aula 2 Nutrição e crescimento microbiano

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NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
Microbiologia 
2013/14 
Denise Colito 
NUTRIÇÃO MICROBIANA 
 De todos os organismos vivos, os microrganismos são os 
mais versáteis e diversificados em suas exigências 
nutricionais. 
 
 Alguns são tão exigentes quanto o homem e outros 
animais. 
 
 Todos os organismos vivos compartilham algumas 
necessidades nutricionais em comum: 
 Carbono 
 Nitrogénio 
 Água 
NUTRIÇÃO MICROBIANA 
 Macroelementos ou Macronutrientes: 
 Carbono, 
 Oxigénio, 
 Nitrogénio, 
 Enxofre, 
 Fósforo, 
 Potássio, 
 Cálcio, 
 Magnésio, 
 Ferro 
Carbohidratos, 
lipidos, proteínas, 
ácidos nucleicos. 
Resistência ao calor dos endosporos 
Cofactor para mtas enzimas, complexos 
com ATP, estabiliza os ribossomas e 
membranas celulares 
NUTRIÇÃO MICROBIANA 
 Microelementos ou micronutrientes 
 
 Manganésio, 
 Zinco, 
 Cobalto, 
 Molibdénio, 
 Níquel, 
 Cobre 
Fazem parte de enzimas e 
cofactores e ajudam na 
catálise de reacções e 
manutenção da estrutura 
proteica 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA 
PROCARIÓTICA 
 São compostas, essencialmente por macromoleculas 
 proteínas, 
 ácidos nucleicos, 
 polissacarídeos e 
 lipídeos, 
 apresentando também uma menor quantidade de outros 
compostos orgânicos e inorgânicos. 
 Alem destes, encontramos iões e agua. 
 
 90% de agua, .10% de macromoléculas e o restante 
compreendido pelos demais componentes. 
 
FONTES DE CARBONO, ENERGIA E ELECTRÕES 
DE HIDROGÉNIO 
Fonte de 
carbono 
Autotróficos Apenas CO2 como única ou principal 
fonte de carbono 
Heterotróficos Dependentes da presença de 
moléculas complexas mais reduzidas 
como fonte de carbono 
Fontes de 
energias 
Fototróficos utilizam a luz como fonte de energia 
 
Quimiotroficos obtêm a sua energia a partir da 
oxidação dos compostos (orgânicos ou 
inorgânicos) 
Fontes de 
Hidrogénio ou 
electrões 
Litotróficos Redução de moléculas inorgânicas 
Organotróficos Moléculas orgânicas 
FACTORES DE CRESCIMENTO 
 
 Compostos orgânicos necessários e que o microorganismo 
não consegue sintetizar: 
 
 Aminoácidos 
 
 Purinas e pirimidinas 
 
 Vitaminas 
MEIOS DE CULTURA 
 Soluções nutrientes para promover o crescimento de 
microrganismos em laboratório, 
 
 Meios definidos ou sintéticos – todos os seus 
componentes são conhecidos 
 
 Meios complexos – contêm determinados 
ingredientes de composição química desconhecida 
 
 Meios selectivos – favorecem o crescimento de 
microorganismos particulares 
 
 Meios diferenciais – distinguem entre diferentes 
grupos de bactérias 
MEIOS DE CULTURA 
Meios selectivos – favorecem o crescimento de 
microorganismos particulares 
 Ex:Ágar sabouraud – seletivo para fungos pois possui pH 
baixo (5,6) e alta concentração de glicose 
MEIOS DE CULTURA 
MEIOS DE CULTURA 
Meios selectivos/Meios diferenciais 
 Além de inibir ou favorecer o crescimento de determinados 
microrganismos, estes meios também podem diferenciá-los. 
 Ex: Ágar MacConkey – Contém sais e cristal violeta para inibir o 
crescimento de gram positivas e favorecer o crescimento de gram 
negativas. Além disso, possui lactose, o que permite diferenciar as 
bactérias que utilizam a lactose. 
 
MEIOS ENRIQUECIDOS 
 Gelose de sangue - Indispensável para a cultura de 
Streptococcus pyogenes 
 É também meio diferencial porque permite verificar a 
existência ou não de hemólise 
 
 Gelose de chocolate - Produz-se por aquecimento da 
gelose de sangue a 70/80 ºC 
 Os glóbulos vermelhos lisam e libertam para o meio 
extracelular factores de crescimento indispensáveis para 
o crescimento de bactérias muito exigentes 
 Indispensável para a cultura de Neisseria gonorrhoeae e 
Haemophilusinfluenzae 
MEIOS ENRIQUECIDOS 
 Gelose de sangue - Indispensável para a cultura de 
Streptococcus pyogenes 
 
 É também meio diferencial porque permite verificar a 
existência ou não de hemólise 
 
MEIOS ENRIQUECIDOS 
 Gelose de chocolate - Produz-se por aquecimento da gelose de 
sangue a 70/80 ºC 
 Os glóbulos vermelhos lisam e libertam para o meio extracelular 
factores de crescimento indispensáveis para o crescimento de 
bactérias muito exigentes 
 Indispensável para a cultura de Neisseria gonorrhoeae e 
Haemophilusinfluenzae 
CULTURAS PURAS 
 Uma população celular proveniente de uma célula 
única, 
 Permite caracterização de uma espécie individual, 
CRESCIMENTO MICROBIANO 
 Em microbiologia crescimento geralmente é o aumento do número 
de células 
 Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e 
divisão 
 
 Varia de minutos até dias 
 Depende muito das condições ambientais 
 
 Escherichia Coli - 20 minutos 
 Pisolithus microcarpus – 2,5 dias 
CRESCIMENTO MICROBIANO 
 Definição de crescimento 
 É o aumento de células microbianas em uma 
população, também pode ser medido em termos do 
aumento de massa microbiana. 
 Taxa de crescimento 
 É a variação do número de células ou da massa 
celular por unidade de tempo. 
 Definição de geração 
 É o intervalo que uma célula origina outras duas 
novas células. 
 O tempo de geração varia muito nos diferentes 
organismos, 
O PADRÃO DE CRESCIMENTO É O EXPONENCIAL 
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 50 100 150 200 250 300
minutos
cé
lu
la
s
O CICLO DO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
O CICLO DO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
 Fase Lag: 
Quase não há divisão celular. 
 
 Fase exponencial (logarítmica): 
Divisão em velocidade máxima e constante. 
 
 Fase estacionária: 
Velocidade de multiplicação diminui gradualmente. 
 
 Fase morte (declínio): 
Diminuição gradual de microoganismos 
FASE LAG 
Período de adaptação 
 
Produção de enzimas 
 
Pode existir ou não 
 
Fase menor 
 
Fase onde há intensa 
actividade metabólica 
FASE EXPONENCIAL 
A multiplicação é 
máxima e constante 
 
As bactérias crescem 
assexuadamente por 
fissão binária 
 
Cada duplicação 
representa uma nove 
geração 
 
FASE ESTACIONÁRIA 
Falta de nutrientes, e 
o acumulo de 
materiais tóxicos no 
meio podem cessar o 
crescimento em uma 
cultura. 
 
Não há controle de 
pH. 
FASE MORTE 
Falta de nutrientes 
 
Gradualmente 
diminuem em número, 
até que a cultura se 
torne estéril. 
 
MEDIDAS DE CRESCIMENTO MICROBIANO 
 Podem ser realizadas pelos seguintes métodos: 
 
 1) Peso seco total das próprias células – filtração, secagem e 
pesagem 
 2) Peso de algum componente celular – extracção, secagem e 
pesagem 
 
 3) Variação no número de células 
 
 a) contagem de células totais 
 b) contagem de células viáveis 
 
a) Contagem de células totais (contagem microscópica directa) 
 Utilizam-se câmaras especiais de contagem (lâmina com grade 
quadriculada) 
 Ex.: Câmara de Neubauer 
CONTAGEM DIRECTA 
• Vantagens: método rápido e fácil 
• Desvantagens: Não distingue as células vivas das mortas 
Pode-se omitir células pequenas 
Células móveis precisam ser imobilizadas 
CONTAGEM INDIRECTA 
 Contagem de células viáveis: 
 Contagem das colónias formadas em meio de cultura em placas. 
 
DILUIÇÃO DAS SUSPENSÕES CELULARES 
 Amostras concentradas precisam ser diluídas. 
 É contada a placa com 30 a 300 colónias 
 
 
 
IDENTIFICAÇÃO DE BACTÉRIAS 
 Os meios de culturafornecem informações uteis sobre as 
bactérias presentes na amostra. 
 
 O meio influencia: 
 Crescimento bacteriano 
 Aspecto da colónia 
 A identificação e classificação 
A MORFOLOGIA DAS COLÔNIAS AUXILIA NA 
CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS 
 
A MORFOLOGIA DAS COLÔNIAS AUXILIA NA 
CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS 
 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
 Temperatura 
 
 Oxigénio 
 
 pH 
 
 Radiação eletromagnética 
 
 Pressão atmosférica, hidrostática e osmótica 
 
 Actividade da água (Aw) 
 
TEMPERATURAS NOS MICRORGANISMOS 
 
EFEITO DA TEMPERATURA NO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
EFEITO DA TEMPERATURA NO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
 Microrganismos psicrófilos 
 
 Temperatura máxima de crescimento é 20ºC, a óptima 
é 15ºC e podem crescer a 0ºC 
 
 As enzimas e proteínas destes microrganismos 
funcionam bem a baixas temperaturas 
 
 As membranas têm altos níveis de ácidos gordos 
insaturados mantendo-se fluidas a baixas 
temperaturas 
 Ex: Pseudomonas, Listeriae Flavobactérias 
 
EFEITO DA TEMPERATURA NO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
 Microrganismos mesófilos 
 Temperatura máxima de crescimento é 45ºC, a óptima é 
20/45ºC e a mínima é 15/20ºC 
 Quase todas as bactérias associadas ao ser humano estão 
nesta categoria 
 
 Microrganismos termófilos hipertermófilos 
 Temperatura máxima de crescimento é >100 ºC, a óptima 
é 55/65ºC e a mínima é 45ºC 
 As suas enzimas e proteínas são estáveis a estas 
temperaturas; as suas membranas têm lípidos saturados 
com pontos de fusão muito altos 
 
TIPOS DE BACTÉRIAS EM RELAÇÃO À TEMPERATURA 
 
EFEITO DO OXIGÉNIO NO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
 
EFEITO DO OXIGÉNIO NO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
ÁGUA E AW 
 A actividade aquosa (aw) é uma medida da quantidade de 
água disponível num habitat de um microrganismo para 
sua utilização 
 
 O seu valor máximo é 1 (100%) e decresce à medida que a 
pressão osmótica sobe por dissolução de solutos 
 
 Em geral, os microrganismos requerem aw próximos de 1 
para se multiplicarem 
 
 Contudo, alguns microrganismos adaptaram-se a habitats 
com baixa actividade aquosa 
 Ex: bactérias halofílicas e fungos xerofílicos podem 
multiplicar-se em aw da ordem dos 0.7 
PH 
 Os microrganismos podem crescer em meios com pH 
muito variável 
 
 Acidófilos 
 exibem crescimento óptimo a pH 1.0 -5.5 
 
 Neutrófilos 
 exibem crescimento óptimo a pH 5.5-8.0 
 
 Alcalófilos 
 exibem crescimento óptimo a pH 8.5 -11.5 
 
PH 
 
 Os microrganismos podem alterar o pH do seu habitat 
pela produção de produtos de degradação ácidos ou 
básicos. 
 
 Ex: Microrganismos fermentativos que formam ácidos 
orgânicos por fermentação de carbohidratos 
 
 Thiobacillussp. (quimiolitotrófico) -oxida enxofre 
reduzido a ácido sulfúrico, 
 
 Outros microrganismos originam amónia através da 
degradação de aminoácidos aumentando o pH do meio 
 
 
EFEITO DA RADIAÇÃO UV 
 
 A radiação ultravioleta é de alta energia e mata 
microrganismos 
 
 O efeito mais letal dos raios UV é a 264 nm, o mais 
eficientemente absorvido pelo DNA 
 
 Mecanismo de acção: 
 formação de dímeros de timidina localizados na 
mesma cadeia de forma adjacente, impedindo assim a 
replicação do DNA