FISIOLOGIA DO CRESCIMENTO MICROBIANO14

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FISIOLOGIA DO CRESCIMENTO MICROBIANO
Microbiologia Geral
Profa: Kettelin Arbos
Por que é importante estudar o crescimento microbiano?
Identificar e isolar os agentes causais das doenças infecciosas
 Desenvolvimento de agentes antimicrobianos
 Preservação dos alimentos
 Genética, Biotecnologia
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AB: Fase de latência (FASE LAG)
adaptação do m.o ao ambiente; 
não há crescimento e nem divisão celular; 
a bactéria esta produzindo enzimas apropriadas para o ambiente.
BC: Aceleração Positiva 
O crescimento se intensifica continuamente
CD: Fase de Crescimento Logarítmico ou Exponencial (FASE LOG)
O crescimento é mais rápido e constante pois a população está duplicando
24  8....
DE: Fase de aceleração negativa ou Desaceleração
Algumas bactérias não estão mais se multiplicando pois começa a ocorrer a redução de alguns nutrientes e acumulo de metabólitos tóxicos.
EF: Fase Estacionária
O numero de m.o permanece constante no decorrer do tempo, devido ao balanço entre a taxa de divisão celular e taxa de morte
Morte causada pelo esgotamento de nutrientes, acumulo de produtos finais tóxicos e/ou outras mudanças no ambiente (pH).
FG: Fase de aceleração da morte
Taxa de divisão é menor que a morte 
GH: Fase Final de morte
Qual das fases do crescimento microbiano deve(m) ser monitorada(s) a fim de evitar a contaminação microbiológica dos alimentos?
tempo
Fisiologia Microbiana
O crescimento e divisão celulares necessitam de um ambiente propício com todos os constituintes químicos e físicos necessários para o seu metabolismo. 
Dependentes de informações genéticas para cada espécie bacteriana. 
Ex: Pseudomonas  flexibilidade nutricional, porque são capazes de sintetizar muitos de seus metabólitos a partir de precursores simples
NUTRIÇÃO DOS M.O
O crescimento e divisão celulares necessitam de:
MACROnutrientes: necessários em grande quantidade. Tem papel importante na estrutura e metabolismo.
MICROnutrientes: quantidades mínimas. Funções enzimáticas e estruturais das biomoléculas
Macronutrientes essenciais aos microorganismos
CARBONO: forma o esqueleto das três maiores classes de nutrientes orgânicos (CHO, PTN, LIP)
CARBONO
EM RELAÇÃO AO USO DE CARBONO AS BACTÉRIAS PODEM SER CLASSIFICADAS:
A) AUTÓTROFAS: quando utilizam o carbono inorgânico existente no ambiente, na forma de carbonatos ou CO2 como única fonte de carbono.
B) HETERÓTROFAS: precisam retirar carbono de outras fontes (alimentos, solo) 
Micronutrientes
Ferro, Magnésio, Manganês, Cálcio, Zinco, Potássio, Sódio, Cloro, Cobre, etc
Funções:
Componentes de proteínas (Fe)
Cofatores de enzimas (Mg, Mb, K)
Componentes de estruturas (Ca, presente em um dos envoltórios dos esporos)
Osmoregulador (Na)
Facilitar transporte através da membrana (Na)
Fontes de energia
Para a maioria dos microrganismos a energia é retirada de moléculas químicas (nutrientes, substratos)
Microrganismos que obtém energia de nutrientes orgânicos (Quimiotróficos) devem inicialmente DECOMPOR os nutrientes em compostos que possam ser utilizados para a produção de energia
DEGRADAR, DECOMPOR NUTRIETES  ENERGIA
Produção de energia
Requerimentos de energia:
Síntese dos componentes celulares: parede, membrana, etc.
Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, fosfolipídios
reparos e manutenção da célula
crescimento e multiplicação
acumulação de nutrientes e excreção de produtos indesejáveis
motilidade
Sistemas de armazenamento e transporte de energia (ATP)
Triposfato de adenosina - ATP - ligações elevado teor energético -
Moeda energética celular.
Instável;
Principal molécula transportadora de energia de todas as células
Vias de degradação de nutrientes para produção energia
GLICOSE
Principal fonte de energia para célula
Nos alimentos = carboidratos, polissacarídeos, dissacarídeos, monossacarídeos (glicose)
METABOLISMO DA GLICOSE
As bactérias podem obter energia da glicose através de três processos denominados de:
1. Fermentação
Ácido láctica
Alcoólica
2. Respiração anaeróbia
3. Respiração aeróbia: 3 FASES 
Glicólise
Ciclo de Krebs
Cadeia (sistema) de transporte de elétrons 
Fermentação
Não requer O2 (mas pode ocorrer na presença)
Gera pouco ATP (2), pois muita energia fica nas ligações químicas dos produtos finais (ácido láctico, etanol)
Respiração anaeróbica
Aceptor final de elétrons = subst. inorgânica
nitratos, sulfatos ou carbonatos 
Pseudomonas, Bacillus: NO2
O rendimento energético = 2 moléculas de ATP 
Respiração celular aeróbica 
3 FASES
1. Glicólise: ocorre no citoplasma dos procariotos. Não necessita de O2 para ocorrer. Oxidação da glicose (6C)  ácido pirúvico (3C) = SALDO DE 2 ATP (para cada glicose oxidada)
ÁCIDO PIRÚVIDO
2 a. fase respiração
Fermentação
2. Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico): ocorre no citoplasma. 
Grande armazenamento de energia
Formação total de 6 CO2
 GERA 2 ATP
3. Cadeia respiratória: citoplasma
 
Ao longo da cadeia respiratória ocorre libertação gradual de energia, à medida que os elétrons passam de um transportador para outro. Esta energia libertada vai ser utilizada na síntese de moléculas de ATP (fosforilação oxidativa), a partir de ADP+Pi
 No final da cadeia transportadora, os elétrons são transferidos para um aceitador (aceptor) final - oxigênio, que capta dois prótons H+, formando-se uma molécula de água.
Formação de 6 moléculas de CO2 e de H2O
SALDO DE 38 ATP
Do seu habitat - grande diversidade de
 nichos onde bactérias podem 
 ser encontradas
Dos meios de cultura laboratoriais
 quando se quer estudá-las em 
ambiente controlado
De onde as bactérias captam estes elementos?
APENAS OS NUTRIENTES SERIAM SUFICIENTES PARA PERMITIR QUE UMA CULTURA BACTERIANA CRESCESSE?
CRESCIMENTO MICROBIANO
 (aumento do número de 
células)
Fatores físicos: temperatura, 
pH, pressão osmótica
Fatores químicos: fonte de 
Carbono, N, S, P, 
Oligoelementos, oxigênio
Fatores orgânicos de 
Crescimento (vitamina, aa)
Condições físicas para o cultivo de bactérias
	Temperatura
 	 Oxigênio
	pH
	Atmosfera gasosa
	Pressão 
	Luz
Temperatura
Psicrófilas
Mesófilas
Termófilas
pH
Acidófilo: muitos fungos (pH ótimo em torno de 5 ou inferior), vários gêneros de Archaea.  crescem melhor em valores <5
Neutrófilo : crescem na faixa de pH entre 5 a 8
Alcalinófilo: crescem melhor em valores >5
Oxigênio
 
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Oxigênio
Aeróbios – microrganismos capazes de utilizar o oxigênio molecular, O2. (Ar contém 21% de O2)
Produzem mais energia a partir do uso de nutrientes.
Aeróbios estritos ou obrigatórios: São os microrganismos que necessitam de O2 para sua
 sobrevivência.
Microaerófilos: aeróbias necessitando de O2, mas em concentrações menores do que a encontrada no ar.
Aeróbios facultativos
Podem utilizar o O2 quando disponível, mas na sua ausência, são capazes de continuar seu crescimento através da respiração anaeróbia ou da fermentação.
A eficiência na produção de energia diminui quando o O2 não está disponível.
Exemplo: Escherichia coli
Anaeróbios obrigatórios ou estritos
São microrganismos que não utilizam o O2 para reações de produção de energia.
O2 pode ser um produto danoso 
Exemplo: Gênero Clostridium = tétano e botulismo
Anaeróbios aerotolerantes
Toleram a presença do oxigênio, mas não podem utilizá-lo para seu crescimento.
Fermentam carboidratos produzindo ácido lático.
O acúmulo deste ácido inibe o crescimento da microbiota competitiva aeróbia 
Exemplo: Lactobacillus