Aula 3 Nutrição e Crescimento Microbiano

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NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
Profa. Patrícia Gomes Cardoso 
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Nutrição microbiana 
- Mecanismo que fornece ás células as 
ferramentas químicas necessárias à síntese de 
diversos monômeros 
- Fornecimento de nutrientes Síntese de 
macromoléculas 
Catabolismo 
 
Anabolismo 
Metabolismo 
3 
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Grupo nutricional Fonte de 
Carbono 
Fonte de 
energia 
Exemplos 
Quimioautotróficos 
ou 
Quimiolitotrófico 
CO2 Compostos 
inorgãnicos 
Bactérias 
nitrificantes e 
sulfurosas 
Quimioheterotrófic
os ou 
Quimiorganotrófico 
Compostos 
Orgânicos 
Compostos 
Orgânicos 
Maioria das 
bactérias, 
fungos, 
protozoários e 
animais 
 
Fotoautroficos 
 
CO2 
 
 
Luz 
 
Algas, 
Cianobactérias e 
plantas 
Fotoheterotróficos Compostos 
orgânicos 
Luz Bactérias 
violetas não 
sulfurosas 
Classificação Nutricional dos Organismos 
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6 
 
Microrganismos quimioautotróficos: capazes de se desenvolver em meios 
minerais, utilizam CO2 como fonte de carbono e compostos inorgânicos como 
fonte de energia. Ex: Bactérias nitrificantes, ferro e enxofre. 
Microrganismos quimioheterotróficos: requerem compostos orgânicos como 
fonte de carbono e energia. Ex: Bactérias, fungos, protozoários e animais. 
Microrganismos fotoautotroficos: utilizam CO2 como fonte de carbono e a 
luz como fonte de energia. Ex: Bactérias sulfurosas, verdes e púrpuras, 
algas, plantas, cianobactérias. 
Microrganismos fotoheterotróficos: utilizam compostos orgânicos como fonte 
de carbono e a luz como fonte de energia. Ex: Bactérias púrpuras e verdes 
não sulfurosas. 
 
Meio de cultivo para algumas algas: Luz, água, CO2, íons (geralmente menos 
exigentes que bactérias) 
 
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Condições necessárias para o crescimento de Microrganismos 
 
- Fatores Químicos (nutrientes, água, O2 etc.) 
- Fatores Físicos ( temperatura, pH, pressão osmótica). 
 
Tabela 1-Composição química média de bactérias, leveduras e fungos (% peso seco) 
Elementos Bacteria Levedura Fungo 
Carbono 50-53 45-50 40-63 
Hidrogênio 7 7 
Nitrogênio 12-15 7.5-11 7-10 
Fósforo 2-3 0.8-2.6 0.4-4.5 
Enxofre 0.2-1 0.01-0.24 0.1-0.5 
Potássio 1-4.5 1-4 0.2-2.5 
Sódio 0.5-1 0.01-0.1 0.02-0.5 
Cálcio 0.01-1.1 0.1-0.3 0.1-1.4 
Magnésio 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 
Cloreto 0.5 - - 
Ferro 0.02-0.2 0.01-0.5 0.1-0.2 
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Exigências Nutricionais 
-Água 
Essencial para os microrganismos: absorção nutrientes dissolvidos. 
Disponibilidade variável no ambiente. 
 
-Macronutrientes 
Carbono, nitrogênio, fósforo, hidrogênio, oxigênio (microrganismos 
aeróbicos) e enxofre. Necessários a síntese de lipídeos, carboidratos, 
proteínas e ácidos nucléicos. 
 
-Micronutrientes e cofatores 
Mg+2, Fe+2, K+ , Na+2 , Co, Cu, Mn, etc. 
 
 
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Fontes de Energia 
Luz ou compostos orgânicos ou inorgânicos. 
 
Fontes de Carbono 
-Todos os organismos requerem alguma forma de carbono; 
- Esqueleto das 3 maiores classes de nutrientes orgânicos: 
lipídeos, carboidratos e proteínas; 
- Autotróficos utilizam o CO2 como fonte de carbono; 
- Heterotróficos utilizam compostos orgânicos como fonte 
de carbono ex: Glicose, sacarose, melaço de cana, melaço 
de beterraba, amido, lactose, glicerol. 
 
Fatores que influenciam a escolha da fonte de carbono: 
- Alta concentração de açúcares rapidamente 
metabolizados, custo, pureza da fonte e facilidade de 
esterilização. 
 
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Preferência da fonte de Carbono por fungos 
filamentosos 
1- Metano 
2- Hidrocarboneto de cadeia longa 
3- álcool 
4- Glicerol 
5- açúcar alcoólicos 
6- dissacarídeos 
7- monossacarídeos 
8- amido 
9- celulose e hemicelulose 
10- lipídeos e proteínas 
11- quitina 
12- queratina 
13- lignina 
Complexidade química 
Pr
op
or
çã
o 
d
e
 u
so
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
7 
1 
Nutrição microbiana 
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Fontes de Nitrogênio 
Todos os organismos necessitam porque faz parte dos 
aminoácidos (proteínas) e ácidos nucléicos; 
Inorgânico : sais de amônia e nitratos (N2, NO3-, NH3. Ex:NH4Cl, 
(NH4)2SO4 ). 
Orgânico: aa, bases nitrogenadas ureia, farinha de soja, 
resíduos de frigoríficos e resíduos de fermentação. 
Bactérias são mais versáteis para utilizar diferentes formas de 
N que Eucariotos; podem utilizar o N2 (fixação biológica), 
nitratos, nitritos e sais de amônia. Ex: Bactérias do solo (ex. 
bactérias dos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium) utilizam N 
gasoso diretamente da atmosfera para obtenção de N, tanto 
para elas como para as plantas que convivem simbioticamente 
(algumas leguminosas – soja, feijão). Maior fertilidade do solo 
sem a necessidade de implementação de fertilizantes químicos. 
 
Fatores que influenciam a escolha da fonte de nitrogênio: 
Ausência de inibidores, custo, mistura de fontes de N 
influenciam a regulação metabólica. 
 
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Enxofre, Hidrogênio e Fósforo 
Essenciais a todos os organismos; 
S é necessário na biossíntese de cisteína, cistina, metionina 
e de vitaminas (tiamina e biotina); 
P é essencial para a síntese de ácidos nucléicos e ATP; 
Sais inorgânicos (sulfatos) podem ser utilizados para suprir 
estes elementos também presentes em fontes protéicas 
(aa), e (fosfatos) no DNA e RNA; 
Alguns destes elementos podem ser encontrados na água ou 
na atmosfera. 
 
Potássio, Magnésio, Cálcio e Ferro 
K, Mg cofatores enzimático; 
Ca estabilização parede celular e formação de endosporos; 
Fe faz parte dos citocromos, proteínas e transporte 
elétrons. 
 
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Carbono 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hidrogênio 
Oxigênio 
Nitrogênio 
Ferro 
Potássio 
Magnésio 
Sódio 
Cálcio 
Enxofre 
Fósforo 
Elementos 
Macronutrientes e micronutrientes encontrados na 
natureza e em meios de cultura 
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Exigidos em quantidades traço, Cofatores de enzimas; 
geralmente não é preciso adicionar: presentes na água; 
se água desmineralizada: adicionar solução elementos 
traços. 
Micronutrientes 
Nem todos os nutrientes listados são requeridos por todas as células 
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Fatores de Crescimento 
São compostos orgânicos que alguns microrganismos 
necessitam em pequenas quantidades. Vitaminas, 
aminoácidos, purinas e pirimidinas. Microrganismos muito exigentes 
nutricionalmente apresentam menor capacidade biossintética que os 
microrganismos menos exigentes. 
Alguns microrganismos apresentam 
exigências nutricionais complexas, 
indefinidas e não podem ser cultivados 
em meio artificial. Ex: agente 
etiológico da hanseníase que deve ser 
cultivados “in vivo”. 
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Consistência ou estado físico dos meios de cultivo 
 
Meio líquido: nutrientes são dissolvidos em água e esterilizados. Usados em 
estudos de crescimento, cultivo em fermentação e na produção de biomassa 
 
Meio sólido: são preparados a partir da adição de um agente solidificante, 
antes da esterilização do meio. Usados para contagem e isolamento de 
microrganismos (1,5% Agar) 
 
Meio semi-sólido: são preparados pela adição de uma quantidade menor do 
agente solidificante (0,7% Agar). Usados para a detecção de placas de lise em 
culturas bacterianas infectadas por vírus e microrganismos microaerofílicos 
ou móveis. 
Meio de cultura ou Meio de cultivo 
Meio de cultura: preparado em laboratório. Fornece os 
nutrientes indispensáveis ao crescimento do 
microrganismo fora do seu habitat natural. São 
preparados com água destilada ou deionizada, 
acondicionados em tubos de vidro, Erlenmeyers, etc. 
Podem também ser adquiridos prontos para uso. 
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Ágar: polissacarídeo complexo extraído de algas marinhas com 
propriedade de fundir a 96oC e solidificara 45oC. Não é usado 
como fonte de nutrientes pela maioria dos microorganismos 
Meio Mínimo (MM): é sintético e fornece somente nutrientes 
essenciais ao desenvolvimento da célula. 
Meio Completo (MC): é sintético e fornece todos nutrientes para o 
desenvolvimento da célula. 
Definidos: são preparados pela adição de quantidades precisas de 
compostos químicos inorgânicos ou orgânicos altamente purificados a 
uma determinada quantidade de água. 
Indefinidos: A composição exata de cada nutriente não é conhecida. Ex: 
peptona, extrato de levedura, leite soja, carne entre outros (Meio 
complexo). 
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Composição do meio de cultura 
Meios naturais: composição química não é definida ex: infusão de 
batata, sangue, leite, farelos,etc. 
 
Meios sintéticos: com componentes químicos puros, orgânicos e/ou 
inorgânicos. 
 
Meios semi-sintéticos: composição química parcialmente conhecida. 
BDA (batata-dextrose-ágar- fungos) 
 
Batata (caldo) 200g 
Dextrose 20g 
Ágar 15g 
Água dest. 1000mL 
Caldo Nutriente (bactérias) 
 
Extrato de carne 3,0g 
Peptona 5,0g 
Água dest. 1000mL 
Meios complexos são altamente nutritivos, geralmente mais fáceis de preparar, são 
os mais usados ( composição exata não é necessária), mais adequados para 
fastidiosos. 
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Substratos para meios complexos 
 
- Extrato de Carne: extrato aquoso de tecido muscular, concentrado 
sob a forma de pasta, contém carboidratos, N orgânico, vitaminas 
hidrossolúveis e sais. 
 
- Peptona: produto da digestão da carne (enzimática ou ácida), fonte de 
nitrogenio orgânico e vitaminas. 
 
- Triptona: hidrolisado pancreático de carne , rica em nitrogênio-
amínico; destinado ao isolamento de organismos de difícil crescimento. 
 
- Extrato de Levedura: extrato aquoso de células de leveduras lisadas, 
fonte excelente de substâncias estimulantes do crescimento como 
vitamina complexo B; contém compostos orgânicos de N e C. 
 
- Extrato de malte: extrato aquoso de cevada malteada. Rica em 
carboidratos, contém material nitrogenado, vitaminas e sais minerais. 
 
-Tripticase: peptona derivada da caseína por digestão 
pancreática,fonte rica em nitrogênio de aminoácidos 
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Meios Especiais 
Meios formulados para objetivos específicos, utilizados principalmente 
nos trabalhos de identificação de microrganismos. Podem ser: 
Enriquecimento: multiplicação dos microrganismos de interesse quando 
estes estão em pequeno número. Favorece o crescimento de determinada 
população. Ex: Meio contendo celulose como fonte de carbono ou meio com 
fenol para microrganismos que degradam essa fonte. 
 
Diferencial: contém substâncias químicas mais complexas e permite 
diferenciar os microrganismos quanto ao seu crescimento e morfologia. Ex: 
EMB – Colônia de E. coli verde escuro e Salmonela incolor. 
Meio agar-sangue, identificação de bactérias patogênicas produtoras de 
hemolisinas. Ex:Streptococcus e Staphylococcus (anel claro em torno da 
colônia). Produção de enzimas: adição substrato e verificação halo hidrólise 
 
Ágar sangue - diferencial 
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Seletivo: favorece um microrganismo e inibe o crescimento de outros. Ex: 
adição de um antibiótico específico, ou pH específico para determinados m.o. 
Ex: meio com antibiótico, ágar Sabouraud: pH 5,6 e alta concentração de 
glicose (seletivo para fungos), ágar verde brilhante: seletivo para 
enterobactérias Gram - (Salmonella); o corante verde brilhante adicionado ao 
meio inibe as bactérias Gram (+) 
 
Seletivo/diferencial: diagnóstico de patogênicos (coliformes fecais). Ex: 
ágar MacConkey - contém sais biliares e corante cristal violeta, que inibem o 
crescimento de Gram + e permitem o desenvolvimento de Gram - e ainda 
lactose (diferenciar bactérias que utilizem este carboidrato) e o indicador 
vermelho neutro, que distingue as Gram negativas produtoras de ácido 
(vermelhas) das Gram negativas não produtoras de ácido (amarelas) 
identificação de coliformes. 
 
 
ágar MacConkey 
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Cultivo de Microrganismos 
 
 
Importância da Caracterização dos Microrganismos 
-Isolamento -Enumeração -Identificação 
-Segurança de águas potáveis públicas 
-Diagnóstico, tratamento e prevenção de doenças 
-Selecionar linhagens de interesse industrial 
Isolamento dos Microrganismos 
 
Para se caracterizar um microrganismo ele deve estar em cultura pura 
 
Cultura pura: quando uma colônia ou cultura é originada de uma única 
célula. 
 
Cultura mista: se a colônia ou cultura é originada de mais de uma célula. 
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Técnica de esgotamento por estrias 
 Estria simples Estria composta 
 
 
Transferência de inóculo 
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Técnicas de plaqueamento 
 
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Contagem de colônias em placas diluição seriada 
Contagem de colônias em placas 
diluição seriada de fungos 
filamentosos 
UFC/mL= nº colônias x fator 
diluição / aliquota plaqueada 
UFC=Unidades Formadoras de 
Colônias 
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Contagem de colônias em placas – Filtração 
(concentração da amostra) 
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Contagem microscópica direta 
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Turbidez medida em um espectrofotômetro ou em um fotômetro 
Contagem microscópica direta 
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MEDIDAS 
DE 
CRESCIMENTO 
1. No. CÉLULAS 
2. MASSA 
1.1 TOTAIS 
1.2 VIÁVEIS 
 2.1 DIRETA 
2. 2 INDIRETA 
1.1.1 LÂMINA 
1.1.1 ELETRÔNICA 
1.2.1 PLAQUEAMENTO 
 (diluições) 
1.2.2 FILTRO 
 (concentrar) 
2.1.1 MASSA SECA 
2.2.1 DENSIDADE ÓTICA 
2.2.2 ATIVIDADE METABÓLICA 
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Curva de crescimento típica de uma população bacteriana 
Crescimento bacteriano-Aumento do número de células 
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Formas de multiplicação 
 
•Exosporulação (assexuada): Ex: 
Streptomyces 
 
•Fragmentação de filamentos: Ex: 
Nocardia 
 
•Brotamento: Ex: 
Rhodopseudomonas 
 
•Fissão binária: Ex: Escherichia coli 
 
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Cultura contínua- Quimiostato 
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Taxa de crescimento (velocidade específica de crescimento): é a variação no número ou massa de 
microrganismos por unidade de tempo. 
Tempo de geração: é o intervalo de tempo necessário para que uma célula se duplique. É variável 
para os diferentes organismos, podendo ser de 10, 20 minutos até dias. O tempo de geração não 
corresponde a um parâmetro absoluto, uma vez que é dependente de fatores genéticos e 
nutricionais, indicando o estado fisiológico da cultura. 
 
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O tempo de geração pode ser calculado quando uma cultura encontra-se em fase exponencial, pela 
fórmula: g = t/n, onde: g = tempo de geração t = tempo de crescimento n = número de gerações dentro 
de um tempo de crescimento dado pela equação: N=No.2n onde: 
N= número final de células 
No= número inicial de células 
n= número de gerações Como o crescimento é exponencial entao: n= log(N) - log(No)/0,301 
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Conservação das culturas Puras 
• Geladeira- pouco tempo 
• Nitrogênio líquido 
• Ultra freezer 
• Congelamento a seco (Liofilização) 
Caracterização dos Microrganismos 
Caracterização morfológica- microscopia 
Caracterização nutricional e cultural 
Caracterização metabólica 
Caracterização antigênica 
Caracterização patogênica 
Caracterização genética 
 
Fatores do ambiente que afetam o crescimento 
microbiano 
a) Atmosfera 
b) Temperatura 
c) pH 
d) Disponibilidade de água 
Classificação quanto a exigência de oxigênio 
(A) Aeróbios estritos 
(B) Anaeróbios estritos 
(C) Anaeróbios facultativos 
(D) Microaerófilos 
(E) Anaeróbios aerotolerantes 40 
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Anaeróbios- uma grande variedade de procariotos, alguns fungos e alguns protozoários 
Formas reativas do oxigênio 
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Alguns procariotos anaeróbios 
obrigatórios nãopossuem superoxido 
dismutase, havendo uma enzima exclusiva 
a superoxido redutase, que remove o 
superoxido sem a produção de O2 
Cultivo em anaerobiose 
jarra de anaerobiose 
câmara de anaerobiose 
Teste de uma cultura microbiana para detecção de catalase 44 
Temperatura 
 
Efeito da temperatura no crescimento microbiano 
Classificação dos microrganismos quanto à temperatura de crescimento 
45 
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Estratégias de adaptação dos organismos às altas 
Temperaturas 
 
- Membranas- Variação no conteúdo e tipos de lipídeos e 
proteínas; 
-Parede celular- Variação nas moléculas básicas (ex: tipo 
de ligação, tipo de aa, etc) que compõem a parede; 
– Velocidade de renovação das estruturas e moléculas; 
- Proteínas termoresistentes: 
Taq polimerase (Thermus aquaticus) 
Pfu polimerase (Pyrococcus furiosus) 
– Ácidos nucléicos por exemplo com maior concentração 
de bases C≡G 
Efeito do pH no crescimento microbiano 
 1 3,5 7 9 14 
pH 
Acidófilos 
Ex: 
Acidithiobacillus sp. 
Neutrófilos 
Ex: Escherichia coli 
Alcalófilos 
Ex: Bacillus sp. 
T
a
x
a
 d
e
 
c
re
sc
im
e
n
to
 
Acidez ou alcalinidade de uma solução. 
A maioria dos microrganismos cresce melhor perto da neutralidade. 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) e fungos tendem a ser mais acidófilos que 
as bactérias (pH <5). 
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Disponibilidade de água/Concentração do íon sódio 
Atividade de água (aw): ajuste da molaridade interna para o metabolismo 
eficiente do organismo. Pode variar de 0 a 1. Microrganismos marinhos tem 
necessidades especificas de íon sódio sendo denominados halófilos. 
Halófilos discreto-1 a 6% de NaCl, 
Halófilos moderado-6 a 15% de NaCl, 
Halófilos extremos-15 a 30% de NaCl. 
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51 
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