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Nutrição e Crescimento Microbiano

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3/11/14 
1 
NUTRIÇÃO 
E 
CRESCIMENTO MICROBIANO 
CURSO DE ODONTOLOGIA 
Disciplina de Microbiologia 
Profa. Dra. Vanessa R. Santos 
 CRESCIMENTO MICROBIANO: 
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.) 
Crescimento Microbiano 
1. Fatores necessários para o crescimento 
  Fatores Químicos (Nutrientes) 
  Fatores Físicos 
2. Meio de Cultura 
  Meio Complexo 
  Meio Definido 
FATORES NECESSÁRIOS PARA O CRESCIMENTO 
- FATORES QUÍMICOS: 
 água 
 fontes de carbono e nitrogênio 
 minerais 
 oxigênio 
 fatores orgânicos 
- FATORES FÍSICOS: 
 temperatura 
 pH 
 pressão osmótica (concentração de sal) 
 
 
 
 
 
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 
- Essencial para os microrganismos 
-  Disponibilidade variável no ambiente 
1. ÁGUA: 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 foto-autotróficos: obtém C a partir de CO2 e íons de 
bicarbonato, pelos quais conseguem todos os elementos orgânicos 
necessários para sua nutrição. 
FATORES QUÍMICOS 
2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE 
E FÓSFORO: 
3/11/14 
2 
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-) 
FATORES QUÍMICOS 
2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE 
E FÓSFORO: 
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 
2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE 
E FÓSFORO: 
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 
FATORES QUÍMICOS 
2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE 
E FÓSFORO: 
Figura 1 
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) 
- extremamente importante no desenvolvimento microbiano 
- organismos classificados em: 
FATORES QUÍMICOS 
3. OXIGÊNIO 
AERÓBIO 
ESTRITOS 
alta [O2] 
catalase 
SOD 
ANAERÓBIO 
ESTRITO 
sem O2 
ausência: 
catalase 
SOD 
MICRO 
AERÓFILO 
baixa [O2] 
AERÓBIO 
FACULTATIVO 
alta e baixa 
[O2] 
catalase 
SOD 
alta e baixa 
[O2] 
SOD 
ANAERÓBIO 
AEROTOLERANTES 
Figura 1. Efeito do oxigênio sobre o crescimento de vários tipos de bactérias. 
Catalase e a 
superóxido 
dismutase 
reduzem 
para H2O os 
compostos 
tóxicos. 
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 2 
3/11/14 
3 
Figura 2. 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 3 
Figura 3. Curva de crescimento característica de diferentes microrganimos 
Termófilos extremos 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) 
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). 
Figura 4 
Figura 4. Distribuição de alguns microrganismos de acordo com o pH 
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) 
- 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 5 
FATORES FÍSICOS 
3. PRESSÃO OSMÓTICA: 
3/11/14 
4 
Figura 5. 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. 
MEIO DE CULTURA 
- material nutriente preparado em laboratório para o crescimento de 
microrganismos, cuja composição deve atender aos princípios 
expostos anteriormente; 
- meio adequado para um determinado microrganismo; necessário 
conhecer a fisiologia das bactérias em estudo; o meio ideal para uma 
bactéria pode ser ruim para outra; 
CULTURA 
microrganismos que crescem e se multiplicam em um meio 
MEIO DEFINIDO 
Exemplo: cultivar uma bactéria como a Escherichia coli, habitante normal do 
intestino dos mamíferos. A partir da glicose e de sais minerais e outras 
substâncias do meio consegue fabricar todos os componentes necessários 
para sua nutrição. 
TENHO CONHECIMENTO DA COMPOSIÇÃO DO MEIO = DEFINIDO 
ADICIONO EXTRATO DE CARNE 
 (RICO EM VITAMINAS E AMINOÁCIDOS) = 
MEIO COMPLEXO 
NÃO TENHO CONHECIMENTO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA EXATA DO 
EXTRATO DE CARNE 
MEIO DE CULTURA 
  Estado físico 
–  Sólido: placas de petri ou tubos 
–  Semi sólido 
–  Líquido 
MEIO DE CULTURA 
ESTADO FÍSICO: 
–  Líquido: 
Geralmente as bactérias tem maior facilidade em começar o seu 
desenvolvimento neste tipo de estado, principalmente se seu número é, de 
início, pequeno; 
–  Sólido: 
Quando há mais de um tipode bactérias no material semeado, o crescimento 
final será constituído de uma mistura de bactérias. Para se estudar 
individualmente cada bactéria, precisa haver uma “cultura pura”. Para 
separá-las de uma cultura líquida é preciso semeá-las em um meio sólido. 
(Adiciona-se agentes solidificantes ex.: ágar) 
–  Semi sólido: quando a quantidade de ágar ou gelatina é menor dando uma 
consistência intermediária (avaliar moo. móveis; tensões variadas de O2). 
MEIO DE CULTURA MEIO DE CULTURA 
FUNÇÃO: 
- Seletivo: impede o crescimento das espécies indesejáveis 
Ex.: corantes básicos inibem o crescimento de bactérias Gram-positivas, 
enquanto outros componentes inibem as Gram-negativas. 
- Diferencial: conferem características especiais às colônias 
Ex.: bactérias fermentadoras de lactose, semeadas em meio contendo 
lactose e um indicador, dão colônias de cor diferente das não-
fermentadoras, pois, crescendo, fermentam a lactose, originando o ácido 
lático, que faz “mudar” o indicador. 
3/11/14 
5 
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 anaeróbios). 
MEIO DE CULTURA 
- DIVISÃO BACTERIANA: 
 - FISSÃO BINÁRIA 
 - BROTAMENTO 
- 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: 
- alongamento da célula e a replicação do DNA cromossomal; 
- início da invaginação da parede celular e da membrana plasmática; 
- em um determinado momento, as duas seções da parede celular de 
encontram; 
- produção de duas células-filhas individuais idênticas à célula mãe. 
 
 
Figura 6 
CRESCIMENTO DAS CULTURAS BACTERIANAS 
Fissão Binária 
(Adaptado de Tortora, G.J., et al., Microbiology,2003) 
Figura 6. Fissão binária bacteriana. 
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 
 
 
CRESCIMENTO DAS CULTURAS BACTERIANAS 
CURVA DE CRESCIMENTO: demonstra o crescimento das células 
durante um período de tempo. É 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 
FASES DE CRESCIMENTO 
3/11/14 
6 
FASE Lag 
  Fase de adaptação ao novo meio 
  Intensa atividade metabólica 
  Síntese das enzimas de indução 
  Taxa de multiplicação é baixa 
FASE EXPONENCIAL ou Log 
  Multiplicação é máxima e constante 
  Taxa de multiplicação supera a taxa de morte 
celular 
FASE ESTACIONÁRIA 
  Acúmulo de metabólitos tóxicos 
  Falta de nutrientes 
  taxa de morte celular igual a taxa de 
multiplicação 
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7 
FASE DE DECLÍNIO 
  Decréscimo na população 
–  Metabólitos tóxicos 
–  Falta de nutrientes 
–  taxa de morte celular supera a taxa de 
multiplicação 
Figura 7. Curva de crescimento bacteriano mostrando as 4 fases típicas.

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