Fisiologia Bacteriana

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Fisiologia bacteriana
Crescimento celular e divisão binária
Crescimento é definido como o aumento do numero de células. Bactérias tem tempo de vida finito e as espécies são mantidas como resultado do crescimento contínuo da sua população.
O crescimento bacteriano depende de um grande numero de reações celulares de vários tipos – algumas transformam energia, outras sintetizam moléculas, etc. Entretanto, as principais são as reações de polimerização, que formam macromoléculas a partir de monômeros. Enquanto as macromoléculas se acumulam na célula, vão sendo formadas novas estruturas (ex: parede celular, membrana plasmática, flagelos, etc.). A célula é distendida progressivamente e eventualmente uma nova célula emerge – processo chamado divisão binária. A divisão ocorre com ajuda de um septo, caracterizado pela invaginação da membrana plasmática e da parede celular em lados opostos. A formação do septo continua até que duas células filhas são separadas.
Quando uma célula forma duas células filhas, se diz que ocorreu uma geração, e o tempo requerido para este processo chama-se tempo de geração. Numa geração, todos os componentes celulares crescem proporcionalmente, e a célula é dita estar em crescimento balanceado.
Cada célula filha recebe cromossomos, ribossomos, macromoléculas, monômeros, íons e etc, suficientes para existirem como célula independente.
Ciclo de crescimento bacteriano
Fase Lag
Quando uma cultura microbiana é inoculada em meio fresco, o crescimento só começa após certo período de tempo. Este período de tempo é chamado fase lag. O intervalo varia de acordo com o tipo de cultura inoculada e as condições de crescimento.
Isto ocorre por que as células estão depletas de vários constituintes essenciais, e há biosíntese dos mesmos requer tempo.
Também ocorre em células que foram lesadas, pois é o tempo requerido para reparo dos danos.
Fase Exponencial
Caracterizada pela presença de células no estado mais sadio. A taxa de crescimento varia com as condições ambientais (ex: temperatura, abundância de nutrientes, etc.) e características da espécie.
Fase Estacionária
Ocorre após nutrientes essenciais serem depletados e produtos eliminados pelas bactérias se acumulam e inibem o crescimento. Não há alteração efetiva na taxa de crescimento, que permanece em 0. Apesar da população não crescer, as células não obrigatoriamente morreram – na verdade, algumas células ainda se dividem, ao passo que outras morrem, e, portanto, não há crescimento efetivo da população – fenômeno chamado crescimento críptico.
Fase de morte
Trata-se de uma fase exponencial, ainda que muito mais lenta que o crescimento exponencial. Eventualmente, as células morrerão (acompanhadas ou não por lise).
Fatores que afetam o crescimento bacteriano
Além de pressão e radiação, quatro fatores principais afetam o crescimento bacteriano:
Temperatura: 
É o fator mais importante. A temperaturas muito baixas ou muito altas, os organismos morrem.
A temperatura afeta o crescimento de duas formas opostas – a princípio, a elevação de temperatura aumenta a velocidade das reações enzimáticas e químicas, acelerando o crescimento. Entretanto, a partir de certa temperatura, componentes celulares podem sofrer danos irreversíveis. A partir deste ponto, as funções celulares caem a zero.
Portanto, foram estabelecidas temperaturas cardinais para cada micro-organismo:
Mínimo: temperatura mínima para que haja função celular. Abaixo deste, crescimento não é possível.
Ótimo: temperatura na qual a taxa de crescimento é a maior. A partir daí, a taxa de crescimento decai.
Máximo: Temperatura máxima para que haja função celular. Acima desta, o crescimento cessa. Reflete a desnaturação de componentes essenciais celulares.
Os organismos podem ser classificados de acordo com o ótimo das suas temperaturas cardinais. De ótimo mais frio para ótimo mais quente, são: psicrófilos psicrotolerantes mesófilos termófilos hipertermófilos.
pH
Todo organismo tem uma variação (normalmente 2 a 3 pontos) de pH na qual crescimento é possível. Poucas espécies sobrevivem a pH abaixo de 3 e acima de 9.
Acidofílicos: são aqueles organismos que crescem melhor a pH ácido (abaixo de 5.5), alguns vivendo a pHs relativamente baixos, outro vivendo a pHs muito baixos. A maioria não cresce a pH 7 – normalmente, sua membrana plasmática é desestabilizada e há lise celular.
Neutrófílicos: são aqueles organismos que crescem melhor a pH perto de neutro (entre 5.5 e 7.9).
Alcalinifílicos: são aqueles organismos que crescem melhor a pH básico (acima de 7.9).
O pH intracelular de qualquer bactéria, seja ela acidofílica, neutrofílica ou alcalinifílica, normalmente, permanece perto da neutralidade, prevenindo a destruição das macromoléculas intracelulares. Entretanto, os acidofílicos tem pH intracelular levemente ácido, e os alcalinifílicos tem pH intracelular levemente básicos – ambos, normalmente, mantidos entre 6 e 8.
Osmolaridade
A disponibilidade de água é fator importante para o crescimento das bactérias. Não depende só do conteúdo absoluto de água, mas da concentração de solutos também. Solutos dissolvidos tem alta afinidade por água, o que torna água associada a solutos menos disponível às bactérias. A disponibilidade de água é expressa por Atividade de Àgua.
O citoplasma bacteriano, normalmente, tem maior concentração de solutos que o ambiente, portanto, a água tende a se difundir para a célula, e a célula é dita estar em balanço positivo de água. Contudo, quando a célula se depara com um ambiente com concentrações que excedem à do citoplasma, água fluirá para fora da célula, implicando na impossibilidade de crescimento da célula.
Os organismos podem ser classificados de acordo com a sua necessidade de atividade de água:
Não-halófilos: requerem praticamente ausência de solutos para crescer.
Halotolerantes: toleram certas reduções de atividade de água, mas crescem melhor na ausência de solutos excessivos.
Halófilos: requerem certa quantidade de NaCl para crescer.
Halófilos extremos/Osmófilos: capazes de crescer em ambientes altamente salinos/riquíssimos em açúcar – ambos crescem em ambientes altamente secos.
Xerófilos: vivem em ambientes sem água, tolerando certa quantidade de água.
Quando bactérias vivem em ambientes que possuem mais soluto do que elas podem aguentar, elas buscam capturar água pelo acréscimo de concentração de solutos compatíveis dentro da célula, que posteriormente atrairão água por osmose. Os solutos compatíveis podem ser biosintetizados ou transportados do meio externo para a célula. Os solutos compatíveis não devem ter ação inibitória a componentes essenciais intracelulares, e normalmente são substancias muito solúveis em água (ex: álcool, açucares, etc.)
Oxigenação
Nem todo micro-organismo requer O² para sobreviver – na verdade, alguns precisam de total ausência de oxigênio para sobreviver.
Anaeróbios obrigatórios: são inibidos ou até mortos na presença de O².
Anaeróbios aerotolerantes: não usam O² mas podem sobreviver e crescer na sua presença.
Microaerófilos: São aeróbios que só podem usar o O² em concentrações menores que a atmosférica (condições microóxicas).Possuem capacidade limitada para respirar O² ou possuem moléculas sensíveis a radicais livres.
Aeróbios facultativos: Em ambientes apropriados, podem crescer tanto em condições óxicas como anóxicas.
Aeróbios: crescem a oxigenação atmosférica e respiram O² no metabolismo. Alguns até toleram concentrações exacerbadas de oxigênio. (condições hiperbáricas).