura 500
Febre aftosa Vírus 13.000
Coxsackie Vírus 4.500
Inativação enzimática 20.000-
50.000
Desinfestação de insetos 1.000-5.000
aD10 corresponde à quantidade de radiação necessária para reduzir 
em dez vezes (uma unidade logarítmica) a população inicial, ou nível de 
atividade. Gy � grays; 1 gray � 100 rads. A dose letal para humanos é 
de 10 Gy.
Madigan_27.indd 783Madigan_27.indd 783 12.02.10 11:10:4412.02.10 11:10:44
784 Michael T. Madigan, John M. Martinko, Paul V. Dunlap & David P. Clark
para obter-se uma redução em dez vezes (D) de uma bacté-
ria sensível à radiação, como Escherichia coli O157:H7 é de 
300 Gy. O valor D é análogo ao tempo de redução decimal da 
esterilização por calor: a relação entre a fração de sobrevivên-
cia plotada em uma escala semilogarítmica versus a dosagem 
de radiação em grays é essencialmente linear (Figura 27.5 e 
comparar com a Figura 27.1).
Na prática, isso significa que, com uma dose de radiação 
de 300 Gy, 90% de E. coli O157:H7 de uma determinada amos-
tra serão mortas. Uma dose de 2 D, ou 600 Gy, provocaria a 
morte de 99% dos organismos, e assim por diante. Uma dose 
letal padrão, em processos de esterilização por radiação, cor-
responde a 12 D. Por exemplo, para a destruição dos endóspo-
ros resistentes à radiação de uma bactéria, como Clostridium 
botulinum, são necessários 39.600 Gy (Tabela 27.1). Por outro 
lado, a dose letal para E. coli O157:H7 é de somente 3.600 Gy. 
De modo geral, os micro-organismos são muito mais resisten-
tes à radiação ionizante do que os organismos multicelulares. 
Por exemplo, a dose de radiação letal aos humanos pode ser de 
apenas 10 Gy, quando liberada por vários minutos!
Uso prático da radiação
Fontes comuns de radiação ionizante incluem os tubos de 
raios catódicos que geram feixes de elétrons, aparelhos de 
raios-X e nuclídeos radioativos de 60Co e 137Cs, ambos subpro-
dutos da fissão nuclear, de custo relativamente baixo. Essas 
fontes produzem elétrons, raios X ou raios �, respectivamente, 
todos com energia suficiente para inibir eficazmente o cres-
cimento microbiano. Além disso, raios X e raios � penetram 
em sólidos e líquidos, tornando-os ideais para o tratamento de 
produtos volumosos, como carne moída ou grãos de cereais.
Atualmente, a radiação é utilizada em processos de este-
rilização e descontaminação nas indústrias de suprimentos 
médicos e de produtos alimentícios. Nos Estados Unidos, o 
Food and Drug Administration aprovou o uso de radiação para 
a esterilização dos mais diversos itens, como suprimentos ci-
rúrgicos, materiais descartáveis de laboratório, fármacos e 
até mesmo tecidos para enxertos (Tabela 27.2). No entanto, 
em virtude dos custos e riscos inerentes ao equipamento que 
emite radiação, esse tipo de esterilização limita-se a opera-
ções industriais de larga escala, ou a laboratórios altamente 
especializados.
Determinados alimentos e produtos alimentícios tam-
bém são rotineiramente irradiados para garantir a esterili-
zação, pasteurização e a desinfestação de insetos. A Organi-
zação Mundial de Saúde aprovou o uso da radiação, que é 
utilizada nos Estados Unidos como medida de descontami-
nação em alimentos particularmente suscetíveis à contami-
nação microbiana, especialmente produtos cárneos frescos, 
como hambúrgueres e frango, e especiarias (l Seção 37.2). 
A utilização da radiação para todas essas finalidades con-
siste em uma tecnologia já estabelecida e aceita em muitos 
países. Contudo, tal prática não foi prontamente aceita em 
outros países, em virtude do receio da possível contaminação 
radioativa, alteração dovalor nutritivo, geração de produtos 
tóxicos ou cancerígenos, e perda das características organo-
lépticas dos alimentos irradiados.
Minirrevisão de 27.2
Doses controladas de radiação eletromagnética inibem de 
maneira eficaz o crescimento microbiano. A radiação ultra-
violeta é utilizada na descontaminação de superfícies e ma-
teriais que não absorvem luz, como o ar e a água. A radiação 
ionizante, necessária para penetrar materiais sólidos ou que 
absorvem a luz, é utilizada na esterilização e descontamina-
ção pelas indústrias médica e de alimentos.
Defina a dose de redução decimal e dose letal, em relação ❚
à radiação de micro-organismos.
Por que a radiação ionizante é mais eficiente que a radia- ❚
ção UV na esterilização de produtos alimentícios?
Esterilização por filtração
Conforme observamos, o calor corresponde a uma forma efi-
caz de descontaminação da maioria dos líquidos, podendo 
ser utilizado até mesmo no tratamento de gases. No entanto, 
gases ou líquidos sensíveis ao calor devem ser tratados por 
outros métodos. A filtração é um método que promove a des-
contaminação, e até mesmo a esterilização, sem a exposição 
ao calor desnaturante. O líquido ou gás passa através de um 
filtro, um dispositivo contendo poros de dimensões muito pe-
quenas que impedem a passagem de micro-organismos, mas 
grandes o suficiente para permitir a passagem de líquidos ou 
27.3
Tabela 27.2 Produtos médicos e laboratoriais 
esterilizados por radiação
Tecidos para 
enxertos Drogas
Suprimentos médicos e 
laboratoriais
Cartilagem Cloranfenicol Materiais descartáveis 
de laboratório 
Tendão Ampicilina Meios de cultura
Pele Tetraciclina Seringas
Válvula cardíaca Atropina Equipamentos cirúrgicos
Vacinas Suturas
Pomadas 
Radiação (Grays)
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ão
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10% de sobrevivência
0,01
0,1 D10
1
Figura 27.5 Relação entre a fração de sobrevivência e a dose de 
radiação de um micro-organismo. A D10, ou dose de redução deci-
mal, pode ser interpolada a partir dos dados, conforme apresentado.
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Microbiologia de Brock 785
U
N
ID
A
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E 
6
gases. A seleção de filtros para esterilização deve levar em 
consideração a variação de tamanho dos contaminantes a 
serem excluídos. Algumas células microbianas possuem diâ-
metro superior a 10 �m, enquanto as menores bactérias exi-
bem diâmetro inferior a 0,3 �m. Historicamente, métodos de 
filtração seletiva foram utilizados para definir e isolar vírus, 
a maioria dos quais apresenta diâmetro variando de 25 nm 
a 200 nm (0,2 �m). A Figura 27.6 ilustra os principais tipos 
de filtros.
Filtros de profundidade
Um filtro de profundidade é uma lâmina ou camada fibro-
sa, confeccionada por um conjunto aleatório de fibras pa-
pel ou de borossilicato (vidro) sobrepostas (Figura 27.6a). 
O filtro de profundidade retém as partículas na rede de fi-
bras presente ao longo da espessura da estrutura. Como o 
material de filtração é arranjado aleatoriamente em uma 
camada espessa, os filtros de profundidade resistem à obs-
trução, sendo frequentemente utilizados como pré-filtros 
na remoção das partículas maiores presentes em uma 
suspensão líquida, de forma que não ocorram obstruções 
durante o processo final de esterilização por filtração. Os 
filtros de profundidade também são empregados na este-
rilização do ar em processos industriais. O filtro utilizado 
nos sistemas de aquecimento e de refrigeração de uso do-
méstico corresponde a um simples filtro de profundidade, 
projetado para reter materiais particulados, como poeira, 
esporos e alérgenos.
Os filtros de profundidade são importantes para fins de 
biossegurança. Por exemplo, as manipulações de culturas ce-
lulares, culturas microbianas e meios de cultura requerem a 
minimização da contaminação, tanto do manipulador como 
dos materiais experimentais. Essas operações podem ser reali-
zadas eficientemente em um fluxo laminar de segurança bioló-
gica, com o fluxo de ar para dentro e para fora da câmara pas-
sando através de um filtro de profundidade denominado filtro 
HEPA (do inglês, high-efficiency particulate air), filtro de alta 
eficiência para ar particulado (Figura 27.4). Um filtro HEPA tí-
pico consiste em uma única camada de fibras de borossilicato 
(vidro), tratada com material de ligação que repele a água. O 
filtro, que apresenta dobras para aumentar a área superficial, 
é acoplado no interior de uma moldura rígida de sustentação. 
Os filtros HEPA são comercializados em diferentes formatos 
e tamanhos, variando de alguns centímetros quadrados, para 
aspiradores de pó, a vários metros quadrados, para câmaras 
de contenção biológica (Figura 27.4) e sistemas de ar ambien-
tal. O controle de materiais particulados transmitidos pelo ar 
pelo uso de filtros HEPA propicia a obtenção de “áreas lim-
pas” e quartos de isolamento para casos de quarentena, assim 
como laboratórios especializados de segurança biológica (l 
Seção 32.4). Os filtros HEPA geralmente removem partículas 
teste de 0,3 �m com eficiência de pelo menos 99,97%; assim, 
tais filtros removem eficientemente tanto partículas grandes 
como pequenas, incluindo a maioria dos micro-organismos 
presentes em correntes de ar.
Membranas filtrantes
As membranas filtrantes são o tipo mais comum de filtros uti-
lizados para a esterilização de líquidos em laboratórios de mi-
crobiologia (Figura 27.6b). Membranas filtrantes são compos-
tas por polímeros que suportam altas tensões, como acetato de 
celulose, nitrocelulose ou polissulfona, produzidos de forma a 
apresentarem inúmeros orifícios diminutos, ou poros. O ajuste 
das condições de polimerização durante a manufatura, permite 
o controle preciso do tamanho dos orifícios presentes na mem-
brana (e, dessa forma, o tamanho das moléculas que poderão 
atravessá-los). A membrana filtrante difere de um filtro de pro-
fundidade pois atua predominantemente como um crivo, re-
tendo as partículas na superfície do filtro. Cerca de 80 – 85% da 
área superficial da membrana consiste em poros abertos. Essa 
porosidade permite um fluxo relativamente rápido do fluido.
Membranas filtrantes utilizadas na esterilização de líqui-
dos são apresentadas na Figura 27.7. Dispositivos contendo 
(a)
(b)
(c)
T.
D
. B
ro
ck
T.
D
. B
ro
ck
T.
D
. B
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ck
Figura 27.6 Filtros microbiológicos. A estrutura de (a) um filtro 
de profundidade, (b) uma membrana filtrante convencional e (c) um 
filtro Nucleopore.
J.
 M
ar
tin
ko
Figura 27.7 Membranas filtrantes. Unidades de membranas 
filtrantes descartáveis, pré-esterilizadas e montadas. À esquerda, 
um sistema de filtração projetado para pequenos volumes. À direi-
ta, um sistema de filtração projetado para volumes maiores.
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786 Michael T. Madigan, John M. Martinko, Paul V. Dunlap & David P. Clark
membranas filtrantes pré-esterilizadas, destinadas à esterili-
zação de volumes pequenos ou medianos de líquidos, como 
meios de cultura, são rotineiramente utilizados em laborató-
rios de pesquisa ou clínicos. A filtração é realizada com o au-
xílio de seringa, compressor, ou bomba de vácuo, que forçam 
a passagem do líquido através do aparato de filtração até um 
recipiente coletor estéril.
Outro tipo de membrana filtrante comumente utilizada é 
o filtro de trilhas de nucleação (Nucleopore). Esses filtros são 
confeccionados pelo tratamento de filmes muito delgados de 
policarbonato (espessura de 10 �m) com radiação nuclear, 
sendo, em seguida, cauterizados com um produto químico. 
A radiação promove danos localizados no filme, enquanto a 
cauterização química amplia esses pontos danificados, origi-
nando os orifícios. O tamanho dos orifícios é precisamente 
controlado variando-se a intensidade da solução cauteri-
zante e o tempo de cauterização. Um típico filtro de trilhas 
de nucleação possui orifícios uniformes (Figura 27.6c). Os 
filtros Nucleopore são comumente utilizadosno isolamento 
de espécimes para microscopia eletrônica de varredura. Os 
micro-organismos são removidos do líquido e concentrados 
em um único plano no filtro, onde podem ser observados ao 
microscópio (Figura 27.8).
Minirrevisão de 27.3
Os filtros removem os micro-organismos do ar ou de líqui-
dos. Os filtros de profundidade, incluindo os filtros HEPA, 
são utilizados para remover os micro-organismos e outros 
contaminantes de líquidos ou do ar. As membranas filtrantes 
são utilizadas na esterilização de líquidos termolábeis, en-
quanto os filtros de nucleação são empregados no isolamen-
to de espécimes para a microscopia eletrônica.
Por que os filtros são utilizados em processos de esteriliza- ❚
ção de líquidos termolábeis?
Descreva o uso de filtros de profundidade para manter ❚
limpo o ar de hospitais, laboratórios e residências.
CONTROLE 
ANTIMICROBIANO POR 
AGENTES QUÍMICOS
Utilizamos uma variedade de produtos químicos para con-
trolar o crescimento microbiano em situações rotineiras nos 
lares, no trabalho e em laboratórios. Um agente antimicro-
biano é um produto químico natural ou sintético, que mata 
ou inibe o crescimento de micro-organismos. Agentes que 
matam organismos são frequentemente denominados agen-
tes -cidas, sendo o termo associado a um prefixo que indica o 
tipo do organismo morto. Assim, temos agentes bactericidas, 
fungicidas e viricidas, que matam bactérias, fungos e vírus, 
respectivamente. Agentes que não matam, e apenas inibem o 
crescimento, são denominados agentes –státicos. Eles incluem 
compostos bacteriostáticos, fungistáticos e viristáticos.
Controle do crescimento por 
agentes químicos
Agentes antimicrobianos variam quanto à toxicidade sele-
tiva. Agentes não seletivos provocam efeitos similares em 
todos os tipos de células. Agentes seletivos são mais tóxicos 
aos micro-organismos que aos tecidos animais. Agentes an-
timicrobianos que têm toxicidade seletiva são especialmente 
úteis no tratamento de doenças infecciosas, uma vez que ma-
tam determinados micro-organismos in vivo, sem causar da-
nos ao hospedeiro. Eles serão descritos posteriormente neste 
capítulo. Agora, discutiremos os agentes químicos que têm 
toxicidade relativamente ampla, frequentemente utilizados 
para limitar o crescimento microbiano in vitro.
Efeitos de agentes antimicrobianos sobre o 
crescimento
Os agentes antimicrobianos podem ser classificados como 
bacteriostáticos, bactericidas e bacteriolíticos, de acordo 
com os efeitos observados em uma cultura bacteriana (Figu-
ra 27.9). Agentes bacteriostáticos frequentemente inibem a 
síntese proteica, devido a sua ligação aos ribossomos. Quan-
do a concentração do agente é diminuída, ele é liberado do 
ribossomo e o crescimento é restabelecido (Figura 27.9a). 
Muitos antibióticos atuam por esse mecanismo, e serão dis-
cutidos nas Seções 27.6-27.9. Agentes bactericidas ligam-se 
fortemente a seus alvos celulares e não são removidos pela 
diluição, promovendo a morte celular. As células mortas, no 
II
27.4
C
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(a)
(b)
Figura 27.8 Micrografia eletrônica de varredura de bactérias 
retidas em membranas filtrantes Nucleopore. (a) Bactérias e al-
gas aquáticas O tamanho do poro é de 5 �m. (b) Leptospira interro-
gans. A bactéria tem diâmetro aproximado de 0,1 �m e até 20 �m 
de comprimento. O tamanho do poro é de 0,2 �m.
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Microbiologia de Brock 787
U
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6
entanto, não são destruídas e o número total de células man-
tém-se constante (Figura 27.9b). Alguns agentes –cidas são 
também agentes –líticos, matando as células devido à lise e 
liberação do conteúdo citoplasmático. A lise resulta em uma 
diminuição no número de células, assim como da turbidez 
da cultura (Figura 27.9c). Agentes bacteriolíticos incluem 
antibióticos que inibem a síntese da parede celular, como a 
penicilina, bem como compostos químicos que danificam a 
membrana citoplasmática, como os detergentes.
Medida da atividade antimicrobiana
A atividade antimicrobiana é avaliada determinando-se a me-
nor quantidade de agente necessária para inibir o crescimento 
de um organismo teste, sendo esse valor denominado concen-
tração mínima inibitória (MIC, do inglês, minimum inhibi-
tory concentration). Para a determinação da MIC de um deter-
minado agente em relação a um dado organismo, uma série de 
tubos de cultura é preparada e inoculada. Cada tubo contém o 
meio com uma concentração diferente do agente. Após a incu-
bação, os tubos são inspecionados, verificando-se a ocorrência 
de crescimento visível (turbidez). A MIC corresponde à menor 
concentração de agente capaz de inibir completamente o cres-
cimento do organismo teste (Figura 27.10). Esse procedimen-
to é denominado técnica de diluição em tubos.
A MIC não é constante para um dado agente; ela pode 
variar conforme a natureza do organismo teste utilizado, o 
tamanho do inóculo, a composição do meio de cultura, o 
tempo e as condições de incubação, como temperatura, pH 
e aeração. Quando as condições de cultivo são padronizadas, 
no entanto, é possível comparar-se diferentes agentes anti-
microbianos, determinando-se qual o mais eficaz contra um 
determinado organismo.
Outro ensaio comum utilizado para avaliar a atividade 
antimicrobiana é a técnica de difusão em disco (Figura 27.11). 
Uma placa de Petri contendo meio sólido é inoculada com 
uma cultura do organismo teste. Concentrações conhecidas 
do agente microbiano são adicionadas a discos de papel de 
filtro, os quais são colocados sobre a superfície do meio sóli-
do. Durante a incubação, o agente difunde-se do disco para o 
ágar, estabelecendo um gradiente; quanto maior a distância 
de difusão do composto químico a partir do papel de filtro, 
menor a concentração do agente. Em uma determinada dis-
tância do disco, a MIC efetiva é alcançada. Além desse ponto 
ocorre o crescimento do micro-organismo, embora próximo 
ao disco o crescimento não seja observado. Uma zona de ini-
bição é criada, cujo diâmetro é proporcional à quantidade de 
agente antimicrobiano adicionado ao disco, à solubilidade do 
agente, ao coeficiente de difusão e à eficácia global do agente. 
A técnica de difusão em disco e outros métodos dependentes 
do cultivo são utilizados rotineiramente nos testes de susceti-
bilidade de patógenos aos antibióticos (l Seção 32.3).
Minirrevisão de 27.4
Compostos químicos são frequentemente utilizados no 
controle do crescimento microbiano. Agentes químicos que 
matam organismos são denominados agentes -cidas; aque-
les que inibem o crescimento são denominados agentes 
-státicos; aqueles que provocam a lise dos organismos são 
denominados agentes –líticos. A eficácia dos agentes anti-
microbianos é avaliada pela determinação de sua capacida-
de de inibir o crescimento in vitro.
Contagem de
células totais
Contagem de 
células totais
Contagem de 
células totais
Contagem de 
células viáveis
Contagem de
células viáveis
Contagem de
células viáveis
Bacteriostático
Bactericida
Bacteriolítico
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Tempo
Tempo
Tempo
(c)
(b)
(a)
Figura 27.9 Agentes antimicrobianos bacteriostáticos, bacte-
ricidas e bacteriolíticos. No tempo indicado pela seta, uma con-
centração de cada agente antimicrobiano capaz de inibir o cresci-
mento foi adicionada a uma cultura em crescimento exponencial. 
Observe as relações entre as contagens de células totais e viáveis.
T.
 D
. B
ro
ck
Concentração
mínima
inibitória
Figura 27.10 Avaliação da sensibilidade a antibióticos por mé-
todos de diluição. O ensaio define a concentração mínima inibitória 
(MIC). Uma série de concentrações crescentes do antibiótico é pre-
parada no meio de cultura. Cada tubo é inoculado com uma concen-
tração específica de um organismo teste,sendo incubado por um 
período definido. O crescimento, medido pela turbidez, ocorre nos 
tubos onde as concentrações do antibiótico estão abaixo da MIC.
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DICA DO PROFESSOR
No vídeo a seguir, há mais detalhes a respeito dos principais agentes físicos e químicos 
utilizados no controle microbiano e a respeito dos métodos de controle das populações 
microbianas.
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EXERCÍCIOS
1) Alguns fatores ambientais (químicos e físicos) são imprescindíveis para o crescimento 
microbiano. Entre os fatores químicos, destacam-se: água, fontes de carbono, 
nitrogênio, minerais, oxigênio e fatores orgânicos de crescimento. Quais são os 
principais componentes físicos necessários para o controle das populações 
microbianas? 
A) Acidez, pH e pressão osmótica.
B) Temperatura, pH e pressão mitótica.
C) Temperatura, pH e pressão osmótica.
D) Temperatura, Rh e pressão osmótica.
E) Fonte de alimento, pH e pressão atmosférica.
2) A RESOLUÇÃO CONAMA no 358, de 29 de abril de 2005, no Art. 8o, menciona que 
os veículos utilizados para coleta e transporte externo dos resíduos de serviços de 
saúde devem atender exigências legais e normas de qual documento de abrangência 
nacional? 
A) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
B) Sistema Nacional de Meio Ambiente (SISNAMA).
C) Ministério da Saúde.
D) Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA).
E) Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio).
3) Segundo a RESOLUÇÃO CONAMA no 358, de 29 de abril de 2005, os sistemas de 
tratamento e disposição final de resíduos de serviços de saúde devem estar licenciados 
pelo órgão ambiental competente, para fins de funcionamento, e submetidos a 
monitoramento de acordo com parâmetros e periodicidade definidos no 
licenciamento. Nesse documento, estão citados os resíduos hospitalares do GRUPO A. 
Dentre as opções a seguir, qual exemplo NÃO se enquadra no grupo A? 
A) Bolsas transfusionais contendo sangue.
B) Resíduos contendo substâncias químicas.
C) Sobras de amostras de laboratório contendo líquidos corpóreos.
D) Peças anatômicas e vísceras.
E) Resíduos de tecido adiposo.
4) As substâncias nitrogênio, enxofre e fósforo são importantes fatores químicos no 
crescimento microbiano. Qual(s) a principal influência dessas substâncias no 
processo de crescimento dos microrganismos? 
A) Bombeamento de íons para o interior da célula.
B) Bombeamento de sais minerais para o interior da célula.
C) Síntese de proteínas de DNA e RNA.
D) Fornecer oxigênio.
E) Síntese de RNA.
5) Por meio do controle da população microbiana, é possível prevenir a transmissão de 
doenças, evitar a decomposição de alimentos e a contaminação da água e do meio 
ambiente. Isso se dá por meio de agentes físicos e químicos que possuem propriedade 
de matar a célula microbiana ou de impedir sua reprodução. Quais dos métodos a 
seguir NÃO se caracteriza como método de controle da população microbiana? 
A) Esterilização.
B) Desinfecção.
C) Aquecimento via estufa.
D) Degerminação.
E) Sanitização.
NA PRÁTICA
Você, sendo gestor ambiental de uma empresa, constatou, por meio de análise bioquímica, que 
uma fonte de água (bebedouros) apresentava uma espécie de bactéria patógena. Após analisar os 
dados obtidos na avaliação das amostras, você sugeriu a instalação de um filtro que emite 
radiação ultravioleta para combater a proliferação de populações microbianas. Porém, formulou 
ainda uma estratégia para identificar a fonte causadora do problema e, assim, solucionar 
definitivamente a contaminação.
SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do 
professor:
Resíduos Sólidos de Serviço de Saúde: Um Estudo Sobre o Gerenciamento
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GRIGOLETTI JUNIOR, A. et al. Perspectivas do uso do controle biológico contra 
doenças florestais. Revista Floresta. V. 30, n. 12, 2000:
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
Resolução CONAMA no 358, de 29 de abril de 2005:
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!