Crescimento microbiano

Prévia do material em texto

Crescimento e controle do crescimento microbiano
Prof. Dr. Paulo Henrique r. Martins
Crescimento microbiano
Quando falamos em crescimento microbiano, estamos nos referindo ao número de células, não ao tamanho delas. 
Os microrganismos que crescem estão aumentando em número e se acumulando em colônias (grupos de células que podem ser visualizados sem a utilização se um microscópio) de centenas ou milhares de células ou populações de bilhões de células.
As populações microbianas podem ficar muito grandes em um espaço de tempo muito curto.
Crescimento microbiano
Os fatores necessários para o crescimento microbiano podem ser divididos em duas categorias principais: físicos e químicos. 
Os fatores físicos incluem temperatura, pH e pressão osmótica. 
Os fatores químicos incluem fontes de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo, oxigênio, elementos traços e fatores orgânicos de crescimento.
Fatores físicos
Temperatura
A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres humanos. 
Contudo, certas bactérias são capazes de crescer em extremos de temperatura que certamente impediriam a sobrevivência de quase todos os organismos eucarióticos.
Os microrganismos são classificados em três grupos principais com base em sua faixa preferida de temperatura: em PSICRÓFILOS (crescem em baixas temperaturas), MESÓFILOS (crescem em temperaturas moderadas) e TERMÓFILOS (crescem em altas temperaturas).
Fatores físicos
Temperatura
Cada espécie bacteriana cresce a uma temperatura mínima, ótima e máxima específica. 
A TEMPERATURA MÍNIMA de crescimento é a menor temperatura na qual a espécie pode crescer. 
A TEMPERATURA ÓTIMA de crescimento é a temperatura na qual a espécie cresce melhor. 
A TEMPERATURA MÁXIMA de crescimento é a maior temperatura na qual o crescimento é possível.
Fatores físicos
Temperatura
Fatores físicos
Temperatura
As baixas temperaturas reduzem as velocidades de reprodução microbiana, sendo esse o princípio básico da refrigeração.
Embora os microrganismos sobrevivam mesmo em temperaturas próximas do congelamento eles gradualmente diminuem seu número. 
Algumas espécies diminuem mais rapidamente que outras.
Fatores físicos
pH
pH se refere à acidez ou alcalinidade de uma solução. A maioria das bactérias cresce melhor em uma faixa estreita de pH perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5. Poucas bactérias crescem em um pH ácido abaixo de 4.
Fatores físicos
pH
Fatores físicos
Pressão Osmótica
Os microrganismos obtêm a maioria dos seus nutrientes da água presente no seu meio ambiente. 
 Portanto, eles requerem água para seu crescimento, sendo que sua composição é de 80 a 90% de água. 
Pressões osmóticas elevadas têm como efeito remover a água necessária para a célula.
Fatores físicos
Pressão Osmótica
A alta concentração de solutos – solução hipertônica – causa a plasmólise ou encolhimento da célula, inibindo o crescimento.
Alguns organismos chamados halófilos extremos necessitam de aproximadamente 30% de sal para crescerem.
Fatores Físicos
Pressão Osmótica
A alta concentração de solutos – solução hipertônica – causa a plasmólise ou encolhimento da célula, inibindo o crescimento.
Alguns organismos chamados halófilos extremos necessitam de aproximadamente 30% de sal para crescerem.
		Os microrganismos que tem necessidades específicas de NaCl para seu crescimento ótimo podem ser :
	halófilos discretos: [ ] baixas – 1 a 6%
	halófilos moderados: [ ] moderadas – 6 a 15%
	halófilos extremos: [ ] altas – 15 a 30%
Fatores químicos
Carbono
É o esqueleto estrutural da matéria viva; ele é necessário para todos os compostos orgânicos que constituem uma célula viva.
Nitrogênio, enxofre e fósforo
A síntese de proteínas requer quantidades consideráveis de nitrogênio e enxofre;
A síntese de DNA e RNA também requer nitrogênio e algum fósforo, assim como para a síntese de ATP;
O nitrogênio é utilizado para formar o grupo animo dos aminoácidos das proteínas;
O enxofre é utilizado para sintetizar aminoácidos contendo enxofre e vitaminas (tiamina e biotina)
Fatores químicos
Oxigênio
Fatores químicos
Água
Representa 85% de uma bactéria
Faz termorregulação  mantém a temperatura constante
Mantém a pressão osmótica
Nutrientes precisam estar dissolvidos em água para serem absorvidos
Bactérias álcool-ácido resistentes resistem à dessecação  parede lipídica espessa impede saída de água, podendo ser transmitida pelo ar.
Meios de Cultura
Conjunto de substâncias, formuladas de maneira adequada, capazes de promover o crescimento bacteriano em condições de laboratório.
Fonte de carbono e nitrogênio
Fonte de energia
Sais minerais
Fatores de crescimento
Condições físicas
Esterilização
Meios de Cultura
De acordo com o conteúdo químico:
Meio enriquecido: Caldo BHI e Caldo tetrationato
Meio de transporte: Meio Stuart, Meio Cary-blair
Meio seletivo: Agar manitol e Agar SS
Meio diferencial: McConkey
Meio indicador: Agar citrato de Simmons
De acordo com o estado físico:
Liquido
Sólido
Semi-sólido
Meios de Cultura
Ágar macconkey
Ágar cled
chromagar
Metabolismo Microbiano
Glicose
Ácido Pirúvico
Ácido Acético Acido succínico Álcool Etílico CO2 e H2
Fermentação
Ácido-mista
Ácido Lático
Streptococcus Lactobacillus Bacillus
Ácido Butírico Butanol Acetona
Clostridium
Escherichia Samonella
Álcool Etílico e CO2
Saccharomyces (Levedura)
Butanodiol
CO2
Klebisiella Enterobacter
Crescimento microbiano
Taxa de crescimento: variação de número de células ou da massa celular por unidade de tempo
Geração: intervalo em que uma célula origina duas novas
Tempo de geração: intervalo de tempo em que uma célula origina duas novas células ou tempo necessário para uma população dobrar de número
20 gerações (~7 horas), 1 célula torna-se em > 1 milhão de células!
Crescimento microbiano
Crescimento microbiano
Fase LAG
Pouca ou ausência de divisão celular
Síntese enzimática e de moléculas variadas
Pode ser curta ou longa, dependendo das condições fisiológicas do inóculo
Aumenta na quantidade de proteínas, no peso seco e no tamanho celular.
Crescimento microbiano
Fase Exponencial ou Log
Crescimento exponencial das células
Tempo de	Geração constante - linha reta no gráfico.
Fase que as células estão mais “saudáveis”
Taxa de crescimento exponencial de uma população pode ser influenciada pelas condições de cultivo, por exemplo.
Crescimento microbiano
Fase Estacionária
Síntese de vários metabólitos secundários (antibióticos e algumas enzimas). Também pode ocorrer a
Causas: esgotamento de nutrientes essenciais, acúmulo de produtos de excreção em concentrações inibitórias, alterações no pH
Crescimento microbiano
Morte ou declínio
Número de células mortas excede o de células vivas
Na maioria dos casos, a taxa de morte é inferior à taxa de crescimento exponencial
 A contagem total permanece relativamente constante, enquanto a de viáveis cai lentamente.
Em alguns casos há a lise celular.
Para refletir