Fisiologia e Metabolismo Microbiano - Profa. Ingrid Figueiredo.pdf

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FISIOLOGIA 
MICROBIANA
Profª. Dra. Ingrid Figueiredo
FISIOLOGIA BACTERIANA
 Fisiologia – estudo de todas as funções mecânicas, físicas e
bioquímicas nos seres vivos.
 Crescimento e Divisão Celulares – necessitam de ambientes
propícios com todos os constituintes químicos e físicos
necessários para o metabolismo.
 Fatores relacionados a Fisiologia Bacteriana:
- Nutrição
- Condições de Cultivo
- Meio de Cultura
- Fatores de Crescimento
NUTRIÇÃO
 Nutrientes – obtidos do ambiente para síntese de novos
componentes celulares ou obtenção de energia. Divididos em
macronutrientes ou micronutrientes.
 Estrutura Bacteriana – formada por diferentes macromoléculas,
principalmente, proteínas e ácidos nucléicos.
NUTRIÇÃO / MACROnutrientes
 Bactérias Autotróficas - podem utilizar o carbono
inorgânico do ambiente, na forma de carbonatos ou
CO² como sendo a única fonte de carbono.
 Bactérias Heterotróficas - requerem obrigatoriamente
uma fonte orgânica de carbono sendo a principal
fonte o carboidrato.
Macromoléculas – retirados d o ambiente ou
sintetizados pela bactéria a partir de compostos
mais simples. CARBONO, OXIGÊNIO,
HIDROGÊNIO, NITROGÊNIO, ENXOFRE,
FÓSFORO.
 Carbono - Está presente na maioria das substâncias que compõem
as células.
 Oxigênio – aceptor final na cadeia de transporte de elétrons –
aeróbios. Participa na conversão de nutrientes em energia
intracelular.
NUTRIÇÃO / MACROnutrientes
 Nitrogênio – componente de proteínas e ácido nucléicos,
além de vitaminas e outros compostos celulares. Forma
aminoácidos que quando se ligam formam as proteínas.
 Enxofre – composição de aminoácidos (cisteínas e
metionina), vitaminas.
NUTRIÇÃO / MACROnutrientes
 Necessários ao desenvolvimento microbiano, em
quantidades variáveis, dependendo do elemento e do
microrganismo.
 Micronutrientes:
- ferro; - cobalto;
- manganês; - molibdênio;
- magnésio; - cloro;
- zinco; - cálcio;
- potássio; - sódio;
- cobre; - selênio...
NUTRIÇÃO / MICROnutrientes
Funções principais: componentes de proteínas; necessários
para o funcionamento de enzimas; envoltórios de esporos;
osmorreguladores
Cálcio.
NUTRIÇÃO / MICROnutrientes
CONDIÇÕES DE CULTIVO
 Cultivo de microrganismos – condições necessárias que promovem
o crescimento de um determinado microrganismo.
 Inóculo – é uma amostra de material contendo uma pequena
quantidade de microrganismos.
 Meio de Cultura – corresponde ao cultivo de microrganismos.
Substâncias que fornecem nutrientes indispensáveis ao crescimento
microbiano.
Flambagem da alça
Bico de Bunsen
Semeadura em placas
MEIOS DE CULTURA
 Tipos:
- Meio de Cultura
- Meio Quimicamente Definido
- Meio Complexo
- Meios para o Crescimento de Anaeróbicos
- Meios de Cultivo Seletivo e Diferencial
- Meios de Enriquecimento
MEIOS DE CULTURA
 Definição: Material nutriente preparado em laboratório utilizado 
para o crescimento de microrganismos.
 Inóculo: Microrganismos são colocados em um meio de cultura para 
iniciar o crescimento.
 Cultura: Crescimento e multiplicação dos microrganismos no meio.
MEIOS DE CULTURA
Critérios para se identificar um determinado
microrganismo:
- Nutrientes
- Quantidade de água necessária
- pH ajustado
- Presença ou ausência de oxigênio
- Incubação em temperatura adequada
OBS: o meio deverá ser inicialmente estéril, não 
devendo conter microrganismos vivos.
MEIOS DE CULTURA
 Meio Sólido: utilização de Ágar
 Ágar: polissacarídeo complexo, obtido de algas
Marinhas.
 É um agente solidificante.
 Alimentos como geléias e sorvetes espessos;
 Microbiologia: placas de Petri ou tubos de ensaio.
 Mantido em banho-maria (50ºC), sem causar danos aos microrganismos.
 Composição: fibras, sais minerais (P, Fe, Ca, K, I), celulose e uma pequena
quantidade de proteínas.
 Cultura sólidas de bactérias e fungos.
 Vendido sob a forma de pó ou como tiras de algas secas.
MEIOS DE CULTURA
Placa de Petri Tubos de Ensaio
 Definição:
meio em que a composição química exata é conhecida.
 O meio deverá conter uma fonte de energia:
- Carbono
- Nitrogênio
- Enxofre
- Fósforo
- Outros fatores de crescimento que o microrganismos
não é capaz de sintetizar
OBS: microrganismos que necessitam de muitos fatores de 
crescimento são chamados “fastidiosos”.
MEIO QUIMICAMENTE DEFINIDO
MEIO QUIMICAMENTE DEFINIDO
MEIO COMPLEXO
 Definição:
são compostos de nutrientes como extratos de
leveduras, carne ou plantas, ou ainda, produtos de
digestão protéica dessas ou de outras fontes.
 O meio deverá conter uma fonte de energia:
- Componente protéico: fornecedor de carbono,
nitrogênio e enxofre.
- Extratos de carne e leveduras: fornecem vitaminas e
minerais. Extratos de levedura, por exemplo, são ricos
em vitamina B.
Leuconostoc mesenteroides
• Bactéria anaeróbia 
facultativa exigindo 
fatores de crescimento 
complexos e 
aminoácidos;
• Papel importante em 
várias fermentações 
industriais e alimentares
MEIO PARA O CRESCIMENTO DE 
ANAERÓBIOS
 Meio Redutor:
são meios utilizados para o crescimento de
microrganismos anaeróbicos – ausência de
oxigênio.
 O meio deverá conter reagentes tais como:
- Tioglicolato de Sódio (se combina com o
oxigênio dissolvido eliminando este elemento do
meio)
- Enzima Oxyrase (reduz oxigênio em água)
HEMOLISINAS
Alfa-hemólise ( α ): Streptococcus pneumoniae
Beta-hemólise ( ß ): Streptococcus pyogenes (faringite estreptocócica, 
choque séptico, etc.)
Gama-hemólise: Streptococcus agalactiae (meningite em recém-nascidos)
MEIO DE ENRIQUECIMENTO
 Definição:
- Utilizado para isolar bactérias
presentes em pequeno número
junto com outras em maior
quantidade.
- Empregado amostras de fezes e
solo.
- Enriquecido com os nutrientes
necessários para favorecer a
multiplicação da bactéria de
interesse.
RESUMINDO...
TIPO FINALIDADE
Quimicamente 
Definido
Crescimento de quimioautotróficos , autotróficos e análise 
microbiológicas.
Complexo Crescimento da maioria dos microrganismos quimio-
heterotróficos
Redutor Crescimento de anaeróbicos obrigatórios
Seletivo Impedir o crescimento de microrganismos não desejados; 
favorecer o crescimento do microrganismo de interesse 
Diferencial Diferenciar as colônias dos microrganismos de interesse dos 
outros microrganismos
Enriquecimento Semelhante ao seletivo, mas com a característica importante 
de aumentar o número da bactéria de interesse tornando-a 
detectável
Fonte: Tortora G. J– Microbiologia. 8ª edição, 2008. 
Tipos de bactérias em relação à temperatura
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
FATORES DE CRESCIMENTO
 Temperatura
FATORES DE CRESCIMENTO
 Temperatura
Grupo Temperatura Microrganismo
Mínima Ótima Máxima
Psicrófilos - 5ºC a 5ºC 12ºC a 15ºC 15 a 20 Pseudomonas, Salmonella, 
Clostridium, Escherichia, 
Leveduras...
Psicrotróficos - 5ºC a 5ºC 25ºC a 30ºC 30ºC a 35ºC Enterobacter, Yersinia 
enterocolitica, 
Pseudomonas...
Mesófilos 5ºC a 15ºC 30ºC a 45ºC 35ºC a 47ºC Leveduras, Coliformes, 
Streptococcus...
Termófilos 40ºC a 45ºC 55ºC a 75ºC 60ºC a 90ºC Leveduras, Lactobacillus, 
Clostridium...
Hipertermófilos 80ºC 80ºC a 110ºC 110ºC Archaea
FATORES DE CRESCIMENTO
 pH – Potencial Hidrogeniônico
pH é símbolo para uma medida físico-química potencial
hidrogeniônico ou potencial de hidrogénio que indica a
acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução aquosa.
FATORES DE CRESCIMENTO
Microrganismos pH
Bolores ou Mofos 3,5 – 4,0
Leveduras 4,5 – 6,0
Bactérias –
Multiplicação Rápida
6 – 8
Lactobacillus(bactérias acéticas)
5 - 6
 pH – Potencial Hidrogeniônico
FATORES DE CRESCIMENTO
 Instrumentos para medir o pH
Grupo Microrganismo
Aeróbios - necessitam de oxigênio Bolores e Leveduras
Pseudomonas
Anaeróbios – não necessitam de 
oxigênio
Leveduras fermentativas
Clostridium botulinum e 
perfringens
Facultativos – necessitam ou não de 
oxigênio
Enterobactérias, Staphylococcus, 
Bacillus
Microaerófilos – quantidade 
determinada de oxigênio – baixa tensão 
de oxigênio
Campylobacter 
Listeria
FATORES DE CRESCIMENTO
 Oxigênio Livre
Classes de organismos, em relação à tensão de oxigênio
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
FATORES DE CRESCIMENTO
Pressão osmótica
 Fator extremamente importante,
principalmente a partir do maior
conhecimento sobre as Archaea, visto que
vários membros deste domínio requerem
altas concentrações de sais para seu
desenvolvimento.
Classes de organismos, em relação à salinidade
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
ESTUDO DIRIGIDO
1- O que se entende por Fisiologia Bacteriana e quais
os fatores relacionados a esse processo?
2- Explique e diferencie micronutrientes de
macronutrientes. Cite alguns exemplos de cada,
comentando suas funções no metabolismo
microbiano.
3- O que são bactérias autotróficas e heterotróficas?
4- Cite e comente sobre os tipos de meios de cultura
estudados.
5- Como as bactérias podem ser classificadas em
relação as condições de temperatura? Explique essa
classificação.
ESTUDO DIRIGIDO
6- Como as bactérias podem ser classificadas em
relação as condições de pH? Explique essa
classificação.
7- Como as bactérias podem ser classificadas em
relação as condições de oxigênio livre? Explique essa
classificação.
8 - Como as bactérias podem ser classificadas em
relação as condições de salinidade? Explique essa
classificação.