crescimento bacteriano

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Crescimento Bacteriano 
 
 
Fatores necessários para o crescimento 
 
 ​Fatores físicos  
 
● temperatura - temperatura mínima é a menor temperatura que a espécie 
pode crescer; a ótima é a que a espécie cresce melhor; já a máxima é a maior 
temperatura que o crescimento ocorre. São 4 tipos: 
❖ psicrófilos - gostam de frio - deterioração de alimentos em baixa 
temperatura (refrigeradores). 
❖ mesófilos - gostam de temperaturas moderadas - maioria dos 
deteriorantes e patogênicos. 
❖ termófilos - gostam de calor - não são problema de saúde pública e são 
importantes em pilhas de compostagem orgânica. 
❖ hipertermófilos ou termófilos extremos - membros das arqueia com 
temperatura ótima de 80°C ou mais - geralmente vivem atividades 
vulcânicas; o enxofre normalmente é importante para sua atividade 
metabólica. 
 
● pH - geralmente é próximo de 6,5 e 7,5. Poucas bactérias crescem em pH 
ácido e as que crescem são a ​acidófilas​. 
 
 
❖ neutralização: tampões químicos para manter o pH adequado. Ex: 
peptonas, aminoácidos e sais de fosfato (vantagem de tamponar na 
faixa de pH da maioria das bactérias). 
● pressão osmótica ​- importante para obtenção dos nutrientes 
adequadamente. 
❖ halófilos extremos: suportam alta concentração de sais. 
❖ halófilos obrigatórios: necessitam de altas concentrações de sais. 
❖ halófilos facultativos: suportam até 15% de sais no meio. 
OBS: a maioria dos microrganismos cresce em m 
eios com poucos sais. 
OBS: ​meio hipotônico ​= água entra na célula - nutrição eficiente ; ​meio isotônico ​= 
quase sem movimento da água - nutrição ruim; ​meio hipertônico = água sai da célula 
- plasmólise. 
 
 ​Fatores químicos 
 
● Carbono - um dos fatores mais importantes, é o esqueleto estrutural da 
matéria viva. 
❖ quimioheterotróficos: carbono pela fonte de energia – materiais 
orgânicos como proteínas, carboidratos e lipídeos. 
❖ quimioautotróficos e os fotoautotróficos: carbono pelo CO2. 
● Nitrogênio, enxofre e fósforo:​ sintetize do material celular. Exemplos: 
❖ síntese proteica: nitrogênio e enxofre. 
❖ síntese de DNA e RNA: nitrogênio e fósforo. 
❖ síntese de ATP: nitrogênio e fósforo. 
● Utilização do nitrogênio: forma o grupo amino dos aminoácidos das 
proteínas. 
● Utilização do enxofre: sintetiza aminoácidos com enxofre e vitaminas, como a 
tiamina e a biotina. 
 
 
● Utilização do fósforo: síntese de ácidos nucléicos e de fosfolipídeos das 
membranas celulares. 
● Utilização do potássio, magnésio e cálcio: utiliza como cofator para reações 
enzimáticas. 
● Elementos-traço - elementos minerais usados em pequenas quantidades 
(ferro, cobre, molibdênio e zinco) - função nas enzimas, geralmente como 
cofatores. 
● Oxigênio​ - O2 para metabolismo. 
❖ aeróbios obrigatórios: ​O2 para viver. 
❖ anaeróbios facultativos​: podem crescer sem O2, com fermentação ou 
respiração anaeróbia, mas usa O2 se presente. Mas, produz menos 
energia com O2. Exemplo: Escherichia coli, no trato intestinal de seres 
humanos. 
❖ anaeróbios obrigatórios​: só crescem sem O2. Exemplo: Clostridium, 
que causam tétano e botulismo. 
❖ anaeróbios aerotolerantes: não precisam do O2, mas o suportam, por 
causa da SOD (superóxido dismutase), enzima neutralizante das formas 
tóxicas de oxigênio = conversão em oxigênio molecular (O2) e peróxido 
de hidrogênio (H2O2). 
OBS: essas bactérias podem fermentar carboidrato em ácido láctico e, na medida 
que o ácido láctico acumula, o crescimento dos aeróbios é inibido e há um nicho 
ecológico favorável para os produtores de ácido láctico. 
❖ bactérias microaerófilas: ​precisam de O2, mas só crescem com pouco 
O2 (menos que no ar), pois são sensíveis aos radicais superóxidos e 
peróxidos quando tem mais O2. 
 
OBS: os tipos de oxigênio tóxicos são essenciais para a defesa do corpo contra 
patógenos na ​fagocitose​. Pois, os patógenos são mortos pela exposição ao oxigênio 
singleto, aos radicais superóxidos, aos ânions peróxidos de hidrogênio, e aos radicais 
hidroxila. 
 
 
 
 
 ​Fatores de crescimento orgânicos 
 
● compostos orgânicos essenciais não sintetizados pelo organismo, obtidos do 
ambiente. Ex: para os seres humanos são as vitaminas. 
● bactérias: certas enzimas para síntese de vitaminas, aminoácidos, purinas e ou 
pirimidinas. 
 
Biofilmes  
 
Comunidades de bactérias aderidas a uma superfície e envolvidas por uma capa 
fina e viscosa; formam um sistema biológico. Informações importantes: 
● comunicação química = coordenação de atividades. 
● fixadas em superfícies (pedras, dentes ou membrana mucosa). 
● uma ou várias espécies juntas. 
● forma também de serpentinas filamentosa, em fluxos de correntes rápidas. 
 
 
● compartilhamento de nutrientes e proteção contra fatores como dessecações, 
antibióticos e sistema imune. 
● facilidade em transferir informações genéticas (conjugação). 
● camada superficial com pilares que se estendem até 200 m acima. 
● trabalham em cooperação = desenvolvem tarefas complexas. 
● problema em canos e tubulações = o acúmulo impede a circulação. 
● maior resistência aos microbicidas e são 70% das infecções bacterianas. 
● prevenção: antimicrobianos sobre as superfícies que os biofilmes se formam. 
● lactoferrina: inibe a formação de biofilme e está em muitas secreções 
humanas. 
 
Meio de cultura 
 
É a nutrição preparada para o crescimento de microrganismos em laboratório. 
Informações importantes: 
● microrganismos que iniciam o crescimento: ​inóculos​. 
● micróbios que crescem e se multiplicam em culturas: ​cultura​. 
● Critérios que o meio de cultura deve ter: 
❖ nutrientes adequados. 
❖ quantidade suficiente de água, pH e nível de oxigênio adequados. 
❖ meio estéril – inicialmente sem microrganismos vivos – para haver só 
os microorganismos introduzidos e sua descendência. 
❖ incubação em temperatura apropriada. 
 
 ​Meio quimicamente definido 
 
● a composição exata é conhecida. 
● organismos que precisam de muitos fatores de crescimento = ​fastidiosos​. 
Exemplo: os Lactobacillus: 
 
 
○ o meio é preparado com todos os fatores de crescimento da bactéria, 
exceto a vitamina a ser testada. 
○ o meio, a substância a ser testada e a bactéria são combinados, e o 
crescimento da bactéria é mensurado. 
○ o crescimento, refletido pela quantidade de ácido láctico produzida, é 
proporcional à quantidade de vitamina na substância testada. 
○ maior quantidade de ácido láctico = mais células de Lactobacillus 
foram capazes de crescer, logo há maior quantidade de vitamina. 
 
 ​Meio complexo 
 
● para trabalhos experimentais em laboratório ou para bactérias autotróficas. 
● A composição química exata varia de acordo com o lote. 
● as necessidades de energia, carbono, nitrogênio e enxofre são fornecidas 
pelas proteínas. Como? 
❖ redução das proteínas à cadeias curtas, ​peptonas​, pela digestão por 
ácidos ou enzimas. 
❖ os fragmentos pequenos solúveis são digeridos pelas bactérias. 
● Vitaminas e outros fatores orgânicos ocorrem por extratos de carne ou de 
levedura. Como? 
❖ vitaminas solúveis e minerais das carnes/leveduras são dissolvidos na 
água, que é evaporada para concentrar esses fatores. 
● meio complexo na forma líquida = ​caldo nutriente​. 
● ágar é adicionado = ​ágar nutriente​. 
 
Meios e métodos para o crescimento​ ​anaeróbio 
 
● cultura de bactérias anaeróbias = podem ser destruídas pelooxigênio = meio 
especial = ​meio redutor​. 
 
 
● composição do meio = tioglicolato de sódio, para eliminar o O2 dissolvido. 
● aquecimento rápido antes da utilizaçãop ara eliminar o oxigênio absorvido. 
● utilização de placas de petri: cada placa individual se transforma em uma 
câmara anaeróbia: 
❖ pela ação da enzima oxidase, que combina oxigênio com hidrogênio, 
tirando o oxigênio enquanto forma água. 
● câmara anaeróbia: preenchimento com gases inertes (nitrogênio, hidrogênio e 
gás carbônico); equipada com sistemas de transferência para introduzir as 
culturas e os materiais. 
 
 ​Técnicas especiais de cultura 
 
● micróbios que crescem melhor em altas concentrações de CO2 = ​capnofílicos​. 
● biossegurança de nível 4 = muito perigosos (ebola). 
○ laboratórios de nível 4, BSL-4 = “zonas quentes”. 
○ laboratório selado dentro de uma construção maior e com atmosfera 
de pressão negativa, para os aerossóis com os patógenos não 
escaparem; entradas e saídas de ar filtradas com alta eficiência. 
○ materiais residuais desinfetados e equipe com “roupas espaciais”, 
conectadas a suprimento de ar. 
● biossegurança 1, BSL-1 = menos perigosos (aula de microbiologia). 
● biossegurança 2, BSL-2 = risco moderado de infecção (...) - bancadas abertas, 
luvas apropriadas, avental e proteção para rosto e olhos. 
● biossegurança 3, BSL-3 = patógenos do ar altamente infecciosos (tuberculose) 
 
 ​Meios de cultivo seletivo e diferencial 
 
● detectar microrganismos específicos - doenças ou saneamento deficiente. 
 
 
● impedir o crescimento de bactérias indesejadas ou favorecer o crescimento 
das de interesse. 
● facilitam diferenciar diferentes colônias na mesma placa. 
● ágar-sangue (contém hemácias) = identifica bacterias que destroem hemácias. 
● características seletivas e diferenciais podem ser combinadas no mesmo meio. 
 
 ​Meios de enriquecimento 
 
● utilizados quando bactérias estão em pequeno número e podem ser perdidas. 
● geralmente é um líquido com nutrientes e condições ambientais que 
favorecem o microrganismo. 
 
 
 
 ​Obtenção de culturas puras 
 
 
 
● distribuição ampla das bactérias na placa para poder separar as colônias. 
● método de isolamento/esgotamento em placa = obtenção de culturas puras: 
❖ alça de inoculação estéril mergulhada numa cultura mista é semeada 
em estrias na superfície de um meio nutritivo. 
❖ Ao longo da estria, as bactérias são depositadas quando a alça entra 
em contato com o meio. 
❖ últimas células depositadas = afastadas para crescerem isoladamente. 
❖ transferência para um tubo de ensaio com meio nutritivo para obter 
uma cultura pura. 
❖ bom funcionamento = organismo a ser isolado em grande número em 
relação à população total; mas caso esteja em menor número, é só 
enriquecer antes do isolamento. 
 
 ​Preservação de culturas bacterianas 
 
● refrigeração:​ armazenamento de culturas por curtos períodos. 
● ultracongelamento: cultura pura em líquido em suspensão, submetida a 
rápido congelamento. 
❖ A cultura pode ser descongelada e cultivada anos depois. 
● liofilização (criodessecação): suspensão de micróbios rapidamente congelada, 
a água é removida por sublimação e o recipiente é selado derretendo o vidro. 
❖ O pó obtido desse processo, com os microrganismos sobreviventes, 
pode ser armazenado por anos. 
❖ Os organismos podem ser reativados a qualquer momento por 
hidratação com um meio nutriente líquido. 
 
Divisão bacteriana 
 
 
 
​Crescimento bacteriano = aumento do número de bactérias e não aumento no 
tamanho. Reprodução por fissão binária ou brotamento. 
 
● brotamento = formação de uma região inicial de crescimento (broto), alargado 
até um tamanho similar ao da célula parental para, então, se separar dela. 
● reprodução de bactérias filamentosas (determinados actinomicetos) = 
produção de cadeias de conidiósporos (esporo assexuado) carreados 
externamente na ponta dos filamentos, sua fragmentação gera outra célula. 
 
Tempo de geração  
 
 tempo para uma célula (por fissão binária) se dividir e a população dobrar. 
 
Fases de crescimento  
 
 
 
 São quatro fases básicas de crescimento: 
● fase lag: pouca ou nenhuma divisão, pois elas não se reproduzem 
imediatamente em um novo meio; duração de uma hora a vários dias. 
❖ período de intensa atividade metabólica - síntese de enzimas e de 
várias moléculas. 
● fase log/fase de crescimento exponencial​: início das divisões e período de 
crescimento/aumento logarítmico; reprodução celular mais ativa e tempo de 
geração (intervalo em que a população dobra) em um mínimo constante. 
❖ representação logarítmica = reta - tempo de geração constante. 
❖ maior atividade metabólica - o preferido para fins industriais. 
● fase estacionária: velocidade de reprodução diminui e o número de mortes 
equivale ao de células novas = estabilização. 
❖ interrupção do crescimento exponencial = esgotamento dos nutrientes, 
acúmulo de resíduos e mudanças danosas no pH. 
● fase de morte celular: ​número de mortes ultrapassa o de células novas; queda 
logarítmica que continua até a população diminuir ou até toda a sua morte. 
 
Medida direta do crescimento microbiano 
 
 ​Contagem em placas  
 
● método mais utilizado para mensurar populações bacterianas. 
● Vantagem: mede o número de células viáveis. 
● Desvantagem: precisa de 24h ou mais para formação de colônias visíveis. 
● considera-se: cada bactéria viva cresce e se divide para produzir uma colônia. 
● contagens reportadas como unidades formadoras de colônias (UFC). 
○ importante: limitado número de colônias para desenvolvimento na 
placa - muitas colônias presentes = repressão/não desenvolvimento de 
algumas bactérias.. 
 
 
● contagem de colônias na faixa aceitável = divisão do inóculo inivárias vezes. 
 
 
 
 ​Filtração 
 
● utilização quando a quantidade de bactérias é muito pequena. 
● filtro de membrana fina com poros muito pequenos para passar bactérias, 
ficando retidas na superfície do filtro. 
● filtro transferido para placa de Petri com um meio nutriente para as bactérias. 
 
 
● utilizado para detecção e enumeração de bactérias coliformes - indicadoras de 
contaminação fecal em alimento ou em água. 
 
 ​Método do número mais provável 
 
● Princípio: quanto maior o número de bactérias maior será o número de 
diluições para reduzir a densidade. 
● Utilização: microrganismos não crescendo em meio sólido (como as bactérias 
quimioautotróficas nitrificantes) ou quando o crescimento de bactérias em 
um meio líquido diferencial é utilizado para identificar microrganismos 
 
 ​Contagem microscópica direta 
 
● volume de uma suspensão bacteriana colocado dentro de uma área definida 
em uma lâmina. 
● utilizado para contar o número de bactérias no leite. 
● bactérias móveis são difíceis de contar por esse método, aí células mortas 
podem ser contadas como vivas. 
● desvantagem: bactérias móveis são difíceis de contar por esse método = 
células mortas contadas como vivas; precisa de alta concentração de células. 
● Maior vantagem: não é necessário tempo de incubação. 
● reserva-se esse método quando o tempo é essencial. 
 
Determinação do número de bactérias por métodos indiretos 
 
● Turbidimetria: 
 
○ o meio fica turvo ou opaco quando as células se multiplicam. 
 
 
○ instrumento para medir a turdidez = ​espectrofotômetro (ou 
colorímetro) = ​feixe de luz transmitido por uma suspensão bacteriana 
até um detector fotossensível.○ aumento do número de bactérias = menos luz atingindo o detector e 
registro pela porcentagem de transmissão (%T). 
○ registro de expressão logarítmica = ​absorbância. 
■ representa graficamente o crescimento bacteriano. 
■ bactérias em crescimento logarítmico ou em declínio = gráfico é 
uma linha quase reta. 
○ A turbidimetria não é uma medida útil de contaminação de líquidos por 
um número relativamente pequeno de bactérias. 
 
● Atividade metabólica: 
 
○ estimar o número de bactérias pela sua atividade metabólica. 
○ a quantidade de um produto metabólico, como um ácido ou CO2, é 
diretamente proporcional ao número de bactérias presentes. 
 
● Peso seco: 
○ uma das melhores maneiras de medir o crescimento de organismos 
filamentosos. 
○ fungos e bactérias são removidos do meio de crescimento, filtrados 
para a remoção de outros materiais e secos em um dessecador, sendo 
então pesados. 
 
CONTROLE DO CRESCIMENTO BACTERIANO 
 
A terminologia do controle microbiano 
 
 
 
​esterilização = ​remoção ou destruição de todos os microrganismos vivos; método 
mais comum = aquecimento = mata até endósporos. 
 ​esterelizante = ​agente capaz de esterilizar. 
​desinfecção = ​destruição de microorganismos nocivos (substâncias químicas, 
radiação ultravioleta, água fervente ou vapor); quando é para tecidos vivos = 
antissepsia 
OBS: sufixo “cida” = morte; Ex: biocida, germicida e fungicida. 
OBS: sufixo “stático ou stase” = interrupção ou estabilidade; Ex: bacteriostase. 
 
 ​Asséptico​ = livre de patógenos. 
 
Taxa de morte microbiana  
 
● número de micróbios = ​quanto mais microrganismos mais tempo para 
eliminar tudo. 
● influências ambientais = ​desinfetantes atuam melhor em soluções aquecidas. 
● Tempo de exposição = substâncias químicas antimicrobianas precisam de 
maior tempo de exposição, para afetar os mais resistentes ou os endósporos. 
● Características microbianas = ​interferência na nos métodos de controle. 
 
Ações dos agentes de controle microbiano 
 
 ​ Alteração na permeabilidade da membrana 
 
● A membrana plasmática é o alvo de muitos agentes microbianos. 
○ a membrana regula a passagem de nutrientes e a eliminação celular. 
○ danos aos lipídeos/proteínas da membrana por agentes 
antimicrobianos = extravasamento do conteúdo celular = interferência 
no crescimento da célula. 
 
 
 
 ​Danos às proteínas e aos ácidos nucleicos 
 
● As enzimas das bactérias são vitais para as atividades celulares. 
○ Algumas ligações químicas da célula = ligações de hidrogênio = 
rompimento com o calor ou com produtos químicos = desnaturação 
proteica. 
○ ligações covalentes = mais fortes. 
 
Métodos físicos de controle microbiano 
 
 ​ Calor 
 
● destrói os microrganismos pela desnaturação de enzimas = mudanças 
tridimensional da proteína = inativação 
○ ponto de morte térmica (PMT) = menor temperatura para os 
microrganismos em suspensão líquida serem destruídos em 10 min. 
○ tempo de morte térmica (TMT) = ​tempo para o material se tornar 
estéril = destruição das bactérias. 
○ tempo de redução decimal (TRD/ valor D​) = tempo que 90% das 
bactérias são destruídas em temperatura X = resistência bacteriana ao 
calor.