Apostila de fisiologia microbiana

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MICROBIOLOGIA CBI-713 
 
FISIOLOGIA MICROBIANA / METABOLISMO MICROBIANO 
 
 
 
 Maria Célia da Silva Lanna – DECBI-ICEB/UFOP 
 
 O capítulo FISIOLOGIA MICROBIANA da Microbiologia Geral propõe estudar o funcionamento 
da célula microbiana, ou seja, o estudo de suas rotas bioquímicas para o entendimento do seu metabolismo. 
Os microrganismos relacionados à saúde humana apresentam metabolismo heterotrófico produzindo energia 
através da Fermentação e/ ou da Respiração. Energia esta necessária para as Reações de biossíntese, 
Reprodução, Motilidade, etc. 
 
 NECESSIDADES ENERGÉTICAS E NUTRICIONAIS 
 
Uma forma de definir a vida é considerar as fontes de energia necessárias à síntese dos compostos essenciais 
por um organismo vivo. Portanto o metabolismo de um organismo deve ser interpretado sob dois aspectos 
distintos, mas inter-relacionados - necessidades energéticas e nutricionais. Os microrganismos, mais que todas 
as outras formas de vida, são intensamente afetados por tais circunstâncias. Sua capacidade de lidar com 
alterações no ambiente depende de respostas fisiológicas imediatas, porque não possuem as células 
especializadas presentes em formas superiores de vida que preservam a homeostasia. As capacidades 
fisiológicas imediatas são expressas pela grande variedade de fontes energéticas que os microrganismos 
podem usar, e por seu potencial biossintético, um atributo não necessariamente expresso, quando um 
organismo é cultivado em um caldo quimicamente indefinido no laboratório de rotina. 
As necessidades energéticas microbianas podem ser classificadas em três categorias principais: quimiotrofia, 
fototrofia e paratrofia. Quimiotrofia é a derivação de energia biológica de reações que ocorrem sem luz. Nas 
bactérias prevalecem dois tipos de quimiotrofia: quimioorganotrofia e quimiolitotrofia. Quimioorganotrofia, 
compartilhada com todas as formas animais, indica que a energia é derivada da oxidação ou fermentação de 
compostos orgânicos exógenos. Além disso, algumas bactérias podem usar energia liberada pela oxidação de 
compostos inorgânicos exógenos (quimiolitotrofia), um processo em que as bactérias podem produzir todos 
os seus constituintes através da redução do dióxido de carbono com a energia liberada durante a oxidação 
inorgânica. 
Na fototrofia, a energia é fornecida por reações fotoquímicas. O processo fotoorganotrófico, limitados a certos 
grupos de procariotas anaeróbicos, envolve doadores de hidrogênio orgânico exógeno. Os organismos 
fotolitotróficos dependem de doadores de hidrogênio inorgânico, e incluem a fotólise da água. 
Na paratrofia, a energia deve ser fornecida pela célula hospedeira, seja animal, vegetal ou microrganismo. Os 
vários vírus pertencem a essa categoria. 
A capacidade de um organismo sintetizar metabólitos essenciais ou, inversamente, a necessidade de um 
organismo ser suprido por moléculas já sintetizadas de que necessita, mas não pode sintetizar, também pode 
ser dividida em quatro grupos principais: heterotrofia, autotrofia, mesotrofia e hipotrofia . 
Heterotrofia é a necessidade de qualquer organismo para um suprimento exógeno de um ou mais metabólitos 
essenciais a sua sobrevivência; exemplos de metabólitos são vitaminas e fatores de crescimento. Autotrofia 
significa que o organismo pode sintetizar todos os seus metabólicos essenciais. Nos organismos 
obrigatoriamente autotróficos, todas as necessidades metabólicas são atendidas pela capacidade de o 
organismo reduzir os nutrientes inorgânicos oxidados; organismos mesotróficos, por outro lado, requerem um 
ou mais nutrientes inorgânicos reduzidos. Finalmente, a hipotrofia descreve a necessidade de parasitismo 
intracelular para que os processos metabólicos do hospedeiro preencham suas necessidades nutricionais. 
Os microrganismos mais comuns que podem tolerar a bioesfera humana íntima são heterotrófos 
quimioorganotróficos. Entretanto a variedade de capacidades metabólicas apresentadas por todos os 
microrganismos colonizantes e potencialmente envolvidos com patologias é considerável. Portanto a 
prevenção ou o tratamento da doença infecciosa requerem uma compreensão dos fatores que controlam a 
proliferação microbiana. 
 
 
 
 
 CRESCIMENTO BACTERIANO 
 
O crescimento (i.e., o aumento no tamanho e divisão de qualquer microrganismo ou célula) tem sido a principal indicação 
da viabilidade microbiana. Na verdade, não sabemos se um organismo está vivo, a não ser que este se multiplique em um 
meio laboratorial que fornece todo o material essencial à produção de estruturas celulares. Várias bactérias, mas não 
todas, foram praticamente os únicos microrganismos estudados intensamente em relação ao crescimento devido às 
dificuldades peculiares dos outros tipos de organismos: 
Os vírus requerem sistemas adequados de células do hospedeiro. Isto impõe restrições relacionadas ao tipo laboratorial de 
células de cultura de tecidos, ovos embrionados, ou modelo animal infectado pelo vírus específico. 
A complexidade do crescimento fúngico em diferenciação impediu a formulação de conclusões universais. 
A maioria dos protozoários, sobretudo aqueles significativos em doença humana, não foram adaptados à cultura 
laboratorial, e não possuímos informações sobre vários aspectos do seu ciclo de crescimento. 
As bactérias multiplicam-se por divisão binária, a divisão de uma única bactéria em duas bactérias-filhas, em um meio 
adequado. O tempo necessário para realizar esta divisão, ou duplicação, é o tempo de geração. O crescimento de várias 
bactérias é estimulado por um meio de cultura rico em nutrientes para obter um tempo de geração mais curto possível e, 
portanto, rapidamente obter informações pertinentes para o diagnóstico e tratamento dos pacientes. 
 
PROCESSOS HETEROTROFICOS PARA PRODUÇÃO DE ENERGIA: FERMENTAÇÃO E RESPIRAÇÃO 
 
 FERMENTAÇÃO 
 
A fermentação é sempre um processo anaeróbio, sendo realizado pela maioria dos fungos leveduriformes, que 
são facultativos, mas não pelos fungos filamentosos que são aeróbios estritos. Quanto às bactérias, a maioria 
fermenta, exceto aquelas aeróbias estritas, como por exemplo, a M. tuberculosis. As bactérias fermentadoras 
produzem produtos finais ácidos como também produtos neutros, acompanhados de gás ou não, dependendo 
da espécie. São características genéticas estáveis sendo utilizadas como parâmetros para sua classificação 
taxonômica. 
Uma variedade de fermentações microbianas, originando produtos bastante diferentes, está na via glicolítica 
até piruvato e a partir deste, os microorganismos apresentam produtos diversos. 
A glicose é o carboidrato mais facilmente fermentado pelos microorganismos, assim, investigando os 
diferentes produtos característicos das várias espécies podemos identificá-las a partir desse monossacarídeo. 
Por outro lado, existem alguns microorganismos capazes de fermentar dissacarídeos, como por exemplo, 
algumas espécies de bactérias da família Enterobacteriaceae, como a E. coli, capaz de produzir enzima 
betagalactosidase dentre outras possibilitando a fermentação da lactose, sendo esta um característica que a 
distingue de outras da família como aquelas do gênero Shigella que não fermentam a lactose. A 
betagalactosidase desdobra a lactose liberando glicose degradada em seguida até piruvato e deste levando às 
vias fermentativas mencionadas. 
A determinação laboratorial das bactérias fermentadoras ou não de lactose é feita pela pesquisa dos produtos 
dessas vias, como por exemplo, ácido acético e o ácido fórmico da via fermentativa ácida-mista , cuja reação 
depende da incubação da cultura em caldo lactosado no mínimo em tornode 24 horas. Entretanto estas, e 
principalmente as fermentadoras lentas que levam mais de 48 horas, podem ser determinadas pelo teste 
ONPG, técnica rápida com duração de minutos, que pesquisa a atividade da enzima betagalactosidase 
diretamente na cultura pura, adicionando a esta o ONPG (ortonitrophenilgalactopiranoside), que atua como 
substrato dessa enzima. 
As principais vias fermentativas realizadas pelos microorganismos relacionados à saúde humana são as 
seguintes: 
 Fermentação ácida mista (fórmica) é característica da maioria da Família 
Enterobacteriaceae. Estes microrganismos consomem parte do seu substrato numa fermentação 
láctica, porém a maior parte sofre uma fermentação caracterizada pela cisão do piruvato, sem lucro 
de oxidação ou redução, resultando um grupo acetil e formiato. 
 
Formação de gás: o formiato produzido pode permanecer como tal se o pH se mantiver alcalino. Na maioria 
das fermentações, entretanto, ele se torna ácido; num pH menor ou igual a 6 , os “formadores de gás”( p. ex. , 
E. coli) produzem uma enzima, a hidrogenliase fórmica, que converte o ácido fórmico (HCOOH) a CO2 e H2. 
Algumas Enterobactérias (p. ex Shigella) não produzem essa enzima; nos testes para diagnóstico são 
encontradas como produtoras de ácido, sem gás, a semelhança dos fermentadores homolácticos. 
 
O CO2, formado em muitas fermentações, é facilmente observado através de testes simples para evidenciar a 
formação de gás. Entretanto, é altamente solúvel em água e por isso absorvido na circulação com facilidade. 
 
O acúmulo de gás intestinal é provocado por vários fatores. Peristaltismo ou secreção pancreática ou biliar 
defeituosa impede a absorção intestinal e provocam a formação de gás; a fermentação nas partes terminais do 
intestino onde a absorção é baixa, é provocada pela ingestão de alimentos que se hidrolisam lentamente ou 
alimentos que dão origem a produtos pouco absorvíveis porém, rapidamente fermentáveis. Os ruminantes 
formam um gás pouco solúvel, metano (CH4) no intestino, através de uma fermentação (fermentação 
mecânica) que oxida ácidos graxos à custa da redução do CO2 a CH4. Porém, esta fermentação não é 
proeminente no homem. 
 
 Fermentação Láctica é a fermentação mais simples; uma única reação, catalizada por uma 
desidrogenase láctica ligada ao DPN (na realidade uma redutase pirúvica), reduz o piruvato a lactato; 
não se forma gás. Como 2 ATPs são consumidos na formação da hexose difosfato a partir da glicose, 
e como subseqüentemente forma-se 4 ATPs, o lucro líquido é de 2 ATPs. Por hexose. Esta 
fermentação é idêntica a glicólise das células dos mamíferos. 
 
 Fermentação homoláctica produz apenas lactato, é característica de muitas das bactérias lácticas (p. 
ex., bacilos como o Lactobacillus casei, cocos como o Streptococcus cremoris). Outros membros 
deste grupo executam uma fermentação diferente, heteroláctica (vias do fosfogluconato que converte 
apenas metade de cada molécula de glicose em lactato). Ambas as fermentações lácticas são 
responsáveis pelo azedamento do leite e de alguns outros alimentos; tal acidificação, obtida a custa 
da energia de algum carboidrato, preserva o alimento da decomposição ulterior, enquanto for 
conservado em anaerobiose. As correspondentes alterações no sabor contribuem para a importância 
econômica de tais fermentações. Exemplos incluem queijos, chucrute e ensilagem. A fermentação 
homoláctica ocorre em alguns germes patogênicos (estreptococos e pneumococos) que são incluídos, 
pelos taxonomistas, entre as bactérias lácticas. 
 
 Fermentação Butileno-Glicólica (Acetoína). Este esquema, observado em Aerobacter, algumas 
outras Enterobactérias e certas espécies de Bacillus, também libera formiato. 
Entretanto, o “acetaldeído ativo” remanescente não é oxidado e se condensa com uma segunda molécula de 
piruvato. O produto é convertido a butilenoglicol (butanodiol) nas reações seguintes, nas quais o total de 4 [H] 
absorvidos equilibra aqueles gerados na formação de 2 piruvatos. 
 Esta fermentação, da mesma maneira que a alcoólica, origina produtos neutros além de 2 moléculas 
de ATP por glicose. É freqüentemente chamada de fermentação acetoínica, porque a exposição ao ar oxida 
parte do butilenoglicol a acetoína, que é facilmente reconhecida por um teste colorimétrico específico (Voges-
Proskauer). Em Engenharia Sanitária este teste é de considerável valor para diagnóstico para E. coli, que 
alcança os mananciais de água primariamente a partir do intestino dos mamíferos, e Aerobacter, 
primariamente encontrado nos vegetais. 
 A formação de produtos neutros em vez de ácidos permite a fermentação de maiores quantidades de 
carboidratos, sem auto-inibição e, consequentemente, a produção de mais gás; daí o nome de Aerobacter 
aerogenes. 
 
 Fermentação Alcoólica, o piruvato (ativado pelo TPP) é convertido em CO2 (conservado em 
algumas bebidas) mais acetaldeído, que é, então, reduzido a etanol numa reação ligada ao DPN. Esta 
fermentação é característica de leveduras; como via principal, é rara em bactérias. Seu valor 
econômico e social na levedação do pão e na fabricação de bebidas é reconhecido há milênios. 
 
 Fermentação butírico-butílica, esta via de redução do piruvato é encontrada em certos anaeróbicos 
estritos que podem ativar H2 molecular pelo emprego da ferredoxina. A cisão inicial produz H2, CO2 
e fragmentos de 3 carbonos com o nível de oxidação do acetato. Dois destes fragmentos se 
condensam, não frente a frente como na acetoína e sim frente-cauda, como na síntese de ácidos 
graxos. O acetoacetil CoA resultante é descarboxilado e/ou reduzido, dando acetona, isopropanol, 
ácido butírico e n-butanol, em proporções variáveis. 
 
 
 RESPIRAÇÃO 
 
METABOLISMO AERÓBIO E ANAERÓBIO 
 
As bactérias classificam-se em vários grupos, de acordo com o efeito do oxigênio sobre seu crescimento e 
metabolismo: 
 Aeróbios obrigatórios (p.ex., o bacilo da tuberculose). 
 Exigem oxigênio e não tem a capacidade para executar uma fermentação digna de nota; 
 Anaeróbios obrigatórios (p. ex., Clostrídios, Propionobacter) podem crescer somente na 
ausência de oxigênio. Um subgrupo, chamado de microaerófilos, pode tolerar ou mesmo 
preferir O2 em baixa tensão, mas nunca aquela do ar. 
 Microrganismos facultativos (p. ex., família Enterobacteriaceae e muitos fungos leveduras) 
podem crescer com ou sem ar e desviam, na presença deste, para um metabolismo respiratório. 
 Anaeróbios aerotolerantes (p.ex., a maioria das bactérias do ácido láctico) assemelham-se aos 
microrganismos facultativos crescendo com ou sem oxigênio, porém, seu metabolismo 
permanece fermentativo. 
 
OBSERVAÇÃO NÚMERO 1: 
 
Enquanto não pudermos explicar por que a adição de oxigênio impede anaeróbios obrigatórios de continuar a 
fermentar e crescer, o mecanismo provável é a manutenção de certas enzimas num estado de oxidação que os 
impeça de conduzir uma reação essencial de redução. Por exemplo, o succinato, necessário para fins 
biossintéticos em E. coli, é formado por uma via oxidativa em condições de aerobiose e por redução, em 
anaerobiose. O O2 impede o funcionamento de flavoproteínas redutoras, pois um mutante que tenha perdido a 
via oxidativa cresce normalmente sem ar, tendo seu crescimento interrompido assim que o O2 esteja presente, 
a não ser que seja fornecido succinato. 
Alguns anaeróbios obrigatórios (especialmente os Clostrídios) não só são inibidos, mas mortos na presença de 
oxigênio. Durante muito tempo pensou-se que o acúmulo de peróxido de hidrogênio, produzido pelas 
flavoproteínas na presença de ar, fosse a causa do envenenamento, pois a catalase que destrói o peróxido de 
hidrogênio está presente apenas em aeróbios. Porém, microrganismosaerotolerantes também não possuem 
catalase e, no entanto, não são envenenados. As descobertas mais recentes sugerem que o veneno possa ser 
um radical livre do O2 altamente reativo, o superóxido (O2-), formado pelas flavoenzimas: a superóxido 
dismutase destrói este produto (na reação 2 O2- + 2H+ →H2O2 + O2) e esta enzima está presente em 
microrganismos aeróbios e aerotolerantes, mas não em anaeróbios estritos. 
 
 
 
RESPIRAÇÀO ANAERÓBIA 
 
Este termo paradoxal refere-se a um processo que é uma respiração no sentido sofisticado de que há um 
transporte eletrônico, embora o último aceptor de elétrons seja outro que não o O2. Assim um sistema de 
transporte de elétrons de muitos microrganismos, inclusive E. coli, pode reduzir nitrato a nitrito em condições 
anaeróbias, obtendo-se somente metade da energia livre como aquela obtida na redução de O2: o esquema 
metabólico é, no restante, o mesmo que em anaerobiose. 
Microrganismos mais especializados podem reduzir nitrato a N2 (desnitrificantes), ou podem utilizar sulfato 
com aceptor de elétrons (produzindo o H2S característico de algumas águas poluídas), ou ainda, podem usar o 
H2 para reduzir o CO2 a CH4 (gás dos pântanos). 
 
 UTILIZAÇAO DA ENERGIA PRODUZIDA: REAÇÕES DE BIOSSÍNTESE PARA O 
CRESCIMENTO BACTERIANO 
 
FATORES ORGÂNICOS DO CRESCIMENTO 
 
Desde o inicio, os microbiologistas aprenderam que podiam cultivar uma grande variedade de bactérias em 
“caldos”, obtidos pela cocção de tecidos animais ou vegetais. Em 1923, Mueller, tentando definir esta vaga 
necessidade, em termos de compostos específicos, descobriu o até então desconhecido aminoácido, 
metionina. A nutrição bacteriana tornou-se um campo dinâmico durante os anos subseqüentes; porém com o 
reconhecimento da unidade da bioquímica os vários esquemas nutritivos diferentes revelaram ser 
simplesmente pequenas variações de um tema central e o estudo da nutrição microbiana perdeu muito do seu 
interesse teórico. Apesar disso, este campo retém sua importância prática e ainda apresenta desafios, por 
exemplo, o bacilo da lepra, o treponema da sífilis, e riquetsia não podem ser cultivados em meios artificiais. 
Uma conseqüência importante do estudo dos fatores de crescimento foi o desenvolvimento de ensaios 
quantitativos microbiológicos para aminoácidos e vitaminas, como descrito no capítulo anterior para mutantes 
auxotróficos. A simplicidade destes ensaios, comparados com aqueles realizados em animais, facilitou 
grandemente o isolamento de novos fatores; por isso, numerosas vitaminas foram inicialmente identificadas 
desta maneira e, só mais tarde descobriu-se serem essenciais para os mamíferos. 
As investigações das necessidades nutritivas de animais e bactérias às vezes convergem surpreendentemente 
para o mesmo composto. Assim é que a vitamina B12 foi isolada independentemente através de dois 
programas; um baseado em trabalhosos ensaios da resposta hematopoiética de pacientes com anemia 
perniciosa e outro baseado na purificação de um fator de crescimento exigido pelo Lactobacillus leichmanii. 
As bactérias que estão adaptadas ao crescimento em tecidos animais, superfícies, mucosas ou leite, 
freqüentemente exigem vários grupos de aminoácidos e bases de ácidos nucléicos, assim como de vitaminas. 
Leveduras e bolores em contraste geralmente proliferam nos vegetais superiores, e ,muitas estirpes exigem 
apenas vitaminas. 
Outros compostos exigidos por numerosos micróbios são o inositol e colina (como componentes dos 
fosfolipídios ou da parede). Vitamina K, hemina (ou ocasionalmente porfirinas). Ácidos graxos insaturados, 
ácido mevalônico (um precursor de compostos Isoprenóides), poliaminas e compostos quelantes de ferro (p. 
ex micobactin,excretado por algumas micobatérias e necessário para o M. paratuberculosis). 
 
 
NECESSIDADFS INORGÂNICAS 
 
 Oxigênio: As necessidades de oxigênio no metabolismo aeróbio, anaerobiose fermentativo já foram 
discutidas. 
0 oxigênio tem pouca solubilidade em água; uma solução em contacto com o ar a 34 Cºcontém cerca de 5 
micrograma/ml, que seria consumido em < 10segundos por uma cultura de um aeróbio plenamente 
desenvolvida. A difusão do 02 através da interface ar-água, portanto, limita a densidade alcançada por uma 
cultura aerada e bem nutrida; por exemplo, aerando por rotação em frascos, o crescimento freqüentemente não 
ultrapassa de 1 a 2 mg de peso seco por ml. Além do mais, durante a última 
fase de tal crescimento a cultura torna-se anaeróbica (alterando freqüentemente a composição dos 
microrganismos). 
 Anaerobiose: A obtenção de uma atmosfera anaeróbica estrita para a cultura de anaeróbios 
obrigatórios em meio sólido é difícil, uma vez que tensões mínimas de oxigênio podem ser 
inibitórias. Entretanto, a suplementação do meio com um composto sulfidrílico como o tioglicolato 
de sódio (HSCH2COONa) permite que até o anaeróbio mais estrito, como o Clostridium tetani, 
cresça em tubos expostos ao ar. É útil adicionar uma camada de óleo ou de parafina para diminuir a 
difusão do oxigênio, em ágar semi-sólido (0,2 a 0,3%) para impedir correntes de convecção. Na 
natureza, a regra é encontrar culturas mistas e os anaeróbios estritos podem depender da presença de 
microrganismos facultativos, vizinhos, que consomem o oxigênio presente. 
 Gás Carbônico: O papel do CO2 como nutriente universal essencial (Fixação heterotrófica do CO2 
Alguns microrganismos (p. ex., meningococos e gonococos), especialmente, quando isolados pela 
primeira vez, iniciam melhor seu crescimento numa pressão de CO2 superior à encontrada no ar 
(cerca de 0,03 % do ar atmosférico) .Presume-se que eles tenham alguma enzima com pouca 
afinidade pelo CO2.Uma pressão elevada de CO2 é convenientemente obtida colocando-se uma vela 
em um recipiente. Trata-se de um vaso fechado contendo uma vela que fica acesa até extinguir-se 
por si só. O abaixamento correspondente da pO2, entretanto, não leva a uma anaerobiose estrita. 
 Os íons inorgânicos necessários em quantidades substanciais são PO-34, K
+
 e Mg 
++
 , NH3, e SO
- -
2 
quatro (ou um produto reduzido) também são necessários na ausência de fontes orgânicas de N e S. 
Ao contrário das células de mamíferos, a maioria das bactérias pode crescer numa ampla faixa de 
concentração dos íons requeridos. Esta flexibilidade durante muito tempo impediu o reconhecimento 
da necessidade de um "melei interne" constante, assim como necessidades nutritivas simples 
escondem seu complexo metabolismo. 
 
 
NESSIDADES FÍSICAS E IÔNICAS 
 
As bactérias patogênicas proliferam, naturalmente, em condições semelhantes às do corpo dos mamíferos e 
suportam uma gama mais ampla de temperatura, pressão osmótica e pH. Entretanto, preenchendo todos os 
nichos ecológicos possíveis, o mundo bacteriano tem desenvolvido membros que podem crescer em 
condições extremas para qualquer outro grupo de microrganismos: temperaturas acima de 90ºC, pH abaixo de 
1,0 ou salinidade acima de 30% de NaCI. Estes microorganismos são de considerável interesse como modelos 
naturais que auxiliam a correlacionar estruturas e funções de macromoléculas. 
A temperatura externa determina, certamente, aquela dentro da célula; a pressão osmótica intracelular não 
pode ser menor do que a externa (embora a composição específica seja diferente). Em conseqüência, nas 
células que resistem aos extremos destes parâmetros, as enzimas e os ribossomos também devem ser 
resistentes, Um baixo pH externo ao contrário, não corresponde necessariamente ao pH intemo; na 
ausência,de um método de medida precisa do pH intracelular, só podemos estar certos de que a parede celular 
e a membrana estão expostas a estas condições externas. 
A existência de termófilos mostra que anatureza pode desenvolver proteínas, necessárias para todas as 
funções celulares essenciais com estabilidade muito além daquela dos limites usuais. Por outro lado, muitos 
mutantes sensíveis à temperatura, isolados no laboratório, formam enzimas específicas alteradas que se 
desnaturam em temperaturas comuns. 
 
 Temperatura: A maior parte das bactérias pode crescer em tomo de uma temperatura de 30°C ou 
mais, mas tem uma faixa relativamente estreita para o crescimento ótimo. Abaixo desta faixa, a 
velocidade de crescimento cai (típico de reações enzimáticas), mas em seguida cai mais rapidamente, 
determinando uma temperatura mínima de crescimento, bem definida. Acima dela, a velocidade de 
crescimento cai rapidamente, e o aumento da temperatura determina também uma temperatura 
máxima de crescimento, bem definida. 
 
 A Faixa de temperatura de crescimento de um microrganismo é uma característica estável, de 
considerável valor taxonômico. É costume dividir as bactérias em mesófilas, psicrófilas (ou criófilas) 
e termófilas. A maior parte das bactérias é mesófila. Aquelas encontradas no corpo dos mamíferos 
têm um ótimo de temperatura entre 37 e 44°C, mas muitas outras encontradas na natureza (p. ex., 
Bacillus megalerium) crescem melhor a 30°C. 
 
 
 As psicrófilas (predominantemente as pseudomonas) toleram, mais do que preferem temperaturas 
muito baixas ;raramente seu ótimo e inferior a 2 ºC, mas multiplicam-se numa temperatura 
razoável,mesmo a OºC. Estes microrganismos são importantes na decomposição de alimentos refri-
gerados e além disso são encon1raaos nas águas naturalmente frias e no solo. As termófilas (predo-
minantemente bacilos) ao contrário, podem ter um ótimo de temperatura tão alto quanto 50 a 55ºC, 
com uma tolerância até 9ºC. São encontradas especialmente em fontes termais e esterqueiras. 
 
 Choque ao Frio: Embora seja possível conservar bem as bactérias num refrigerador, o resfriamento 
brusco de células em crescimento exponencial de algumas espécies (E. coli, Pseudomonas) tem, 
como conseqüência, uma mortalidade apreciável (superior a 90 %). Este fenômeno curioso não é 
observado com um resfriamento progressivo ou com células em fase estacionária; deve estar 
relacionado a alterações da composição dos lipídeos da membrana celular com a temperatura e a fase 
do crescimento . 
 
 
 pH: A faixa de pH tolerada pela maioria dos microrganismos tem a extensão de 3 a 4unidades, mas 
um crescimento rápido pode estar limitado a unidade ou menos. E. coli não tolera um pH muito 
superior a 8 ou inferior a 4,5, enquanto que germes patogênicos, adaptados a tecidos (Pnemococcus, 
Neisseria, Brucella) têm um limite menor. O Acetobacter, formador de vinagre e bactérias que 
oxidam enxofre conseguem tolerar o ácido que produzem até IN (pH ~ O para o ácido sulfúrico). Em 
contraste algumas poucas espécies bacterianas (desdobradoras de uréia, o Alcaligenes faecalis, o 
vibrião colérico) proliferam num pH 9,0 ou mais. A maior parte das leveduras e bolores são 
extremamente tolerantes a ácido, sendo esta característica utilizada na preparação de meios seletivos 
para sua cultura. 
 
 Halófilos:Como já foi mencionado, o Na e o CI- não são muito exigidos pelas bactérias, embora elas 
tolerem concentrações moderadas. A maioria das bactérias isoladas do oceano, todavia são ligeira- 
mente halólilas exigindo NaCl em concentrações próximas das encontradas em seu habilal natural 
(3,5%). Além disso, halólilos moderados e extremos que exigem até 20% de NaCI e cujo valor ótimo 
está próximo da saturação (um pouco acima de 30%), são encontrados em salinas e lagos onde há 
evaporação da água salgada, e também, em conservas (pickles). 
Embora os halófilos contenham uma concentração elevada de Na + , a maior parte do seu alto conteúdo salino 
é de K+. Além disso, muitas de suas enzimas e seus ribossomos presentes em extratos 510 mais estimulados 
pelo K+ do que pelo Na+ . Assim, é provável que uma função primordial do sal externo seja puramente 
osmótica, permitindo o acúmulo de uma concentração intracelular alta de K + , à qual as enzimas das células 
estão adaptadas. Além disso, os halófilos tem uma parede celular pouco comum, cuja integridade requer uma 
alta concentração de Na+. 
 
 Água: Ao contrário dos organismos superiores, cujo tegumento especializado permite a retenção de 
água, o crescimento e metabolismo dos micróbios dependem, de maneira imediata, da presença de 
água no ambiente. Assim. em regiões muito úmidas, tecidos colaboram rapidamente lembrando-nos 
que quando o homem retira esses materiais orgânicos temporariamente do ciclo geoquímico deve 
preservá-Ios da umidade e conseqüentemente, do ataque microbiano. Na realidade, exércitos que 
trazem equipamento completo para os trópicos têm necessidade de utilizar fungicidas até mesmo 
para proteger lentes de vidro contra o ataque dos fungos. 
 
 CICLO DE CRESCIMENTO 
O crescimento em meio líquido é útil para enriquecimento de culturas, obtenção de metabólitos, contagem de 
células bacterianas e para determinação do ciclo de cescimento que mostra a cinética do crescimento expressa 
por uma curva que tem o mesmo perfil para todas as espécies, mas variando e extensão de suas fases do 
crescimento. 
 
O crescimento de bactérias em meio adequado é caracteristicamente exponencial .Entretanto, uma cultura 
crescendo de maneira exponencial eventualmente diminui e cessa o crescimento porque um nutriente 
necessário (freqüentemente O2) toma-se limitante ou devido ao acúmulo de produtos metabólicos inibidores 
(freqüentemente ácidos orgânicos ou álcool). Nesta transição da fase log á- fase estacionária), as células 
tomam-se menores, como resultado de uma divisão mais rápida do que o seu crescimento; além do mais, 
desenvolvem-se grandes alterações na composição macromolecular- . e pode cessar a manutenção de seu alto 
conteúdo intracelular de K+. 
 
Quando as células da fase estacionária são transferidas para um meio novo, exibem uma fase lag que varia em 
extensão com o microrganismo e o meio de cultura; é muito mais pronunciada em meio mínimo do que em 
meio Rico. Comparando-se os lags através da medida do número de células e da massa celular, observa-se 
que são maiores no primeiro, pois as células nesta fase inicialmente aumentam de tamanho para então 
começar a se dividir. 
Quando se transferem células que estão crescendo exponencialmente num meio rico para outro meio novo 
idêntico não há demora alguma no reinicio do crescimento. Em transferência de meio mínimo para um novo 
meio mínimo pode ou não haver um lag; é mais provável que ocorra com pequenos inóculos (p.ex., sem 
turvação visível). Um dos fatores que promove este lag é a inibição do crescimento por traços de 
contaminantes presentes no meio (p.ex.. sabão ou íons de metais pesados). Outro, é a necessidade de acumular 
CO2, essencial para a biossíntese. 
 
As células na fase estacionária desenvolvem alterações químicas adaptativas que aumentam sua estabilidade. 
Entretanto, após incubação prolongada as células morrem e as lesões resultantes na membrana provocam a 
ativação de enzimas autolíticas. Os produtos liberados fornecem substratos para um crescimento críptico das 
células sobreviventes: em conseqüência, pode haver um acumulo de mutantes mais resistentes, embora não 
haja um aumento do crescimento. 
 
 CINÉTICA EXPONENCIAL 
Na fase exponencial de crescimento, a velocidade da síntese do protoplasma bacteriano-, em qualquer período 
de tempo, é proporcional á quantidade de protoplasma presente naquele momento: 
d8/dt =αB 
 
onde B é a massa bacteriana, I é o tempo e cr: é a constante de velocidade instantânea de crescimento para 
aquela cultura (i.e., o aumento relativo porunidade de tempo). 
 
Assim sendo, projetando-se o logaritmo de B contra o tempo obtém-se uma linha reta. Esta projeção 
semilogaritmica é geralmente empregada para as curvas de crescimento bacteriano. A fase exponencial 
também é freqüentemente chamada de "fase log" porque o logaritmo da massa aumenta linearmente com o 
tempo. 
 
 
 
Bibliografia 
 
Trabulsi & Alterthum - Microbiologia 5
a
 ed. Livraria Atheneu editora, 2006