Fisiologia nutrição e crescimento

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Fisiologia, nutrição e 
crescimento 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia 
Disciplina: 217061 – Microbiologia geral – curso odontologia 
 
Márcia Bianchi 
2013 
Crescimento bacteriano 
Aumento do 
número de células 
 
Divisão binária 
formação de septos na 
região do mesossomo, que 
se dirigem da superfície 
para o interior da célula, 
dividindo a bactéria em 
duas células filhas 
 
 
Cell wall synthesis in gram-positive Bacteria 
Appearance and breakdown of the FtsZ ring during the cell cycle of Escherichia coli 
Meios de cultura 
• Quanto à consistência 
– Meio líquido: 
 
 
 
– Meio sólido: 
 ágar-ágar 
 
Crescimento 
 
Crescimento 
e 
Isolamento 
 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
Colônias 
Serratia marcescens 
• Tempo de geração 
– Tempo necessário para uma célula se dividir em duas 
– Variação: organismo, condições ambientais 
 
 
Crescimento bacteriano 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
Crescimento bacteriano 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
Crescimento bacteriano 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
 
• Pouca divisão celular ou ausência 
• Intensa atividade metabólica 
 
Crescimento bacteriano 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
 
• Inicio do processo de divisão celular 
• Maior atividade metabólica 
• Tempo de geração: valor constante 
 
Crescimento bacteriano 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
 
• Número de morte celular 
equivalente ao número de 
células novas 
• Decresce atividade metabólica 
• População estável 
 
Crescimento bacteriano 
Brock biology of microorganisms 
Michael T. Madigan . . . [et al.].—13th ed. 
 
• Número de células mortas excede 
o de células vivas 
• Poucas células ou nenhuma 
 
Como as bactérias crescem? 
Como obtêm energia? 
A absorção de nutrientes e posterior 
metabolismo são influenciados pelas condições 
ambientais 
 
Nutrientes: 
Macronutrientes e micronutrientes 
Fatores de crescimento: 
Aminoácidos e vitaminas 
Fatores físicos e químicos 
Crescimento bacteriano 
Nutrientes 
Nutrientes 
1) Nutrição em Gram positivos 
 
 Estas bactérias sintetizam uma série de exoenzimas, as quais são liberadas no meio, 
clivando os nutrientes, que são captados por proteínas transportadoras. 
 
A nutrição ocorre predominantemente pela absorção, através da oxidação de 
substâncias com alto valor energético, preferencialmente os açúcares. 
Nutrientes 
2) Nutrição em Gram negativos 
 
=> Devido à presença de uma membrana externa (LPS), as bactérias Gram negativas 
apresentam um grande número de porinas, associadas à camada lipopolissacarídica, que 
permitem a passagem de moléculas hidrofílicas de baixa massa molecular. 
 
=> No espaço periplasmático dessas células são encontradas proteases, fosfatases, lipases, 
nucleases e enzimas de degradacão de carboidratos. 
Vias anabólica e catabólica 
Dentro da célula bacteriana ocorrem reações químicas 
catalisadas por enzimas. O conjunto de transformações da 
matéria orgânica é denominado METABOLISMO e compreende 
basicamente dois processos: 
 
 
Quebra de compostos 
orgânicos complexos em 
compostos mais simples, com 
liberação de energia. Ex.: 
Degradação do açúcar. 
CATABOLISMO 
Construção de moléculas 
orgânicas complexas a partir 
de moléculas simples, com 
gasto de energia. Ex.: 
formação das proteínas. 
ANABOLISMO 
Metabolismo 
Metabolismo 
Enzimas 
 
Metabolismo 
Metabolismo 
Enzimas 
 
• Energia de ativação 
– Quantidade de energia requerida para iniciar uma reação 
– Temperatura, pressão e número de moléculas - colisões 
 
• Enzima 
– Baixa a energia de ativação 
– Catalizador biológico 
– Específicas - estrutura 
 
 
 
 
 
Reação de oxidação-redução 
 
Metabolismo 
Reação de 
oxidação-redução 
 
Metabolismo 
Tipos metabólicos 
Metabolismo dos carboidratos 
 
• Carboidratos 
– Fonte primária de energia celular da maioria dos 
microrganismos 
– Glicose: Fonte mais comum de energia 
• Produção de energia a partir da glicose 
– Respiração celular 
– Fermentação 
 
 
 
 
 
 
Metabolismo 
Molécula de glicose 
C6H12O6 
Metabolismo 
Respiração 
celular 
Fermentação 
Oxidação da glicose a ácido pirúvico 
 
Açúcar de seis carbonos 
 quebra 
Dois açúcares de três carbonos 
 oxidação e liberação de energia 
Duas moléculas de ácido pirúvico 
 
• NAD+ reduzido a NADH 
• Produção de quatro moléc. de ATP 
– (menos duas iniciais) 
 
 
 
Glicólise 
Respiração aeróbica 
• Glicose é quebrada em CO2 e H2O 
–Geração ATP 
–Glicólise, ciclo de Krebs, cadeia de 
transporte de elétrons 
 
 
 
 
 
 
Fases 
• Passo preparatório 
Elétrons de 
intermediários da 
glicólise e ciclo de kebs 
Retirados por NAD+ e FAD 
Transportados por NADH2 
FADH2 
• Mecanismo da quimiosmose 
• Geração da maioria do ATP 
• Fosforilação oxidativa (O2) 
Respiração aeróbica 
Respiração anaeróbica 
• Aceptor final de elétrons 
– Substância inorgânica (diferente do O2) 
– Íons nitrato e sulfato: ciclos enxofre e nitrogênio 
 
• Rendimento de ATP mais baixo 
– Ciclo krebs – parte não funciona sob anaerobiose 
– Crescimento mais lento de anaeróbios 
 
 
 
 
Fermentação 
• Glicose convertida a produto orgânico 
– Pequenas quantidades de ATP 
• Não requer oxigênio 
• Não requer uso do ciclo de krebs 
• Utiliza molécula orgânica como 
aceptor fianal de elétrons 
 
 
 
 
 
Glicólise 
 
Coenzimas reduzidas (NADH, 
NADPH) doam elétrons ao ácido 
pirúvico ou derivado 
 
Formação do produto final da 
fermentação 
Fermentação 
Metabolismo 
Fatores físicos e químicos 
A tomada de nutrientes e posterior metabolismo 
bacteriano são influenciados pelo ambiente 
 
• Presença de O2 
• Temperatura 
• pH 
• Efeito osmótico 
 
 
 
 
Presença de O2 
Indispensável, letal ou inócuo 
• Subprodutos naturais do metabolismo aeróbico 
– Ferro radical hidroxila 
– Tóxico: lesão celular 
 
• Aeróbicos e anaeróbicos aerotolerantes 
– Superóxido dismutase e catalase 
 
 
 
Presença de O2 
Indispensável, letal ou inócuo 
 
• Aeróbicos estritos 
• Anaeróbicos facultativos 
• Anaeróbicos obrigatórios 
• Anaeróbicos aerotolerantes 
• Microaerófilos 
 
 
 
Microbyology, Eighth edition 
2005 G.J. Tortora and Company 
Presença de O2 
• Crescimento de aeróbicos 
– Estufa a 37°C em presença de O2 atmosférico 
– Stafilococcus aureus 
 
• Crescimento de microaerófilos 
– Níveis elevados de CO2: 
jarra microaerófila 
– Campylobacter 
 
 
 
 
Microbyology, Eighth edition 
2005 G.J. Tortora and Company 
Presença de O2 
• Crescimento de anaeróbicos obrigatórios 
– Meio redutor em tubos com tampas seladoras 
– Jarras especiais para anaerobiose 
– Câmara anaeróbica 
– Clostridium tetani 
 
 
Temperatura 
Temperatura 
Temperatura 
Temperatura 
pHAcidófilas basófilas 
pH 
Efeito osmótico 
• Neutro 
• Capacidade de 
regulação da pressão 
osmótica e 
concentração iônica