Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
Crescimento Microbiano Prof.: Daniela Pontes Roteiro • Considerações gerais; • Curva de crescimento; • Fatores físicos que influenciam o crescimento bacteriano; • Nutrientes utilizados por bactérias; • Classificação, composição química e preparação de meios de cultura. CONSIDERAÇÕES GERAIS Considerações Gerais • O crescimento em bactérias é frequentemente considerado em dois níveis: - individual, - populacional. Considerações Gerais • O crescimento individual de uma bactéria requer observações cuidadosas porque o processo pode ser rápido e as condições necessárias para a medida podem interferir com o crescimento. • Apesar de o aumento em tamanho ser uma característica de crescimento, não é uma condição suficiente. Por exemplo, uma célula acumulando substâncias de reserva não está crescendo. O crescimento é um somatório dos processos metabólicos progressivos, que normalmente conduz à divisão (reprodução)com concomitante produção de duas células-filhas a partir de uma. Considerações Gerais • A grande maioria das bactérias divide-se dando origem a duas células-filhas iguais (divisão binária). • Algumas espécies formam brotos que crescem até atingir o tamanho da célula-mãe e, então, destacam-se. • As bactérias apresentam-se sob diversas formas: esférica, cilíndrica, espiralada. Deve-se considerar o crescimento nas três dimensões: - comprimento, - largura, - altura. Considerações Gerais • O termo tamanho adulto é usado para significar o tamanho da bactéria na hora da sua divisão. É característico para cada espécie. • A idade da bactéria é o espaço de tempo entre uma fissão que a originou e a divisão que a duplicará. • O tamanho de uma bactéria é influenciado por fatores hereditários e ambientais. Considerações Gerais • Os fatores necessários para o crescimento microbiano podem ser divididos em duas categorias principais: - Físicos: temperatura, pH e pressão osmótica. - Químicos: fontes de carbono e nitrogênio, enxofre, fósforo, oligoelementos, oxigênio e fatores orgânicos de crescimento. CURVA DE CRESCIMENTO Curva de Crescimento • Os estudos de crescimento são feitos essencialmente em meios de cultura líquidos, embora as bactérias desenvolvam-se bem em meios sólidos. • Quando uma determinada bactéria é semeada num meio líquido de composição apropriada e incubada em temperatura adequada, o seu crescimento segue uma curva definida e característica: Curva de Crescimento • A curva de crescimento pode ser dividida em quatro fases: Fase de lag: durante a qual praticamente não ocorre divisão celular. Curva de Crescimento • A curva de crescimento pode ser dividida em quatro fases: Fase logarítmica: na qual ocorre divisão regular numa velocidade máxima e constante. * Fatores responsáveis pelo final da fase: limitação de nutrientes, acúmulo de metabólitos tóxicos e ausência de O2. Curva de Crescimento • A curva de crescimento pode ser dividida em quatro fases: Fase estacionária: durante a qual a velocidade de multiplicação diminui gradualmente, até que se anule. * O número de bactérias presentes, por unidade de volume, permanece constante por um tempo determinado (o número de bactérias que se forma, contrabalança com o número das que estão morrendo. Curva de Crescimento • A curva de crescimento pode ser dividida em quatro fases: Fase de declínio: em que os microrganismos gradualmente diminuem em número até que a cultura se torne estéril, ou seja, todos os microrganismos morrem. FATORES FÍSICOS QUE INFLUENCIAM O CRESCIMENTO BACTERIANO Fatores Físicos • Temperatura • pH • Pressão osmótica Temperatura • Classificação quanto às variações na temperatura de crescimento: - Psicrófilos: crescem em baixas temperaturas (0°C). - Mesófilos: crescem em temperaturas moderadas (25- 40°C). - Termófilos: crescem em altas temperaturas (50-60°C). Temperatura • Cada espécie bacteriana cresce a uma temperatura específica mínima, ótima e máxima: - Temperatura mínima de crescimento: a menor temperatura em que a espécie é capaz de crescer. - Temperatura ótima de crescimento: aquela em que a espécie apresenta o melhor crescimento. - Temperatura máxima de crescimento: a temperatura mais alta em que ainda é possível haver crescimento. Temperatura Curvas de crescimento características de diferentes microrganismos em resposta à variação na temperatura. O crescimento ótimo (reprodução mais rápida) é representado pela parte superior da curva. Observe que as velocidades de reprodução decrescem rapidamente quando a temperatura está pouco acima do ótimo. Nas variações extremas da temperatura, a velocidade de reprodução é muito menor que na temperatura ótima. (Hipertermófilos ou termófilos extremos) Temperatura • A refrigeração é o método mais utilizado para preservação de alimentos e tem como base o fato de a velocidade de reprodução dos microrganismos diminuir em baixas temperaturas. Temperatura • Curiosidade: A temperatura mais alta conhecida em que foi observado crescimento bacteriano é de cerca de 110°C, encontrada nas profundezas dos oceanos em regiões hidrotermais. (A grande pressão encontrada nas profundezas dos oceanos impede que a água ferva mesmo quando a temperatura se encontra acima de 100°C.) pH • A maioria das bactérias cresce melhor dentro de variações pequenas de pH sempre perto da neutralidade, entre 6,5 e 7,5. • Poucas bactérias são capazes de crescer em pH ácido como pH 4,0. No entanto, as bactérias acidófilas apresentam alto grau de tolerância à acidez. • Os bolores e leveduras mostram maior tolerância ao pH. Faixa aproximada de pH de crescimento de alguns microrganismos encontrados em alimentos. Pressão Osmótica • Revisão: Osmose O princípio da osmose. (a) Situação no início de um experimento com pressão osmótica. As moléculas de água começam a se mover do becker para o saco, no sentido do gradiente de concentração. (b) Situação em equilíbrio. A pressão osmótica exercida pela solução no saco empurra as moléculas de água do saco para o becker, para equilibrar a velocidade de entrada de água no saco. A altura da solução no tubo de vidro em equilíbrio é uma medida da pressão osmótica. Pressão Osmótica • Revisão: Osmose O princípio da osmose. (c)-(e) Os efeitos de várias soluções sobre as células bacterianas. Pressão Osmótica • Definição: pressão necessária para impedir o movimento de água pura (água sem solutos) para uma solução contendo alguns solutos. • Importância da água para os microrganismos: - Retiram da água a maioria dos seus nutrientes solúveis; - Necessitam dela para seu crescimento; - Seu conteúdo celular é composto de aproximadamente 80-90% de água. • A água presente dentro da célula pode ser removida por elevação na pressão osmótica. Pressão Osmótica Importância da plasmólise: Inibição do crescimento no momento em que a membrana plasmática se separa da PC A adição de sais (ou outros solutos) em uma solução, com consequente aumento da pressão osmótica, pode ser utilizada na preservação de alimentos. Pressão Osmótica • Halofíticos extremos: são bem adaptados às altas concentrações de sais. • Halofíticos obrigatórios: as altas concentrações de sais são obrigatórias ao seu crescimento (ex.: microrganismos que vivem no Mar Morto necessitam de aproximadamente 30% de sais para crescerem). • Halofíticos facultativos: não necessitam de altas concentrações salinas para crescerem. São mais comuns. (Crescem em concentrações de até 2% de sais e algumas espécies até 15%.) Pressão Osmótica Observações: • A maioria dos microrganismos deve crescer em um meio que contenha quase que somente água. Ex.: utiliza-se 1,5% de ágar para solidificar o meio de cultivo; quando se utilizam concentrações maiores, pode haver inibição do crescimento de algumas bactérias. • Se a pressão osmótica estiver especialmente baixa (em água destilada, por ex.), a água tende a entrar na célula ao invés de sair dela. Lise celular (em microrganismos com PC relativamente fraca). NUTRIENTES UTILIZADOS POR BACTÉRIAS Nutrição • A análise das estruturas bacterianas revela que sua arquitetura é formada por diferentes macromoléculas, constituídas de distintas unidades. Por estes dados, pode-se constatar a predominância das macromoléculas, em particular de proteínas e ácidos nucleicos. Nutrição • Os precursores das macromoléculas podem ser retirados do meio ambiente ou ser sintetizados pelas bactérias a partir de compostos ainda mais simples. • Nutrientes: substâncias ou elementos retirados do ambiente e usados para construir novos componentes celulares. • Classes de nutrientes: - Macronutrientes: necessários em grandes quantidades. - Micronutrientes: necessários em menor quantidade. Macronutrientes • Carbono • Oxigênio • Hidrogênio • Nitrogênio • Enxofre Micronutrientes (Oligoelementos ou Elementos Traços) • Magnésio • Potássio • Fósforo • Ferro • Cálcio • Zinco • Selênio CLASSIFICAÇÃO, COMPOSIÇÃO QUÍMICA E PREPARAÇÃO DE MEIOS DE CULTURA Definições • Meio de cultura: material nutriente preparado no laboratório para o crescimento de microrganismos. * Também conhecido como meio artificial ou meio sintético. • Inóculo: quando microrganismos são colocados em um meio de cultura para iniciar o crescimento. • Cultura: microrganismos que crescem e se multiplicam no meio de cultura. Meio de Cultura • Algumas bactérias podem crescer normalmente em qualquer meio de cultura, outras necessitam de meios especiais e existem as que não são capazes de crescer em nenhum meio de cultura já desenvolvido (Mycobacterium leprae). • Para permitir o crescimento, o meio deverá conter uma fonte de energia, bem como fontes de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo e todos os fatores orgânicos de crescimento que o organismo não é capaz de sintetizar. Meio de Cultura Requisitos necessários ao meio de cultura: • Deverá conter os nutrientes corretos para que o microrganismo de interesse possa crescer; • Deverá conter a quantidade de água necessária, o pH ajustado e a quantidade específica de oxigênio ou sua ausência; • O meio deverá inicialmente ser estéril; • A cultura deverá ser incubada na temperatura adequada para seu crescimento. Meio de Cultura • Agar: agente solidificante. - Polissacarídeo complexo obtido a partir de algas marinhas. - Se liquefaz a uma temperatura de 100°C e permanece líquido até que a temperatura diminua até aproximadamente 40°C. - Para utilização em laboratório, é mantido em banho- maria a 50°C. Meio de Cultura Classificação: • Meio quimicamente definido • Meio complexo • Meio enriquecido • Meio seletivo • Meio diferencial • Meio sólido ou líquido Quanto à composição Meio de Cultura Classificação quanto ao estado sólido: • Líquido: são acondicionados em tubos de ensaio. * Também conhecidos como caldos. • Sólido: preparado adicionando-se ágar ao meio líquido e posterior colocação em tubos de ensaio ou placas de Petri, onde o meio se solidifica. * As bactérias crescem na superfície do meio. Meio de Cultura • Meio quimicamente definido: onde todos os constituintes são conhecidos. * É preparado no laboratório pela adição de determinada quantidade, em gramas, de cada um dos componentes (p. ex., carboidratos, aminoácidos, sais). Meio de Cultura • Meio complexo: aquele no qual a exata constituição não é conhecida. * Contêm extratos moídos ou digeridos de órgãos animais (p.ex., corações, fígados, cérebros), peixes, leveduras, e vegetais que fornecem os nutrientes, as vitaminas e os minerais necessários. Meio de Cultura • Meio enriquecido: caldo ou meio sólido contendo um grande suprimento de nutrientes que promove o crescimento dos microrganismos fastidiosos. * Microrganismos fastidiosos: possuem exigências nutricionais complexas. * Ex.: ágar-sangue (ágar nutriente + 5% de eritrócitos de carneiro) e ágar-chocolate (ágar nutriente + hemoglobina em pó). Meio de Cultura • Meio seletivo: contém inibidores adicionados que tornam inviável o crescimento de certos microrganismos, sem inibir o crescimento do microrganismo que está sendo pesquisado. * Ex.: ágar MacConkey (inibe o crescimento de bactérias G+, selecionando, assim, as G-). Meio de Cultura • Meio diferencial: permite a distinção dos microrganismos que crescem nele. * Exemplos: - ágar MacConkey (diferencia as bactérias G- fermentadoras das não fermentadoras de lactose). - ágar-sangue (determina o tipo de hemólise que a bactéria isolada produz). Os vários tipos de meio (enriquecido, seletivo, diferencial) não são mutuamente exclusivos. Por exemplo, o ágar-sangue é tanto um meio enriquecido como diferencial, o ágar MacConkey é seletivo e diferencial. Bibliografia • TRABULSI, L. R.; ALTERTHUM, F. Microbiologia. 5ª ed. São Paulo: Atheneu, 2008. • TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2005. • BARBOSA, H. R.; TORRES, B. B. Microbiologia Básica. São Paulo: Editora Atheneu, 2005. • ENGELKIRK, P. G.; DUBEN-ENGELKIRK, J. Burton, Microbiologia para as ciências da saúde. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
Compartilhar