AULA 7 - CURVA DE CRESCIMENTO E METABOLISMO

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01/06/2020
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CRESCIMENTO E 
METABOLISMO BACTERIANO
Eliane Melo Brolazo
FATEC CAMPINAS
MICROBIOLOGIA
Crescimento das células: aumento do protoplasma celular pela síntese de 
ácidos nucléicos, proteínas, polissacarídeos e lipídeos; e, absorção de água 
e eletrólitos. Termina na divisão celular.
Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número 
de células (multiplicação) não apenas ao aumento das dimensões celulares.
Crescimento bacteriano
Crescimento bacteriano
▪Taxa de crescimento:
é a variação no de bactérias por unidade de tempo
(em sistema fechado/intervalo de tempo)
▪Tempo de geração:
é o intervalo de tempo que a população leva para duplicar
Ex. E. coli, em condições ótimas de crescimento apresenta 
um tempo de geração médio de 20 minutos, ou seja, a cada 
20 minutos uma nova geração de indivíduos é produzida.
Espécies com alta taxa de crescimento 
tem menores tempos de geração
Curva de crescimento bacteriano dividido em 
4 fases:
Sempre considerando
-se um sistema fechado
(o que não é comum na
Natureza)
Crescimento bacteriano
A
B
Curva de crescimento bacteriano
A) Fase lag –
Ocorre quando as células são transferidas de um meio de 
cultura para outro ou de um ambiente para outro. 
É a fase de ajuste e representa o período necessário 
para adaptação das células ao novo ambiente. 
As células nesta fase aumentam no volume total em quase 
duas ou quatro vezes, mas não se 
dividem.
Crescimento bacteriano
B) Fase log – crescimento exponencial
Células se dividindo a uma taxa geométrica 
constante até atingir um máximo de crescimento. 
Componentes celulares como RNA, proteínas e
polímeros da parede celular estão também aumentando a 
uma taxa constante.
Crescimento bacteriano
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Como as células na fase exponencial estão se dividindo a 
uma taxa máxima, elas são menores em diâmetro 
que as células na fase Lag. 
A fase exponencial chega ao final devido à depleção 
de nutrientes essenciais, diminuição de oxigênio em 
cultura aeróbia ou acúmulo de produtos tóxicos.
Crescimento bacteriano
C) Fase estacionária –
Rápido decréscimo na taxa de divisão celular. 
O número total de células em divisão igual ao número de 
células mortas.
A energia necessária para manter as células na fase 
estacionária é denominada energia de manutenção e
é obtida a partir da degradação de produtos de 
armazenamento celular (glicogênio, amido e lipídeos).
Crescimento bacteriano
D) Fase declínio – no células morrendo é maior que o de 
células duplicando, até que todas as bactérias parem a
duplicação.
As condições se tornam impróprias para o crescimento, 
a velocidade de multiplicação é reduzida e as células 
mortas aumentam em número.
Nesta fase o meio se encontra deficiente em nutrientes 
e rico em substâncias tóxicas produzidas 
pelos próprios microrganismos
Crescimento bacteriano
https://www.youtube.com/watch?v=CfOecDMBrOk
Crescimento bacteriano
METABOLISMO BACTERIANO
Eliane Melo Brolazo 
FATEC CAMPINAS
MICROBIOLOGIA
O crescimento das bactérias é afetado por condições 
físicas e químicas do ambiente.
Principais fatores:
1- Nutrientes
2-temperatura
3- pH
4- Pressão osmótica e presença solutos (NaCl)
5- Tensão oxigênio
6- Luz (microrganismos fotossintéticos/autotróficos)
Fatores ambientais
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https://www.youtube.com/watch?v=CfOecDMBrOk
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1- Elementos essenciais - Macronutrientes
Carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e
fósforo
Carbono: está presente na maioria das substâncias 
que compõem as células (carboidratos, proteínas, ác. nucleicos)
As bactérias podem utilizar o carbono inorgânico 
existente no ambiente (carbonatos ou de CO2) como única 
fonte de carbono. São neste caso chamadas de autotróficas.
Os microrganismos que obrigatoriamente requerem 
uma fonte orgânica de carbono são denominados heterotróficos e 
as principais fontes, são os carboidratos.
Nutrientes
Oxigênio: é requerido na forma molecular como aceptor 
final na cadeia de transporte de elétrons aeróbia. 
Também é elemento importante em várias moléculas 
orgânicas e inorgânicas.
Hidrogênio: como componente muito frequente da matéria orgânica e 
inorgânica, também constitui um elemento comum de todo material 
celular.
Nutrientes
Nitrogênio:
como matéria inorgânica (NH3 , NO3, etc.) ou matéria 
Orgânica ex. aminoácidos, purinas e pirimidinas que compõem as proteínas 
e ácidos nucleicos. Algumas espécies bacterianas são capazes de fixar 
o nitrogênio da atmosfera e deixa-lo em forma disponível para os 
vegetais (ex. Rhizobium)
Enxofre: parte de alguns aminoácidos (cisteína e 
metionina), de vitaminas e grupos prostéticos de várias 
proteínas importantes em reações de óxido-redução.
Pode ser encontrado no ambiente nas formas 
elementar, oxidada e reduzida; estas duas últimas 
aparecem como compostos orgânicos e inorgânicos.
Nutrientes
Fósforo: é encontrado na célula na forma combinada 
a moléculas importantes como os nucleotídeos (ATP, 
CTP, GTP, UTP, TTP) e como fosfato inorgânico
As substâncias fosforiladas podem estar envolvidas 
com o armazenamento de energia (como o ATP) ou atuar 
como reguladoras de processos metabólicos: muitas 
enzimas tornam-se ativas ao serem fosforiladas.
Nutrientes
2- Elementos essenciais – Minerais e Micronutrientes
Os elementos ferro, magnésio, manganês, cálcio, zinco, potássio, 
sódio, cobre, cloro, cobalto, molibdênio, selênio e outros são 
encontrados sempre na forma inorgânica, fazendo parte de 
minerais. 
São necessários ao desenvolvimento microbiano, mas em quantidades 
variáveis, dependendo do elemento e do microrganismo.
Nutrientes
Minerais e micronutrientes funções principais:
- componentes de proteínas, como o ferro que participa da 
composição de várias proteínas enzimáticas ou não, de citocromos, 
etc.;
- cofatores de enzimas, como o magnésio, potássio, molibdênio, etc.
- Componentes de estruturas, como o cálcio, presente em um dos 
envoltórios dos esporos;
Nutrientes
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3- Água: Essencial a qualquer microrganismo, embora as 
necessidades sejam variadas. É o solvente universal, mas sua 
disponibilidade é variável (soluções com açúcares ou sais têm 
menos água disponível).
Aw (atividade de água): 0 a 1
4- Fatores de crescimento:
Vitaminas e outros compostos, necessidade variável de acordo
com a espécie.
Necessidades dependem do repertório enzimático de
cada espécie
Metabolismo bacteriano
Microrganismos HETEROTRÓFICOS necessitam de 
substâncias orgânicas (hidrocarbonetos/carboidratos) como 
fonte de energia e como matéria prima para crescimento.
Substâncias com alto valor energético são aquelas com 
elevado grau de redução, e grande parte das bactérias vai 
obter toda energia de que necessita por oxidação desses 
substratos. 
(oxidação como o ganho de um hidrogênio e redução como a 
perda de um hidrogênio)
Metabolismo bacteriano
As substâncias preferencialmente oxidadas são os 
açúcares, seguidos de proteínas e, mais raramente, as 
gorduras.
A energia é utilizada para o transporte de nutrientes, o
movimento dos flagelos, mas sobretudo para as 
biossínteses (formação de componentes/duplicação 
celular)
Metabolismo bacteriano
Tensão de O2: Extremamente importante no 
desenvolvimento, os microrganismos comportam-se de 
forma distinta, sendo classificados como: 
▪ Aeróbios
▪ Anaeróbios estritos
▪ Facultativos
▪ Microaerófilos (baixas cc de O2)
▪ Anaeróbios Aerotolerantes
Caldo tioglicolato, semi-sólido com gradiente
e indicador de O2
Fatores ambientais
Alguns microrganismos têm metabolismo facultativo, ou 
seja, podem fazer respiração aeróbia ou fermentação, 
dependendo das condições ambientais. 
Outros grupos são estritamente anaeróbios, sendo 
inclusive inibidos ou mortos na presença de oxigênio. 
Metabolismo bacteriano Metabolismo bacteriano
Microrganismos que fazem a chamada respiração 
anaeróbica, na qual o oxigênio é substituído por outro 
receptorinorgânico 
de elétrons.
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Putrefação
Decomposição de compostos nitrogenados (proteínas), 
utilizando-se de substância orgânica como aceptor-doador 
de elétrons. 
É um tipo de fermentação (ocorre sem utilização de 
oxigênio) que produz produtos finais de odor 
desagradável: indol, escatol, ácido sulfídrico, putrecina, 
cadaverina
Metabolismo bacteriano
2-Temperatura: todos os microrganismos apresentam uma 
faixa de temperatura onde se desenvolvem plenamente. 
Nesta faixa de temperatura podemos determinar as 
temperaturas mínima, ótima e máxima, para cada espécie.
Transporte lento (membrana “geli-
ficada”)
Reações enzimáticas
Denaturação proteínas
Fatores ambientais
Temperatura - podem ser classificados em 4 grupos, de 
acordo com os ótimos de temperatura: 
▪ psicrófilos (0 a 20°C, ótimo de ≈ 15°C -Flavobacterium)
▪ mesófilos (12 a 45°C, ótimo 37°C - E. coli)
▪ termófilos (42 a 68°C, ótimo 62°C - Thermococcus)
▪ hipertermófilos (70 a 113°C, ótimo 105°C)
Fatores ambientais 
3-pH: Os ambientes naturais tem uma 
faixa de pH de 5 a 9, o que 
comporta o crescimento de 
diferentes tipos de microrganismos. 
▪ Bactérias - faixa entre 7, com 
algumas acidófilas (Thiobacillus de 
0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e 3,5) e 
outras alcalifílicas (Bacillus e 
Archaea).
▪ Fungos - tendem a ser mais 
acidófilos que bactérias (pH <5).
Fatores ambientais 
4- Pressão osmótica: concentrações de sais (Atividade de água) no meio
Classes de organismos, em relação à salinidade
Halófilos
Halotolerantes
Não halófilos
Fatores ambientais
Atividade de água/agua livre
Teor de umidade define a quantidade de água nos alimentos e ingredientes,
a atividade de água, em termos práticos, é a água do alimento que vai
reagir com microrganismos (e também participar de outras reações, como
as enzimáticas).
Quanto mais elevada for a atividade da água, mais rápido os microrganismos
(como bactérias, leveduras e bolores) serão capazes de crescer;
a importância da Aw está na sua relação com a conservação dos alimentos.
Fatores ambientais
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Três formas de apresentação da água nos alimentos:
• Água livre (disponível ou não ligada);
• Água adsorvida (hidratada);
• Água ligada.
Fonte: https://foodsafetybrazil.org/diferenca-entre-atividade-de-agua-aw-e-
o-teor-de-umidade-nos-alimentos/#prettyphoto[41050]/0/
Fatores ambientais
Para melhorar a estabilidade 
dos alimentos, a água livre 
tem sido reduzida através do 
congelamento, concentração, 
desidratação parcial ou 
adição de açúcar ou sal.
Aw – 0 a 1
Fatores ambientais
Aw – atividade de água entre 
0 e 0,20 indicam que a água 
está fortemente ligada,
de 0,70 a 1,00 indicam que a 
maioria da água encontra-
se livre, sendo esta 
passível de ser utilizada 
em reações químicas, 
enzimáticas e para o 
desenvolvimento de 
microrganismos.
Fatores ambientais
https://www.youtube.com/watch?v=05Fl-hSwCzw
Fatores ambientais
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https://www.youtube.com/watch?v=05Fl-hSwCzw