Fisiologia Bacteriana

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
FISIOLOGIA BACTERIANA
*
CRESCIMENTO BACTERIANO:
Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares.
Crescimento Microbiano = associado ao crescimento de uma população de células (uma célula dará origem a duas ao fim de um certo tempo, tempo de geração ou de duplicação.)
*
FATORES NECESSÁRIOS PARA O CRESCIMENTO
- FATORES FÍSICOS: 
		temperatura
		pH
		pressão osmótica (concentração de sal)
		
						
- FATORES QUÍMICOS:
		água
		fontes de carbono e nitrogênio
		minerais
		oxigênio
		fatores orgânicos												
		
*
FATORES FÍSICOS
1. TEMPERATURA: 
A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres humanos.
- Temperatura de crescimento mínima: 
	< temperatura onde a espécie é capaz de crescer
- Temperatura de crescimento ótima:
	onde a espécie apresenta melhor crescimento
- Temperatura de crescimento máxima:
	> temperatura, onde ainda é possível o crescimento
								
Figura 1
*
Figura 1. Taxa de crescimento vs. temperatura
*
FATORES FÍSICOS
1. TEMPERATURA: 
Microrganismos são classificados em 3 grupos:
- Psicrófilos: crescem em baixas temperaturas (-10 a 15 °C)
		
- Mesófilos: crescem em temperaturas moderadas (10 a 50 °C)
- Termófilos: crescem em altas temperaturas (40 a 70 °C)
		Termófilos extremos (68 a 110 °C)
		
Figura 2
*
Figura 2. Curva de crescimento característica de diferentes microorganimos
*
FATORES FÍSICOS
2. pH: 
- refere-se a acidez ou a alcalinidade de uma solução;
- maioria dos microrganismos cresce melhor perto da neutralidade (pH 6,5 – 7,5);
- poucas bactérias são capazes de crescer em pH ácido (como pH 4,0)
Bactérias: faixa entre pH 7,0
Exceções: 
- Bactérias acidófilas: alto grau de tolerância à acidez (Thiobacillus de 0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e 3,5)
- Bactérias alcalifílicas: (Bacillus e Archaea) (pH 10 – 11).
Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5).
Figura 3
*
Figura 3. Distribuição de alguns microrganismos de acordo com o pH
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) 
*
FATORES FÍSICOS
3. PRESSÃO OSMÓTICA: 
Os microrganismos retiram da água a maioria dos nutrientes solúveis (conteúdo celular 80 – 90 % de água)
Pressão osmótica: retira a H2O dentro da célula
Reação Hipertônica: perda de H2O do meio intracelular para o extracelular, através da membrana plasmática (meio com 	
concentração de sais).
Plasmólise: diminuição da membrana plasmática da célula devido a perda de H2O por osmose.
Figura 4
*
Figura 4. Taxa de crescimento de alguns microrganimos vs. a concentração de sal.
Não Halófilos: não necessitam de sal e não toleram a presença no meio.
Halotolerantes: não necessitam de sal mas toleram a presença no meio.
Halófilos: necessitam de sal em uma concentração moderada
Halófilos extremos: necessitam de sal em altas concentrações.
*
FATORES QUÍMICOS
1. ÁGUA: 
- Essencial para os microrganismos
- Disponibilidade variável no ambiente
Ambiente com < concentração de água:
desenvolvem mecanismos para obter água através do aumento da concentração de solutos internos seja pelo bombeamento de íons para o interior celular ou pela síntese de solutos orgânicos (açúcares, álcoois ou aminoácidos).
*
 FATORES QUÍMICOS
Macronutrientes: são requeridos em grande quantidade pois são os principais constituintes dos compostos orgânicos.
Carbono;
Oxigênio;
Hidrogênio;
Nitrogênio;
Enxofre;
Fósforo;
*
 FATORES QUÍMICOS
Macronutrientes: são requeridos em grande quantidade pois são os principais constituintes dos compostos orgânicos.
Carbono;
Oxigênio;
Hidrogênio;
Nitrogênio;
Enxofre;
Fósforo;
*
FATORES QUÍMICOS
2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO: 
a) CARBONO:
 
essencial para a síntese de todos os compostos orgânicos necessários para a viabilidade celular (elemento estrutural básico para os seres vivos)
organismos quimio-heterotróficos: obtém C a partir de materiais orgânicos como proteínas, carboidratos e lipídeos.
organismos quimio-autotróficos
organismos fotoautotróficos 
C a partir de CO2
*
b) NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:
- N, S: síntese de proteínas
- N, P: síntese de DNA e RNA, ATP
Peso seco de uma célula bacteriana: 14 % N, 4 % S, P
NITROGÊNIO
- utilizado para sintetizar os grupos aminos presentes nos aminoácidos.
	
 
Obtenção de N:
- Decomposição de materiais orgânicos (proteínas, aminoácidos)
 Amônia (NH4 +) 
 Nitrato (NO3-)
*
b) NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:
ENXOFRE
- utilizado na síntese de aminoácidos contendo S e de vitaminas (tiamina e biotina).
FÓSFORO
- essencial para a síntese dos ácidos nucléicos e para os fosfolipídeos componentes da membrana celular.
Fontes naturais de S:
íon sulfato (SO4-2), sulfito de hidrogênio, aminoácidos
Fontes naturais de P:
íon fosfato (PO4-3), DNA, RNA, ATP
*
FATORES QUÍMICOS
3. OXIGÊNIO: 
- extremamente importante no desenvolvimento microbiano
- organismos classificados em:
Figura 5
1. AERÓBIOS
- Estritos (obrigados): necessitam de O2
- Facultativos: não necessitam de O2 mas crescem melhor com O2
- Microaerófilo: necessitam de O2 mas em níveis menores
2. ANAERÓBIOS
- Aerotolerantes: não necessitam de O2 mas crescem melhor sem O2
- Estritos (obrigados): não toleram O2 (letal)
*
Figura 5. Efeito do oxigênio sobre o crescimento de vários tipos de bactérias.
Catalase e a superóxido dismutase reduzem para H2O os compostos tóxicos.
*
 FATORES QUÍMICOS
Micronutrientes: são necessários ao desenvolvimento bacteriano, mas em quantidades pequenas e variáveis, dependendo do elemento e do microorganismo.
Fe, Mg, Mn, Ca, Zn, K, Na, Co, Cl, Mb, Se, etc.
*
 FATORES QUÍMICOS
Micronutrientes: apresentam funções importantes para o desenvolvimento bacteriano. 
Componentes de proteínas;
Cofatores enzimáticos;
Componentes de estruturas;
Osmorreguladores;
*
c) POTÁSSIO, MAGNÉSIO E CÁLCIO:
- também são elementos essenciais para os microrganismos
- frequentemente encontrados como co-fatores para as reações enzimáticas.
d) ELEMENTOS TRAÇOS:
- FERRO, COBRE, MOLIBDÊNIO, ZINCO
- utilizados como co-fatores essenciais para atividade de algumas enzimas 
utilizar água destilada para meio de cultura – contém todos os elementos traços
*
MEIO DE CULTURA
MEIO DE CULTURA: material nutriente preparado no laboratório para o crescimento de microrganismos.
CULTURA: microrganismos que crescem e se multiplicam no meio de cultura.
MEIO DEFINIDO: TODA A COMPOSIÇÃO QUÍMICA É CONHECIDA
MEIO COMPLEXO: COMPOSIÇÃO QUÍMICA NÃO CONHECIDA (composto por nutrientes como extrato de levedura, de carne ou de plantas)
*
MEIO DE CULTURA
MEIO DE CULTIVO SELETIVO E DIFERENCIAL: 
- meio seletivo: favorece o crescimento de uma determinada bactéria de interesse, impedindo o crescimento de outras bactérias.
Ex: ágar Sabouraud dextrose, pH 5,6, é utilizado no crescimento de fungos que são favorecidos, em relação as bactérias, pelo baixo pH.
- meio diferencial: facilita a identificação de um determinado organismo.
Ex: meio ágar-sangue, utilizado para a identificação de bactérias capazes de destruir células sangüíneas (anel claro em torno da colônia).
*
MEIO DE CULTURA
MEIO DE ENRIQUECIMENTO:
favorece o desenvolvimento de uma população bacteriana que esta em desvantagem entre outras populações.
MEIOS REDUTORES:
meios com reagentes, como o tioglicolato de sódio, que é capaz de se combinar com o oxigênio dissolvido eliminando este elemento do meio de cultura (específico para microrganismos anaeróbicos).
*
CRESCIMENTO DAS CULTURAS BACTERIANAS
- DIVISÃO BACTERIANA:
 
		- FISSÃO BINÁRIA
		- BROTAMENTO
- TEMPO DE GERAÇÃO:	
- FASES DE CRESCIMENTO:	
		- FASE lag
		- FASE log
		- FASE ESTACIONÁRIA
		- FASE DE MORTE CELULAR	
			
		
*
CRESCIMENTO DAS CULTURAS BACTERIANAS
DIVISÃO BACTERIANA: 
é considerado o aumento do número de indivíduos e não do tamanho celular.
1. BROTAMENTO: < nº de bactérias (forma um broto que quando atinge o tamanho da célula parental se separa)
2. FISSÃO BINÁRIA:
(1) alongamento da célula e a replicação do DNA cromossomal;
(2) início da invaginação da parede celular e da membrana plasmática;
(3) em um determinado momento, as duas seções da parede celular de encontram;
(4) produção de duas células individuais idênticas à célula mãe. 			
		
Figura 6
*
Fissão Binária
(Adaptado de Tortora, G.J., et al., Microbiology,2003) 
Figura 6. Fissão binária bacteriana.
*
CRESCIMENTO DAS CULTURAS BACTERIANAS
TEMPO DE GERAÇÃO: 
é o tempo necessário para uma célula se dividir (e sua população dobrar de tamanho). 
- tempo varia de acordo com o organismo;
- depende das condições ambientais (nutricionais, temperatura 								etc);
- maioria das bactérias:	1 – 3 h 
						
			
*
FASES DE CRESCIMENTO 
CURVA DE CRESCIMENTO: 
demonstra o crescimento das células durante um período de tempo.
curva de crescimento obtida pela contagem da população em intervalos de tempo após um inóculo de um número pequeno de bactérias em meio de cultura. 
FASE lag: pouca ou ausência de divisão celular (fase de adaptação) - ≥ 1 hora
	(estado de latência, com intensa atividade metabólica)
FASE log: início do processo de divisão (período de crescimento ou aumento 	 logarítmo)
	(reprodução celular extremamente ativa, sensíveis as mudanças 	ambientais - * EFEITO DE ANTIBIÓTICOS)
FASE ESTACIONÁRIA: velocidade de crescimento diminui
		 nº de células vivas = nº de células mortas
FASE DE MORTE CELULAR: nº de células mortas excede o de células novas. 
Figura 7
*
Figura 7. Curva de crescimento bacteriano mostrando as 4 fases típicas.
*
*
*
*