Fisiologia_Bacteriana

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Fisiologia Bacteriana
Prof. André Luiz S. Domingues
Fisiologia bacteriana
• Estudo das funções orgânicas, dos processos e 
at ividades vitais
METABOLISMO
(catabolismo – anabolismo)NUTRIÇÃO
CRESCIMENTO
METABOLISMONUTRIÇÃO CRESCIMENTO
NUTRIENTES
– Materiais orgânicos e inorgânicos retirados 
do meio ambiente, necessários para 
obtenção de energia e síntese de 
moléculas necessárias ao crescimento 
bacteriano
- Macronutrientes
- Micronutrientes
- Fatores de crescimento
Macronutrientes
– Carbono : Síntese de todos os compostos orgânicos; metade do peso 
seco de uma célula bacteriana é composto de carbono
• obtido de fontes orgânicas tais como carboidratos (D-glicose), 
aminoácidos, lipídios, álcoois, amido, celulose
– Nitrogênio : Síntese dos ácidos nucléicos e proteínas
• obtido a partir de aminoácidos
– Íons inorgânicos :
• Fósforo : Síntese dos ácidos nucléicos, fosfolipídios de membrana 
e é componente das ligações ricas em energia do ATP, entre outros 
compostos
• Enxofre : Síntese de aminoácidos e de vitaminas
• Potássio: Ativa enzimas, regula a pressão osmótica
• Magnésio: Ativa enzimas extracelulares, síntese protéica
• Ferro : Síntese de citocromos e pigmentos
• Cálcio , Sódio : Co-fatores para reações enzimáticas.
Micronutrientes
– Cobre , zinco , cromo , cobalto , etc.
• Co-fatores para atividade de algumas enzimas;
• Normalmente presentes na água.
Fatores orgânicos de crescimento
– Indispensáveis a um determinado microrganismo, mas que ele 
não consegue sintetizar
• Vitaminas (co-enzimas), aminoácidos, bases nitrogenadas, ácidos 
graxos
Água
– Solvente universal
– As bactérias se nutrem pela passagem de 
substâncias em solução através da 
membrana citoplasmática
– Regulação da pressão osmótica
– Regulação térmica
Meios de Cultura
• Conjunto de substâncias necessárias ao crescimento de 
microrganismos no laboratório, em ambiente artificial.
Componentes básicos dos meios 
de cultura 
Meios de cultura sólidos:
• Usados para isolamento. Os microrganismos se desenvolvem 
na superfície dos meios formando colônias. Também têm 
emprego na conservação de cultivos por tempo mais longo, 
pois o acesso lento aos elementos nutritivos limita a 
reprodução.
Meios de cultura líquidos:
• Para obter crescimento mais abundante do microrganismo, 
pois o contato com o material nutritivo é mais fácil.
Meios de cultura semi-sólidos:
• São utilizados para verificação da motilidade, uma vez que 
oferecem menos resistência à célula.
Critérios considerados para o crescimento 
de microrganismos em meios de cultura
Necessidades dos microrganismos em 
relação à composição dos meios de cultura
– Algumas bactérias menos exigentes crescem normalmente em 
meios de cultura simples , outras são mais exigentes e 
necessitam de meios complexos para o crescimento; 
– Existem também bactérias que duplicam-se apenas dentro da 
célula hospedeira. São intracelulares obrigatórias . Ex: 
Chlamydia trachomatis. 
– Outras, apesar de multiplicarem-se extracelularmente no 
hospedeiro, não crescem em meios artificiais , feitos no 
laboratório. Ex: Treponema pallidum (causador da sífilis) e 
Mycobacterium leprae (causador da lepra).
METABOLISMONUTRIÇÃO CRESCIMENTO
Metabolismo
• Soma de todas as reações químicas que ocorrem em 
um organismo vivo
– Catabolismo : Quebra de moléculas 
orgânicas complexas em substâncias simples 
(liberam energia)
– Anabolismo : Moléculas simples são 
combinadas para formar moléculas 
complexas (requerem energia)
Enzimas
• São proteínas globulares com forma tridimensional
específica, produzidas pelas células vivas, que realizam
reações químicas
– Componentes: Porção protéica + Co-fator
• Co-fatores: Íon metálico (F, Cu, Mg, Mn, Zn, Co)
• Coenzima (NAD, NADP, FMN, FAD e coenzima A)
Fatores que afetam as reações enzimáticas:
• Temperatura
• pH
• Concentração do substrato
• Concentração do produto
• Concentração da enzima
pH (Acidez ou Alcalinidade)
• Cada microrganismo possui 
um pH ót imo
• 6,5 a 7,5
• A alteração de 1 unidade de 
pH representa uma variação 
de 10 vezes na 
concent ração de íons 
hidrogênio
• O pH das soluções sempre 
deve ser conferido
• Soluções Tampão
Concentração de sais (Pressão osmótica)
• Meios hipertônicos (plasmólise)
– Halofílicos toleram maiores concentrações de sais
• Meios hipotônicos (lise)
• Meios isotônicos
Temperatura
- Temperaturas cardeais
Classes de microrganismos quanto à temperatura
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA: 
CATABOLISMO
– Reações químicas catalisadas por enzimas
– Ocorre armazenamento e liberação de 
energia a partir de moléculas orgânicas
– A maior parte da energia produzida por uma 
célula vem da oxidação de carboidratos 
(glicose é o mais comum)
• Respiração
• Fermentação
Respiração aeróbica
 Oxidação total da 
glicose
 Aceptor final de 
elétrons é o O2
 Consome:
 1 glicose (C6H12O6)
 38 ADP + 38 P
 6 O2
 Produz:
 6 CO2
 6 H2O
 38 ATP
Fermentação
• Não requer O2, mas algumas 
vezes pode ocorrer na presença 
deste
• Não usa o Ciclo de Krebs ou 
cadeia de transporte de e-
• O aceptor final de e- é uma 
molécula orgânica
• Produz menos ATPs (2), pois a 
energia fica acumulada nas 
ligações químicas dos produtos 
finais
• EX: Fermentação do ácido lático 
ou fermentação alcoólica
Fermentação
VIAS METABÓLICAS DE USO DE ENERGIA: 
ANABOLISMO
• Moléculas simples produzidas no catabolismo 
são combinadas para formar moléculas 
complexas
– Polissacarídeos (glicogênio e 
peptideoglicana):
– Lipídeos
– Aminoácidos
– Purinas e Pirimidinas
Resposta ao Oxigênio
– Aeróbios obrigatórios : Necessitam de 
oxigênio para crescer; realizam a respiração 
aeróbica
• Ex: Mycobacterium tuberculosis
– Anaeróbios facultativos : Na presença de 
oxigênio, realizam a respiração; na ausência 
do mesmo, realizam a fermentação ou 
respiração anaeróbica
– Crescem melhor na presença de oxigênio.
– A maioria das bactérias de importância médica. Ex: E. 
coli e outras bactérias do intestino.
Resposta ao Oxigênio
– Anaeróbias estritas ou obrigatórias: Não 
podem crescer na presença de oxigênio. 
Realizam fermentação
• Ex: Clostridium botulinum e Clostridium tetani.
– Anaeróbias aerotolerantes: Crescem na 
presença de oxigênio, porém sem utilizá-lo. 
Realizam fermentação
• Ex: Streptococcus pyogenes
Resposta ao Oxigênio
– Microaerófilos: Necessitam de oxigênio, 
porém em nível inferior ao atmosférico. 
Realizam a respiração 
– Ex: Neisseria gonorrhoeae 
Resposta ao oxigênio
A. Aeróbios obrigatórios
B. Anaeróbios obrigatórios
C. Anaeróbios facultativos
D. Microaerófilos
E. Anaeróbios aerotolerantes
Diversidade metabólica dos microrganismos
- Considerando a fonte de energia x fonte de carbono
METABOLISMONUTRIÇÃO CRESCIMENTO
Divisão celular em microrganismos 
procarióticos
• A maioria das bactérias 
se multiplicam pelo 
processo de reprodução 
assexuada, através da 
FISSÃO BINÁRIA , onde 
as células-mãe dividem-
se individualmente em 2 
células-filhas idênticas.
Divisão bacteriana
• O período necessário para uma célula se dividir ou 
uma população duplicar é chama do Tempo de 
Geração
– Escherichia coli = 20 min
– M. tuberculosis = 24 horas
Cultura bacteriana em meio líquido
Cultura bacteriana em meio sólido
FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO
• Fase Lag (A) :
– Fase de adaptação
– Intensa atividade metabólica (síntese de DNA, proteínas e 
enzimas)
– Sem divisão celular 
Tempo 
(horas)
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FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO
• Fase Exponencial ou Log (B) :
– Início da divisão celular
– Fase de crescimento exponencial
– Final : depleção de nutrientes, diminuição de O2 em culturas aeróbicas, cúmulo 
de produtos tóxicos
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FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO
• Fase Estacionária (C) :
– Decréscimo de crescimento celular
– N º de células em divisão = nº de morte celular
– Energia de manutenção é obtida através da degradação de produtos de 
armazenamento celular (Glicogênio, Amido, Lipídeos)
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(horas)
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FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO
• Fase de Morte ou Declínio (D):
– Condições desfavoráveis para o crescimento
– Diminui o nº de células em divisão; aumenta o nº de células mortas
– Aumento de toxinas 
Tempo 
(horas)
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Fisiologia bacteriana x identificação
• As bactérias sobrevivem e crescem em 
uma grande variedade de ambientes 
devido as suas diferentes capacidades 
metabólicas; estas diferenças podem ser 
utilizadas para caracterizar as muitas 
espécies existentes.