FISIOLOGIA DO CRESCIMENTO MICROBIANO14

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FISIOLOGIA DO 
CRESCIMENTO MICROBIANO
Microbiologia Geral
Por que é importante estudar o crescimento 
microbiano?
• Identificar e isolar os agentes causais das doenças 
infecciosas
• Desenvolvimento de agentes antimicrobianos
• Preservação dos alimentos
• Genética, Biotecnologia
• AB: Fase de latência (FASE LAG)
• adaptação do m.o ao ambiente; 
• não há crescimento e nem divisão celular; 
• a bactéria esta produzindo enzimas apropriadas para o ambiente.
• BC: Aceleração Positiva 
• O crescimento se intensifica continuamente
• CD: Fase de Crescimento Logarítmico ou Exponencial (FASE LOG)
• O crescimento é mais rápido e constante pois a população está 
duplicando
• 24  8....
• DE: Fase de aceleração negativa ou Desaceleração
• Algumas bactérias não estão mais se multiplicando pois começa a 
ocorrer a redução de alguns nutrientes e acumulo de metabólitos tóxicos.
• EF: Fase Estacionária
• O numero de m.o permanece constante no decorrer do tempo, devido ao 
balanço entre a taxa de divisão celular e taxa de morte
• Morte causada pelo esgotamento de nutrientes, acumulo de produtos 
finais tóxicos e/ou outras mudanças no ambiente (pH).
• FG: Fase de aceleração da morte
• Taxa de divisão é menor que a morte 
• GH: Fase Final de morte
Qual das fases do crescimento microbiano deve(m) 
ser monitorada(s) a fim de evitar a contaminação 
microbiológica dos alimentos?
tempo
Fisiologia Microbiana
• O crescimento e divisão celulares necessitam de um 
ambiente propício com todos os constituintes químicos e 
físicos necessários para o seu metabolismo. 
• Dependentes de informações genéticas para cada 
espécie bacteriana. 
• Ex: Pseudomonas  flexibilidade nutricional, porque são capazes 
de sintetizar muitos de seus metabólitos a partir de precursores 
simples
NUTRIÇÃO DOS M.O
• O crescimento e divisão celulares necessitam de:
•MACROnutrientes: necessários em grande quantidade. 
Tem papel importante na estrutura e metabolismo.
•MICROnutrientes: quantidades mínimas. Funções enzimáticas 
e estruturais das biomoléculas
Macronutrientes essenciais aos
microorganismos
• CARBONO: forma o esqueleto das três maiores classes 
de nutrientes orgânicos (CHO, PTN, LIP)
CARBONO
EM RELAÇÃO AO USO DE CARBONO AS BACTÉRIAS PODEM SER 
CLASSIFICADAS:
• A) AUTÓTROFAS: quando utilizam o carbono inorgânico existente 
no ambiente, na forma de carbonatos ou CO2 como única fonte de 
carbono.
• B) HETERÓTROFAS: precisam retirar carbono de outras fontes 
(alimentos, solo) 
Micronutrientes
• Ferro, Magnésio, Manganês, Cálcio, Zinco, 
Potássio, Sódio, Cloro, Cobre, etc
• Funções:
• Componentes de proteínas (Fe)
• Cofatores de enzimas (Mg, Mb, K)
• Componentes de estruturas (Ca, presente em um 
dos envoltórios dos esporos)
• Osmoregulador (Na)
• Facilitar transporte através da membrana (Na)
Fontes de energia
• Para a maioria dos microrganismos a energia é 
retirada de moléculas químicas (nutrientes, 
substratos)
• Microrganismos que obtém energia de nutrientes 
orgânicos (Quimiotróficos) devem inicialmente 
DECOMPOR os nutrientes em compostos que 
possam ser utilizados para a produção de energia
DEGRADAR, DECOMPOR NUTRIETES  ENERGIA
Produção de energia
• Requerimentos de energia:
•Síntese dos componentes celulares: parede, 
membrana, etc.
•Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, 
polissacarídeos, fosfolipídios
• reparos e manutenção da célula
• crescimento e multiplicação
•acumulação de nutrientes e excreção de produtos 
indesejáveis
•motilidade
Sistemas de armazenamento e transporte 
de energia (ATP)
Triposfato de adenosina - ATP -
ligações elevado teor 
energético -
•Moeda energética celular.
•Instável;
•Principal molécula 
transportadora de energia de 
todas as células
Vias de degradação de nutrientes para 
produção energia
• GLICOSE
• Principal fonte de energia para célula
• Nos alimentos = carboidratos, polissacarídeos, dissacarídeos, 
monossacarídeos (glicose)
METABOLISMO DA GLICOSE
• As bactérias podem obter energia da glicose através de 
três processos denominados de:
• 1. Fermentação
• Ácido láctica
• Alcoólica
• 2. Respiração anaeróbia
• 3. Respiração aeróbia: 3 FASES 
• Glicólise
• Ciclo de Krebs
• Cadeia (sistema) de transporte de elétrons 
Fermentação
• Não requer O2 (mas pode ocorrer na presença)
• Gera pouco ATP (2), pois muita energia fica nas ligações 
químicas dos produtos finais (ácido láctico, etanol)
Respiração anaeróbica
• Aceptor final de elétrons = subst. inorgânica
• nitratos, sulfatos ou carbonatos
• Pseudomonas, Bacillus: NO2
• O rendimento energético = 2 moléculas de ATP
Respiração celular aeróbica 
3 FASES
• 1. Glicólise: ocorre no citoplasma dos procariotos. Não necessita de 
O2 para ocorrer. Oxidação da glicose (6C)  ácido pirúvico (3C) = 
SALDO DE 2 ATP (para cada glicose oxidada)
• ÁCIDO PIRÚVIDO
2 a. fase respiração
Fermentação
2. Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico): ocorre no citoplasma. 
Grande armazenamento de energia
Formação total de 6 CO2
GERA 2 ATP
3. Cadeia respiratória: citoplasma
• Ao longo da cadeia respiratória ocorre libertação gradual de energia, 
à medida que os elétrons passam de um transportador para outro. 
Esta energia libertada vai ser utilizada na síntese de moléculas de 
ATP (fosforilação oxidativa), a partir de ADP+Pi
• No final da cadeia transportadora, os elétrons são transferidos para 
um aceitador (aceptor) final - oxigênio, que capta dois prótons H+, 
formando-se uma molécula de água.
• Formação de 6 moléculas de CO2 e de H2O
• SALDO DE 38 ATP
• Do seu habitat - grande diversidade de
nichos onde bactérias podem 
ser encontradas
• Dos meios de cultura laboratoriais
quando se quer estudá-las em 
ambiente controlado
 De onde as bactérias captam estes elementos?
APENAS OS NUTRIENTES SERIAM 
SUFICIENTES PARA PERMITIR QUE 
UMA CULTURA BACTERIANA 
CRESCESSE?
CRESCIMENTO MICROBIANO
(aumento do número de 
células)
Fatores físicos: temperatura, 
pH, pressão osmótica
Fatores químicos: fonte de 
Carbono, N, S, P, 
Oligoelementos, oxigênio
Fatores orgânicos de 
Crescimento (vitamina, aa)
Condições físicas para o cultivo de 
bactérias
• Temperatura
• Oxigênio
• pH
• Atmosfera gasosa
• Pressão 
• Luz
Temperatura
• Psicrófilas
• Mesófilas
• Termófilas
pH
• Acidófilo: muitos fungos (pH ótimo em torno de 5 ou 
inferior), vários gêneros de Archaea.  crescem melhor 
em valores <5
• Neutrófilo : crescem na faixa de pH entre 5 a 8
• Alcalinófilo: crescem melhor em valores >5
Oxigênio
•
Oxigênio
• Aeróbios – microrganismos capazes de utilizar o 
oxigênio molecular, O2. (Ar contém 21% de O2)
• Produzem mais energia a partir do uso de nutrientes.
• Aeróbios estritos ou obrigatórios: São os 
microrganismos que necessitam de O2 para sua
sobrevivência.
• Microaerófilos: aeróbias necessitando de O2, mas 
em concentrações menores do que a encontrada 
no ar.
• Aeróbios facultativos
• Podem utilizar o O2 quando disponível, mas na sua ausência, são 
capazes de continuar seu crescimento através da respiração 
anaeróbia ou da fermentação.
• A eficiência na produção de energia diminui quando o O2 não está 
disponível.
• Exemplo: Escherichia coli
• Anaeróbios obrigatórios ou estritos
• São microrganismos que não utilizam o O2 para reações 
de produção de energia.
• O2 pode ser um produto danoso 
• Exemplo: Gênero Clostridium = tétano e botulismo
• Anaeróbios aerotolerantes
• Toleram a presença do oxigênio, mas não podemutilizá-lo 
para seu crescimento.
• Fermentam carboidratos produzindo ácido lático.
• O acúmulo deste ácido inibe o crescimento da microbiota 
competitiva aeróbia 
• Exemplo: Lactobacillus