5 Crescimento Microbiano

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Crescimento Microbiano
Reprodução bacteriana – Fissão Binária
Consequências da fissão 
binária:
1- exponencial
2- clonal
Crescimento 
= 
multiplicação 
celular
FASES DA CURVA DE CRESCIMENTO
Fase lag: adaptação metabólica, crescimento mais
lento, síntese de certas enzimas. É observada quando
as células são passadas de um meio rico para um
meio pobre.
Fase log: Células adaptadas, duplicação em
intervalos regulares, crescimento exponencial até que
os nutrientes se tornem limitantes.
Fase estacionária: nutrientes escassos, produção de
metabólitos secundários, alguns podem inibir seu
próprio crescimento. Esporulação em algumas
bactérias. Produção de antibióticos.
Fase de declínio ou morte: declínio populacional.
Acúmulo de metabólitos tóxicos e/ou exaustão de
nutrientes.
Duração das fases lag e log pode variar:
1- Tipo de microrganismo
2- Nutrientes (meio de cultura)
3- Condições de cultivo (temperatura, oxigênio, etc.)
TEMPO DE GERAÇÃO (g): Tempo 
necessário para a duplicação do 
número de células. É calculado 
durante a fase log em condições 
ótimas de crescimento.
Escherichia coli (bactéria): g = 20 minutos
Saccharomyces cerevisiae (levedura): g = 2 h
TÉCNICAS DE CONTAGEM DE 
MICRORGANISMOS
Métodos diretos de contagem: contagem real do número de células
câmara de Neubauer
epifluorescência
contador de partículas
Métodos indiretos de contagem: estimativa do número de células
contagem em placa (células viáveis)
número mais provável
turbidimetria
Medida de biomassa: . peso úmido
. peso seco
. conteúdo de algum constituinte celular: ex: proteínas
. contagem de células mais utilizado em 
Microbiologia
Métodos diretos de contagem
Câmara de Neubauer
Espaço entre lâmina e 
lamínula 0,02 mm. 
Câmara possui 25 
quadrados, uma área total 
de 1 mm2 e um volume 
total de 0,02 mm3.
Contar todas as células em 
alguns quadrados grandes. 
Tirar a média (por exemplo, 
12 células).
oi
Cálculo do n° células / mL
12 x 25 quadrados x fator 
de correção x 103
fator de 
correção da 
câmara
diluição 
da 
amostra
Vantagens: Contagem real do número de células (método preciso)
Resultado é imediato
Desvantagem: Trabalhoso
Não diferencia células vivas e mortas, a não ser que
use um corante vital (ex: azul de metileno)
Câmara de Neubauer
Epifluorescência
Vantagens: contagem real do número de células (método preciso)
Desvantagens: caro 
corantes fluorescentes tóxicos
trabalhoso
microscópio de 
epifluorescência
Contador de partículas
Método: utiliza a 
impedância elétrica.
Vantagens: contagem real do número de células (método preciso) 
automatizado
Desvantagens: caro
amostra tem que estar sem contaminantes
Contagem em placas
Vantagens: contagem de células viáveis
isolamento dos microrganismos
Desvantagens: limitação do meio de cultura
tempo para obtenção dos resultados (precisa incubar as 
placas)
Técnicas: pour-plate
spread-plate
Métodos indiretos de contagem
OI
OI
OI
OI OI
muitas colônias
N°
colônias
fator de 
diluição
UFC / mL
Pour-plate
Células dos 
microrganismos 
são misturadas ao 
meio de cultura
Spread plate
OI
OI
OI
OI OI
muitas colônias
N°
colônias fator de diluição
Células dos 
microrganismos 
são espalhadas 
sobre o meio de 
cultura solidificado
0,1 mL
159 x 103 x 10
correção para 1 mL
1,59 x 106 UFC/mL
Número mais provável
• Baseado em tabela de probabilidade 
• Colimetria
Vantagens: estimativa de células viáveis
Desvantagens: limitação do meio de cultura
tempo para obtenção dos resultados (precisa incubar os tubos)
Turbidimetria
espectrofotômetro
Vantagem: rapidez na obtenção dos resultados
praticidade
Desvantagens: não diferencia células vivas e mortas
necessidade de curva padrão
Fatores que afetam o 
Crescimento Microbiano
FATORES QUE AFETAM O CRESCIMENTO MICROBIANO:
1- Nutrientes
2- Temperatura
3- Oxigênio
4- Água
5- pH
6- Outros: presença de microrganismos competidores, antibióticos, etc.
1- NUTRIENTES (meio de cultura):
Fonte de carbono - ex: carboidratos (açúcares, etc)
Fonte de nitrogênio - ex: proteínas (peptona, etc)
Fonte de vitaminas - ex: extrato de levedura
Sais minerais - ex: extrato de levedura
Alguns microrganismos necessitam nutrientes especiais que devem 
ser adicionados ao meio de cultura.
macronutrientes
micronutrientes
meio sólido em tubo
meio sólido em placa
meio líquido em tubo
Tipos de meios de cultura:
a) Universal
b) Seletivo
c) Enriquecimento
d) Diferencial
a) Meio universal: permite o crescimento de todos os microrganismos da amostra.
amostra meio universal meio universal
b) Meio seletivo: impede o crescimento de alguns microrganismos da amostra 
(ex: adição de antibiótico, adição de sal, pH ácido, etc), selecionando os demais.
amostra meio com antibiótico meio com antibiótico
microrganismo 
sensível ao 
antibiótico
Selecionou os 
microrganismos resistentes 
ao antibiótico
c) Meio de enriquecimento: permite o crescimento de microrganismos fastidiosos 
(exigentes nutricionalmente e de crescimento lento).
amostra
meio universal
meio com vitamina
microrganismo 
fastidioso
Os meios de cultura 
universais não são 
totalmente universais!!!
d) Meio de diferencial: diferencia os microrganismos que crescem na placa.
amostra meio com amido meio com amido
microrganismo 
produtor de 
amilase
lugol
halo de 
produção 
de amilase
Diferenciou quem produz e 
quem não produz amilase.
Exemplos de meios de cultura:
Agar MacConkey: 
. Seletivo para bactérias Gram negativas: possui violeta de genciana, 
que inibe o crescimento de bactérias Gram positivas.
. Diferencial: diferencia as bactérias fermentadoras de lactose das que 
não fermentam – as fermentadoras ficam com colônia cor de rosa.
Agar sangue:
. Enriquecimento: a adição de constituintes celulares ao meio faz 
com que ele fique enriquecido.
. Diferencial: diferencia os microrganismos hemolíticos (causam a 
lise das hemácias) dos não hemolíticos.
Agar sal manitol:
. Seletivo: tem alta concentração de NaCl (7,5%); apenas quem 
resiste a essa alta concentração consegue crescer.
. Diferencial: diferencia quem fermenta o manitol (colônia e o 
próprio meio ficam amarelos) de quem não fermenta.
2) TEMPERATURA:
temperatura
crescimento
temperatura 
ótima
Temperatura ótima de crescimento: temperatura em que há o melhor crescimento, 
mais rápido.
temperatura
crescimento
temperatura 
ótima
temperatura 
mínima
Temperatura mínima de crescimento: temperatura abaixo da qual o microrganismo 
não cresce mais. Ele pode permanecer viável, apenas não se multiplica.
temperatura
crescimento
temperatura 
ótima
temperatura 
mínima
temperatura 
máxima
Temperatura máxima de crescimento: temperatura acima da qual o microrganismo 
morre (oxidação de componentes celulares, desnaturação de proteínas). Esporos 
bacterianos podem permanecer viáveis.
Temperaturas baixas (geladeira, congelamento): usadas para conservar os 
microrganismos durante um longo período de tempo.
Temperaturas altas (forno, autoclave): usadas para matar os microrganismos.
Classificação em relação à faixa de temperatura ótima:
Termófilos extremos
Psicrotróficos: temperatura ótima é a da geladeira.
Psicrotolerantes: Mesófilos que toleram crescer em temperaturas mais baixas, 
apesar de não ser o ótimo.
Termotolerantes: Mesófilos que toleramcrescer em temperaturas mais altas, 
apesar de não ser o ótimo.
Problemas em alimentos:
•Microrganismos psicrotróficos: deterioram alimentos dentro da geladeira.
•Microrganismos psicrotolerantes: deterioram alimentos dentro da geladeira.
•Microrganismos termotolerantes: muitos métodos de controle do crescimento
microbiano em alimentos utilizam as temperaturas altas para eliminar os
microrganismos. Porém, as temperaturas não podem ser muito altas para não
desnaturar as proteínas do alimento. Com isso, microrganismos termotolerantes
podem continuar contaminando os alimentos e causar deterioração dos mesmos no
futuro.
•Bactérias esporuladas: os esporos apenas são eliminados em temperaturas muito
altas (~121ºC), que não são utilizadas para controle microbiano na maior parte dos
alimentos. É um problema sério em alimentos enlatados porque as latas são
posteriormente conservadas a temperatura ambiente, que favorece a germinação dos
esporos e o crescimento destas bactérias. Há a adição de substâncias químicas para
impedir a germinação dos esporos.
•Congelamento / descongelamento: Com o congelamento, há a formação de cristais
de gelo que rompem as células e matam os microrganismos. Porém, essa formação de
cristais só é eficiente se o congelamento for rápido. Mesmo assim, nem todas as
células microbianas se rompem, estando algumas ainda viáveis (a temperatura baixa
não mata). Quando há o descongelamento, essas células viáveis se multiplicam. Por
isso, o alimento não deve ser descongelado e congelado novamente, já que estará
com uma carga microbiana contaminante maior do que no primeiro congelamento. O
descongelamento deve ser lento, de preferência na geladeira, para que haja uma
multiplicação mais lenta dos microrganismos na temperatura baixa.
Influência do oxigênio 
Aeróbios estritos Anaeróbios obrigatórios Microaerófilos
Anaeróbios facultativos Anaeróbios aerotolerantes
A
B
C
D
E
3) OXIGÊNIO:
Formas tóxicas do oxigênio produzidas durante a respiração normal
H2O2: peróxido de hidrogênio
O2
- : ânion superóxido
OH: radical hidroxila
2 O2
- + 2H+ O2 + H2O2
2H2O2 2H2O + O2
H2O2 + NADH + H
+ 2H2O + NAD
+
Superóxido dismutase 
(SOD)
catalase
peroxidase
Enzimas 
para 
detoxificação 
das formas 
tóxicas de 
oxigênio
Influência do oxigênio 
Aeróbios estritos Anaeróbios obrigatórios Microaerófilos
Anaeróbios facultativos Anaeróbios aerotolerantes
A
B
C
D
E
3) OXIGÊNIO:
+ SOD
+ catalase
+ SOD
+ catalase
- SOD
- catalase
+ SOD
- catalase
+ SOD
+/- catalase 
(baixa concentração)
CRESCIMENTO DE ANAERÓBIOS
Meios redutores
Jarra de 
anaerobiose
ANAERÓBIOS
4) ÁGUA (atividade da água - aw): quantidade de água disponível para o 
microrganismo utilizar.
aw = nº moles solvente (n1)
nº de moles solvente (n1) + soluto (n2)
solvente = água
soluto = nutrientes
n2 = 0 aw = 1
0 < aw < 1
Limites de aw para o crescimento microbiano
DNA desnatura
água pura
Aw ótimo para a maioria dos microrganismos é muito próximo a 1 (0,98; 0,99).
aw = nº moles solvente (n1)
nº de moles solvente (n1) + soluto (n2)
solvente = água
soluto = nutrientes
CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS: ATIVIDADE DA ÁGUA
Duas formas para diminuir aw:
. diminuir n1
. aumentar n2
desidratação
liofilização
salga
adição de açúcar (doce)
Crescimento microbiano em substratos com baixa atividade de água:
•Microrganismos xerotolerantes: toleram aw baixo por causa da pouca 
disponibilidade de água. Ex: fungos filamentosos, bactérias esporuladas.
•Microrganismos osmotolerantes: toleram aw baixo por causa da alta 
disponibilidade de soluto. Ex: leveduras e outros fungos.
solutos compatíveis (ex: glicerol)
efluxo de Na+: bombas Na+/H+
5) pH:
neutro
ácido
alcalino
ácido nítrico
suco gástrico
suco de limão
abacaxi
tomate, suco de laranja
queijo, pão
carne
leite
água pura
água do mar
lagos alcalinos
sabão
amônia
solução de hidróxido de cálcio
alvejantes
pH
crescimento
pH ótimopH mínimo pH máximo
•pH ótimo para a maioria dos microrganismos é entre 5,5 e 6,5.
•Fungos toleram pH mais ácido do que bactérias.
Classificação dos microrganismos em função do pH ótimo de crescimento:
Acidófilos: pH ácido
Neutrófilos: pH neutro
Alcalinófilos: pH alcalino
Alcalinófilos extremos: pH muito alcalino
escala laboratorial
biorreator
FATORES QUE AFETAM O 
CRESCIMENTO MICROBIANO:
1- Nutrientes
2- Temperatura
3- Oxigênio
4- Água
5- pH
6- Outros: presença de microrganismos 
competidores, antibióticos, etc.