Aula 4 Fisiologia e metabolismo microbiano

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Fisiologia e metabolismo microbiano
MARIANA CALDEIRA RODRIGUES
Biossíntese das partes estruturais: parede celular, membrana citoplasmática e apêndices externos.
Síntese de enzimas, ácidos nucleicos, polissacarídeos e outros componentes químicos celulares.
Reparo de danos e manutenção da célula
Crescimento e multiplicação
Motilidade
 
ENERGIA REQUERIDA - metabolismo
Reações catabólicas – reações que liberam energia – produzem mais energia do que consomem – quebra de compostos complexo em compostos mais simples. (ex: açúcares – co2 + H2O
Reações anabólicas – reações que requerem energia – consomem mais energia do que produzem – construção de moléculas complexas à partir de moléculas mais simples. (ex: proteína à partir de aminoácidos)
Reações catabólicas produzem energia e anabólicas usam energia e geram material para crescimento celular.
 
ENERGIA REQUERIDA - metabolismo
Em microbiologia, o termo crescimento refere-se ao aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares.
O que é crescimento bacteriano??
* Ambiente propício com todos os constituintes físicos e químicos para o metabolismo.
condições específicas necessárias para cada bactéria
Informação genética
CRESCIMENTO BACTERIANO
Bactérias: Reprodução:
Assexuada
Bipartição/ Divisão binária
Formação de bactérias geneticamente idênticas (Clones). SEM VARIAÇÃO GENÉTICA
Sexuada
Conjugação;
Transformação;
Transdução
Ocorre a transferência de fragmentos de DNA de uma célula para outra.
Como a maioria das bactérias se reproduzem por FISSÃO BINÁRIA, DISCUTIREMOS ELA AQUI NESTE CAPÍTULO!!
Divisão Bacteriana
A divisão de uma célula produz duas células, a divisão
dessas duas células produz quatro células, e assim por diante.
Bactérias
Vantagens:
Pouco gasto energético e curta duração;
Permite rápida colonização em ambientes favoráveis;
Desvantagens:
Descendência homogênica, com baixa variabilidade genética.
Elevado risco de extinção, caso o ambiente sofra alterações.
① Fase Lag
② Fase Log
③ Fase Estacionária
④ Fase de Morte Celular
FASES DO CRESCIMENTO:
① Fase Lag
Número de células muda pouco, pois elas não se reproduzem imediatamente em um novo meio. 
Período curto, depende da capacidade do microrganismo de se readaptar.
As células não estão dormentes, estão ativas. Sintetizam enzimas.
FASES DO CRESCIMENTO:
② Fase Log
Células começam a se dividir e entram em um período de crescimento rápido. A reprodução celular é ativa e o tempo de geração atinge valor constante (linha reta).
Chamada de fase log ou fase exponencial de crescimento. 
FASES DO CRESCIMENTO:
③ Fase Estacionária
Se a fase de crescimento continua sem controle, ocorre a formação de um grande número de células. 
Falta de substratos e nutrientes, acúmulo de escórias, falta de espaço.
Algumas células morrem outras vivem. O número de células viáveis reduz.
FASES DO CRESCIMENTO:
④ Fase de Morte Celular
Número de mortes ultrapassa o número de células novas formadas; a taxa de morte é acelerada.
A população entra na fase de morte ou declínio logarítmico. 
Exaustão total de nutrientes, acúmulo de produtos metabólicos tóxicos.
FASES DO CRESCIMENTO:
Curva de Crescimento X Tempo de geração
Curva de Crescimento X Tempo de geração
A partir de uma única bactéria, o aumento no número da população é:
1---2---4---8---16---32---
Esse aumento é expresso por uma progressão geométrica:
1---2---2²---2³---
Uma célula se divide e gera 2
Curva de Crescimento X Tempo de geração
O expoente reflete o número de duplicações (gerações) que ocorreram. O “n” representa o número máximo de total de células produzidas em uma dada cultura.
Tempo de geração
É o intervalo de tempo requerido para que cada microrganismo se divida.
Cada espécie tem seu tempo de geração:
Ex: E.coli - tempo de geração em meio líquido pode ser apenas de 12,5 min
Ex: Mycobacterium tuberculosis - de 13 a 15 horas
O tempo de geração é fortemente influenciado pela composição nutricional do meio de cultura e pelas condições físicas de incubação.
FATORES QUE INTERFEREM NO CRESCIMENTO MICROBIANO:
FATORES FÍSICOS
FATORES QUÍMICOS
• Temperatura
• pH
• Pressão osmótica
• Nutrientes
• Água
• Oxigênio
A maioria dos microrganismos cresce nas
temperaturas ideais para os seres humanos.
Fatores Físicos: TEMPERATURA
Os microrganismos são classificados de acordo com as temperaturas de crescimento:
Fatores Físicos: TEMPERATURA
Fatores Físicos: TEMPERATURA
Fatores Físicos: pH
É a medida de acidez ou alcalinidade de uma substância.
• A maioria das bactérias cresce em pH próximo da neutralidade (entre 6,5 e 7,5).
BACTÉRIAS ACIDÓFILAS: tolerância à acidez.
BACTÉRIAS ALCALIFÍLICAS: tolerância à alcalinidade.
Fatores Físicos: Pressão Osmótica
Fatores Físicos: Pressão Osmótica
Microrganismos colocados em ambientes hipertônico 
 Elevação da pressão osmótica 
 Perda de água pela célula 
Plasmólise (encolhimento do citoplasma) Inibição do crescimento microbiano. (alguns alimentos são preservados assim)
Fatores Físicos: Pressão Osmótica
Microrganismos obtém a maioria dos seus nutrientes da água presente no seu meio ambiente. Eles requerem água para seu crescimento.
Pressões osmóticas elevadas tem como efeito remover a água necessária para a célula. Quando uma célula microbiana esta em uma solução cuja concentração de solutos é mais elevada que dentro da célula (ambiente hipertônico), a água atravessa a membrana celular para o meio com a concentração mais elevada de soluto. 
As concentrações elevadas de sal ou açúcar removem a água para fora de qualquer célula microbiana presente e consequentemente impedem seu crescimento.
Fatores Químicos: Nutrientes
As substâncias ou elementos retirados do ambiente e usados para construir novos componentes celulares ou para obter energia são chamados nutrientes.
MACRONUTRIENTES
São requeridos em grandes quantidades por serem os principais constituintes dos compostos orgânicos celulares e / ou serem utilizados como combustível. Ex: Ox, H, N, Enxofre, P 
 
MICRONUTRIENTES
São necessários ao desenvolvimento microbiano, mas em quantidades variáveis, dependendo do elemento e do microrganismo considerados. Ex: Fe, Ca, Cl
 
Fatores Químicos: Nutrientes
FONTE DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:
CARBONO:
As bactérias podem utilizar o carbono existente no ambiente, na forma de carbonatos ou de CO2 como fonte de carbono.
Importante para o crescimento microbiano.
Classificação dos microrganismos segundo a fonte de carbono:
① Heterotróficos 
② Autotróficos
Fatores Químicos: Nutrientes
AUTOTRÓFICAS- obtêm matéria orgânica a partir do CO2
HETEROTRÓFICAS: Incapaz de produzir matéria orgânica a partir do CO2
Fotossintetizantes: Assimilam a energia luminosa
Quimiossintetizante: Assimilam energia liberada em reações de oxidação
Saprófilas/decompositoras: Se nutrem de matéria orgânica morta em decomposição (cadáveres)
Parasitas: obtêm matéria orgânica as custas de hospedeiros (Responsáveis por doenças).
Fatores Químicos: Nutrientes
OBTENÇÃO DE NITROGÊNIO:
• Orgânico: decomposição de matéria orgânica e aa
• Inorgânico: Nitrogênio gasoso (atmosfera) – N2
Fatores Químicos: Nutrientes
Fatores Químicos: Nutrientes
FÓSFORO:
• Formação dos nucleotídeos (ATP) - Síntese de DNA e RNA.
• Formação dos fosfolipídeos: Constituintes das membranas plasmáticas.
ENXOFRE:
• Síntese de proteínas (faz parte de aa)
 Água
Oxigênio
AERÓBIO: organismo que utiliza oxigênio na respiração celular. Pode crescer em um nível de o2 equivalente ou maior que o ar atmosférico (21%). Ex: Mycobacterium
ANAERÓBIO ESTRITO OU OBRIGATÓRIO: organismo que não utiliza oxigênio para obtenção de energia. Não conseguem sobreviver na presença do o2. É tóxico.
ANAERÓBIO
FACULTATIVO: não precisa do oxigênio para crescer, mas pode utilizá-lo se disponível. Ex: E. coli
MICROAERÓFILO: organismo que requer baixos níveis de oxigênio para crescer (1 a 15%), mas não tolera níveis iguais ao presente no ar atmosférico.
Fatores Químicos: Oxigênio
Exercício de fixação:
1. Descreva a fissão binária e o tempo de geração de uma bactéria.
2. Represente a curva de crescimento bacteriano e explique os eventos que
ocorrem em cada uma das fases.
3. Classifique os microrganismos em cinco grupos com base na faixa de
temperatura ótima para crescimento.
4. Por que o pH dos meios de cultura deve ser controlado?
5. Explique a importância da pressão osmótica para o crescimento microbiano.
6. Com base nas necessidade de oxigênio, como os microrganismos são
classificados?