Fisiologia Bacteriana

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Fisiologia Bacteriana
Fatores Ambientais de Crescimento Bacteriano: incluem água, atmosfera, pH, salinidade e temperatura. 
Temperatura: os micro-organismos são classificados em três grupos principais com base na sua faixa de tolerância à temperatura: psicrófilos (crescem em temperaturas baixas), mesófilos (crescem em temperaturas moderadas) e termófilos (crescem em altas temperaturas). Cada espécie bacteriana cresce a uma temperatura mínima, ótima e máxima específica. A primeira é a menor temperatura na qual uma espécia pode crescer. A segunda é a temperatura na qual a espécie apresenta melhor desenvolvimento. A terceira corresponde é a maior temperatura na qual o crescimento é possível. Os psicrófilos crescem a uma temperatura mínima de -10ºC e máxima de 20ºC; outro grupo de bactérias que crescem em baixa temperatura, os psicotróficos, crescem a uma temperatura mínima de 0º e uma máxima de 30ºC. Os mesófilos crescem a uma temperatura mínima de 10ºC e uma máxima de 50ºC. Já as termófilas, por sua vez, carecem de uma temperatura mínima de 40ºC para o seu desenvolvimento, que só é possível até os 50ºC. Existe também outro grupo de bactérias cujo crescimento se dá em temperaturas elevadas, as hipertermófilas ou termófilas extremos. A temperatura mínima para o crescimento deste grupo bacteriano é de aproximadamente 70ºC, e a máxima pode chegar até 110ºC.
pH: a maioria das bactérias cresce num pH próximo da neutralidade, de 6,5 a 7,5. Elevada acidez e alcalinidade podem inibir o crescimento bacteriano. Entretanto, existem bactérias acidófilas, que são resistentes à acidez. 
Salinidade: o desenvolvimento bacteriano também está relacionado com o número de íons dissolvidos em um volume de solução. Os micro-organismos halófilos extremos requerem elevadas concentrações de sais para o seu crescimento. Eles também podem ser denominados halófilos obrigatórios, em função da necessidade desta alta concentração. Os micro-organismos mais comuns são os halófilos facultativos, que não carecem concentrações elevadas de sal, sendo capazes, porém, de crescer nestas condições. 
Água: os micro-organismos obtêm a maioria dos nutrientes da água presente no meio ambiente. A água é um requisito para o seu crescimento, uma vez que 80 a 90% de sua composição é de água. No entanto, pressões osmóticas elevadas têm como efeito a remoção da água necessária para a célula devido a ambientes hipertônicos. Já a pressão osmótica anormalmente baixa proporcionada por um ambiente hipotônica faz com que a água entre em excesso na célula, resultando na lise da célula que possua uma parede celular frágil. 
Atmosfera: existem micro-organismos que utilizam o oxigênio molecular na produção de energia a partir nutrientes, sendo denominados aeróbios, e micro-organismos que não utilizam o oxigênio são denominados anaeróbios. Estes últimos produzem menos energia do que os aeróbios. Os organismos que necessitam de oxigênio para sobreviver são denominados aeróbios obrigatórios. Algumas bactérias aeróbias, porém, desenvolveram a habilidade de continuar a crescer na ausência de oxigênio, sendo denominadas anaeróbios facultativos. Os anaeróbios obrigatórios, por sua vez, são bactérias incapazes de aplicar o oxigênio na obtenção de energia. Existem também os anaeróbios aerotolerantes, que não podem utilizar o oxigênio para seu crescimento, mas são capazes de sobreviver na sua presença. Já bactérias microaerófilas são aeróbicas, mas crescem somente em concentrações de oxigênio inferiores às do ar.
O crescimento dos grupos bacterianos em meios de cultura promovidos em tubos de ensaio é variado. Aeróbios obrigatórios, por exemplo, proliferam-se somente na superfície do meio de cultura sólido, pois são resistentes às formas tóxicas do oxigênio devido à presença de enzimas como catalase e superóxido-dismutase. Os anaeróbios facultativos, por exemplo, proliferam-se predominantemente na superfície, porém são encontrados no meio e no fundo do tubo de ensaio. Os anaeróbios obrigatórios, por outro lado, proliferam-se apenas no fundo, pois não possuem as enzimas necessárias para a neutralização das formas tóxicas de oxigênio. Os anaeróbios aerotolerantes apresentam crescimento homogêneo no meio de cultura. Os microaerófilos, por último, proliferam-se no terço médio do meio de cultura, pois requerem oxigênio apenas em baixas concentrações. 
Grau de Exigência das Bactérias: micro-organismos são distinguidos pela sua grande diversidade metabólica, sendo classificados de acordo com seus padrões nutricionais - sua fonte de energia e de carbono. Considerando primeiramente a fonte de energia, em geral podemos classificar os organismos como fototróficos ou quimiotróficos. Os fototróficos utilizam a luz como sua fonte primária de energia, enquanto os quimiotróficos dependem de reações de óxido-redução de compostos inorgânicos ou orgânicos para obter energia. Em relação às fontes de carbono, os autotróficos utilizam dióxido de carbono, enquanto que requerem uma fonte de carbono orgânica. Ao combinarmos as fontes de energia e carbono, obteremos as seguintes classificações nutricionais: fotoautotróficos, foto-heterotróficos, quimioautotróficos, quimio-heterotróficos. 
Meios de Cultura: material nutriente preparado para o crescimento de micro-organismos em laboratório. Os micro-organismos introduzidos em um meio de cultura para iniciar o crescimento são chamados de inóculo. Aqueles que crescem e se multiplicam dentro ou sobre um meio de cultura são denominados cultura. Os critérios que um meio de cultura deve apresentar são: nutrientes adequados para o microorganismo específico; quantidade de água suficiente; pH apropriado e nível de oxigênio conveniente. O meio deve também ser estéril e ser incubado em temperatura adequada. O ágar é um polissacarídeo comprexo derivado de algas marinhas e funciona como um agente solidificante dos meios de cultura. Numa temperatura entre 42ºC a 45ºC, o ágar está em forma gelatinosa, liquefazendo-se apenas a 90ºC, propriedade que é particularmente útil para a cultura de bactérias termófilas. Os meios com ágar geralmente são contidos em tubos de ensaio (inclinado ou profundo) ou placas de Petri. 
Meio Q	uimicamente Definido: aquele cuja composição exata é conhecida. 
Meio Complexo: aquele feito de nutrientes como extrato de leveduras, de carnes ou de plantas, ou produtos de digestão destas e de outras fontes. A composição química exata varia de acordo com o lote. Um meio complexo que apresente forma líquida é denominado caldo nutriente. Quando ágar é adicionado a este, ele passa a ser chamado de ágar nutriente. 
Meios Redutores: meio de cultura para bactérias anaeróbias contendo ingredientes, como o tioglicolato de sódio, que combinam-se quimicamente com o oxigênio dissolvido e o eliminam do meio de cultura. O aquecimento de tubos de ensaio contendo meios redutores também auxilia na eliminação do oxigênio. 
Meio Seletivo: aqueles elaborados para impedir o crescimento de bactérias indesejadas e favorecer o desenvolvimento dos micro-organismos de interesse. 
Meios Diferenciais: aqueles que facilitam a diferenciação das colônias de um micro-organismo desejado em relação a outras colônias crescendo na mesma placa. O ágar sangue (contém hemácias), por exemplo, é utilizado para identificar espécies bacterianas que destroem hemácias. 
Meio de Enriquecimento: é similar ao meio seletivo, porém é elaborado para aumentar o número de micro-organismos de interesse até níveis detectáveis. 
REPRODUÇÃO BACTERIANA
Bipartição: consiste no processo de duplicação do DNA bacteriano e posterior divisão da célula em duas, cada qual com uma porção da célula original. A divisão da membrana plasmática bacteriana se dá por meio de autolisinas.
Transformação: processo em que fragmentos de DNA de uma bactéria morta são transmitidos para outra bactéria e incorporados no material genético desta através da recombinação do DNA doador com o DNA receptor. 
Conjugação: mecanismo de transmissão de material genético entrebactérias mediado pelo plasmídeo, que é um fragmento circular de DNA que se replica independentemente do cromossomo bacteriano. A conjugação, diferentemente da transformação, requer contato direto cékula-célula. Isto se dá através dos pili sexuais, que são projeções da célula doadora que entram em contato com a célula receptora. Neste processo, o plasmídeo é replicado durante a transferência de uma cópia do filamento simples do DNA do plasmídeo para o receptor, onde o filamento complementar é sintetizado. 
A conjugação pode ocorrer de duas formas. Na primeira, células F+ transferem o plasmídeo aos receptores, células F-, que acabam por se tornar células F+. Em outros casos, o fator F pode se integrar ao cromossomo da célula, tornando a célula F+ em uma célula Hfr (alta frequência de recombinação). Esta célula Hfr, então, conjuga-se com uma célula F-. O cromossomo da célula Hfr (com o fator integrado) se replica, e uma fita parental é transferida para a célula receptora F-. Esta célula F- continua sendo uma célula F-, pois não recebeu um fator F completo. 
Transdução: neste processo, o DNA bacteriano é transferido de uma célula doadora para uma célula receptora dentro de um vírus que infecta bactérias, chamado bacteriófago ou simplesmente fago. 
Transposons: pequenos segmentos de DNA que podem se mover de uma região de uma molécula de DNA para outra, incluindo para um plasmídeo. Os transposons possuem um gene que codifica a enzima transposase, responsável por catalisar a clivagem e remontagem do DNA, os quais ocorrem no processo de transposição, e sítios de reconhecimento, que são sequências curtas do DNA repetidas e invertidas que a enzima reconhece como sítios de recombinação entre transposon e o cromossomo. Os transposon podem ser transmitidos entre células em plasmídeos ou vírus. 
Vesículas: 
Tempo de Geração: tempo necessário para uma célula se dividir por divisão binária. 
Fases do Crescimento Bacteriano: há quatro fases básicas do crescimento, a fase lag, a fase log, a fase estacionária e a fase de morte celular. 
Fase lag: período de pouca ou nenhuma divisão, pois as células são se reproduzem imediatamente em um novo meio. Trata-se de um período de intensa atividade metabólica, envolvendo principalmente a síntese de enzimas e várias moléculas. 
Fase log: fase em que as células começam a se dividir, entrando num período de crescimento ou aumento logarítmico. O tempo de geração atinge um valor constante, o que, numa representação logarítmica, forma uma linha reta. 
Fase estacionária: no final da fase log, a velocidade de reprodução é reduzida a ponto de o número de mortes celulares ser equivalente ao de células novas, estabilizando a população. Trata-se de um período de equilíbrio. A causa de interrupção do crescimento exponencial não é sempre clara. O esgotamento de nutrientes, o acúmulo de resíduos e alterações no pH podem ser as causas. 
Fase de Morte Celular: o número de mortes finalmente ultrapassa o número de células novas formadas, e a população entra na fase de declínio logarítmico.