CRESCIMENTO MICROBIANO - MICRO capitulo 6

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Sandy Caroline • 
 
CRESCIMENTO CELULAR E FISSÃO BINÁRIA 
Crescimento: aumento no número de células 
À medida que as macromoléculas se acumulam no 
citoplasma de uma célula, elas são montadas em 
novas estruturas, como parede celular, membrana 
citoplasmática, flagelos, ribossomos, corpos de 
inclusão, complexos enzimáticos e assim por diante 
FISSÃO BINÁRIA 
duas células originam-se a partir de uma 
em uma cultura de bactéria bacilar em crescimento, 
as células elogam-se até atingirem o dobro do seu 
comprimento original, quando então formam um 
septo que separa a célula em duas células filhas 
geração é quando uma célula se divide em duas, e o 
tempo requerido para esse processo é chamado de 
tempo de geração 
o tempo necessário para uma geração em uma 
determinada espécie bacteriana é altamente 
variável, sendo dependente de fatores nutricionais e 
genéticos 
PROTEÍNAS FTS E DIVISÃO CELULAR 
As proteínas Fts são essenciais à divisão celular 
Ao interagirem, as proteínas Fts formam o aparelho 
de divisão celular denominado de divisomo 
O divisomo coordena a síntese do novo material da 
membrana citoplasmática e da parede celular, 
denominado septo de divisão, no centro de uma 
célula bacilar, até que ela atinja o dobro de seu 
comprimento original 
SÍNTESE DE PEPTIDEOGLICANO E DIVISÃO CELULAR 
A camada de peptideoglicano pode ser considerada 
como um tecido resiste ao estresse 
A síntese do novo peptideoglicano durante o 
crescimento envolve a clivagem controlada do 
peptideoglicano preexistente por autolisinas, com a 
inserção 
A junção entre o peptideoglicano novo e o antigo 
forma um suco na superfície celular de bactérias 
Gram-positivas, a faixa da parede 
Durante o crescimento o crescimento bacteriano, 
nova parede celular é sintetizada pela inserção de 
novas unidades do tetrapeptídeo glicano à parede 
preexistente 
TRANSPEPTIDAÇÃO E PENICILINA 
É a transpeptidação que forma as ligações cruzadas 
entre os resíduos de ácido murânico de cadeias 
adjacentes de glicano 
A transpeptidação apresenta importância médica, 
uma vez que corresponde à reação inibida pelo 
antibiótico penicilina 
Quando a penicilina se liga às proteínas de ligação à 
penicilina, elas perdem sua atividade catalítica 
As reações de transpeptidação completam a ligação 
cruzada das cadeias de peptideoglicano após a 
incorporação de novos precursores 
CRESCIMENTO DE POPULAÇÕES BACTERIANAS 
O crescimento bacteriano é definido como um 
aumento do número de células em uma população 
Durante a divisão celular, uma célula transforma-se 
em duas. E durante o tempo necessário para que 
esse processo ocorra (tempo de geração), o número 
total de células e a massa duplicam-se 
Em geral, a maioria das bactérias apresentam 
tempos de geração menores que a maioria dos 
eucariotos microbianos 
O tempo de geração de um dado organismo em 
cultura depende do meio e das condições de 
incubação utilizados 
CRESCIMENTO EXPONENCIAL 
É o padrão de aumento populacional, em que o 
número de células é duplicado durante um intervalo 
de tempo constante 
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Inicialmente o aumento do número de células é 
relativamente lento, mas posteriormente torna-se 
acelerado 
O CICLO DE CRESCIMENTO MICROBIANO 
A curva de crescimento descreve um ciclo de 
crescimento completo, incluindo a fase lag, fase 
exponencial, fase estacionária e a fase de morte 
FASE LAG 
Quando uma população microbiana é inoculada em um 
novo meio, o crescimento é iniciado somente após um 
período de tempo – fase lag – 
Se uma cultura em crescimento exponencial for 
transferida ao mesmo meio, nas mesmas condições 
de crescimento, a fase lag não ocorre 
Uma fase lag é também observada quando uma 
população microbiana é transferida de um meio de 
cultura rico para um mais pobre 
FASE EXPONENCIAL 
Durante a fase exponencial de crescimento, cada 
célula divide-se formando duas células, cada qual 
também se divide originando mais duas células, e 
assim por diante, durante um período curto ou longo, 
dependendo dos recursos disponíveis e de outros 
fatores 
A taxa de crescimento exponencial é influenciada 
pelas condições ambientais (temperatura, 
composição do meio de cultura), bem como pelas 
características genéticas do próprio organismo 
FASE ESTACIONÁRIA 
Em uma cultura em batelada, como em um tubo ou 
frasco, o crescimento exponencial é limitado 
Eventos que limitam o crescimento: o consumo de um 
nutriente essencial presente no meio de cultura ou 
um produto de excreção do organismo acumula0se 
no meio, inibindo o crescimento 
É nessa fase que o crescimento exponencial cessa e 
a população atinge a fase estacionária 
Na fase estacionaria a taxa de crescimento da 
população corresponde a zero 
Em alguns casos, pode haver divisão celular durante 
a fase estacionária, porém não há aumento líquido no 
número de células 
Crescimento críptico: equilíbrio que ocorre devido 
ao fato de algumas células da população exibirem 
crescimento, enquanto outras morrem 
FASE DE MORTE 
Se uma população que atingiu a fase estacionária 
permanecer em incubação, as células poderão 
permanecer vivas e metabolizando, mas 
eventualmente morrerão 
Os termos fase lag, fase exponencial, fase 
estacionária e fase de morte não se aplicam a 
células individuais, mas somente a populações de 
células 
Geralmente há uma fase lag, seguida pelo início 
do crescimento de forma exponencial. À medida 
que nutrientes essenciais são depletados ou 
produtos tóxicos são sintetizados, o crescimento 
cessa e a população entra na fase estacionária. 
Caso a cultura continue sendo incubada, as 
células podem começar a morrer 
QUIMIOSTATO 
É o tipo mais comum de equipamento para culturas 
contínuas 
No quimiostato, a taxa de crescimento e a 
densidade populacional de uma cultura podem ser 
controladas de forma independente e simultânea 
Com o quimiostato, é possível preparar populações 
bacterianas misturas ou puras e avaliar-se a 
competitividade entre diferentes organismos em 
relação às concentrações de um nutriente em 
particular 
Dispositivos de cultura contínua (quimiostato) são 
uma forma de manter populações celulares em 
crescimento exponencial por longos períodos de 
tempo 
Em um quimiostato, a taxa de diluição da cultura 
determina a taxa de crescimento 
TEMPERATURA E CRESCIMENTO MICROBIANO 
Fatores essenciais para o crescimento dos 
microrganismos: pH, disponibilidade de água e 
oxigênio 
AS TEMPERATURAS CARDEAIS 
À medida que a temperatura aumenta dentro de uma 
determinada faixa, há um aumento do crescimento e 
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das atividades metabólicas até um ponto, a partir do 
qual as reações de desnaturação passam a atuar 
Para cada microrganismo há uma temperatura 
mínima, abaixo da qual o crescimento não é possível, 
uma temperatura ótima, onde o crescimento ocorre 
rapidamente, e uma temperatura máxima, acima da 
qual o crescimento torna-se impossível 
Esses três tipos de temperaturas são denominados 
de temperaturas cardeais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CLASSE TÉRMICAS DE ORGANISMOS 
Existem quatro grupos de microrganismos, conforme 
as temperaturas ótimas de crescimento: 
psicrófilos, com o ponto ótimo situado em baixas 
temperaturas; mesófilos, com o ponto ótimo, em 
temperaturas medianas; termófilos, com o ponto 
ótimo, em altas temperaturas; e hipertermófilos, 
com o ponto ótimo, correspondendo a temperaturas 
muito elevadas 
Os mesófilos são encontrados em animais de sangue 
quente, assim como em ambientes terrestres e 
aquáticos de latitudes temperadas e tropicais 
Psicrófilos e termófilos são encontrados em 
ambientes de frio e calor incomuns, 
respectivamente 
Os hipertermófilos são encontrados em hábitats 
extremamente quentes, como fontes terminais, 
gêiseres e fendas hidrotermais no fundo do mar 
A temperatura é o principal fator ambiental que 
controla o crescimentomicrobiano. As temperaturas 
cardeais descrevem as temperaturas mínima, ótima 
e máxima, nas quais cada organismo é capaz de 
crescer 
CRESCIMENTO MICROBIANO EM BAIXAS 
TEMPERATURAS 
É natural considerar-se os ambientes muitos frios e 
muitos quentes como ‘’extremos’’ 
Os organismos que vivem nesses ambientes são 
denominados extremófilos 
MICRORGANISMOS PSICRÓFILOS 
São os microrganismos cuja temperatura ótima de 
crescimento situa-se em baixas temperaturas 
A temperatura ótima de crescimento é de 15ºC ou 
inferior; e a temperatura máxima situada abaixo de 
20ºC 
Organismos capazes de crescer a 0ºC, mas com 
ótimo entre 20-40ºC, são denominados 
psicrotolerantes 
ADAPTAÇÕES MOLECULARES À PSICROFILIA 
Os psicrófilos produzem enzimas que atuam 
otimamente no frio, sendo facilmente desnaturadas 
ou inativadas em temperaturas bastante moderadas 
Enzimas ativas em baixas temperaturas apresentam 
maiores quantidades de α-hélices e menores 
quantidades de ligações fracas 
Os organismos apresentando temperaturas ótimas 
baixas são denominados psicrófilos, e os 
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representantes mais extremos habitam ambientes 
permanentemente frios 
CRESCIMENTO MICROBIANO EM AL TAS 
TEMPERATURAS 
Os termófilos apresentam uma temperatura ótima 
de crescimento superior a 45ºC, enquanto os 
hipertermófilos apresentam seu ótimo superior a 
80ºC 
HIPERTERMÓFILOS EM FONTES TERMAIS 
Uma variedade de hipertermófilos pode ser 
encontrada em fontes termais ferventes 
É conhecida uma variedade de tipos morfológicos e 
fisiológicos de Bacteria e Archaea 
TERMÓFILOS 
Organismos procarióticos são capazes de crescer 
em temperaturas muito superiores àquelas que 
permitem o crescimento de eucariotos; os 
procariotos mais termófilos correspondem a certas 
espécies de Archaea; organismos não fototróficos 
são capazes de crescer em temperaturas mais altas 
do que os organismos fototróficos 
Os termófilos e hipertermófilos são interessantes 
não somente por questões biológicas básicas, mas 
por serem vantajosos em processos industriais e 
biotecnológicos 
Os organismos com temperaturas ótimas de 
crescimento entre 45 e 80ºC são denominados 
termófilos enquanto aqueles com ótimos 
superiores a 80ºC são denominados 
hipertermófilos 
Termófilos e hipertermófilos produzem 
macromoléculas termoestáveis; nesse caso, os 
termófilos possuem lipídeos ricos em ácidos 
graxos saturados (ácidos graxos saturados criam 
um ambiente mais fortemente hidrofóbico do que os 
ácidos graxos insaturados, auxiliando na 
estabilidade da membrana) e os hipertermófilos 
apresentam hidrocarbonetos, ao invés dos ácidos 
graxos, e uma monocamada lipídica 
OUTROS FATORES AMBIENTAIS QUE AFETAM O 
CRESCIMENTO 
Outros fatores: pH, osmolaridade e oxigênio 
CRESCIMENTO MICROBIANO EM PH BAIXO OU ALTO 
Uma alteração de uma unidade de pH representa 
uma variação de dez vezes na concentração de 
íons hidrogênio 
Cada microrganismo possui uma faixa de pH em que 
o crescimento é possível e normalmente exibe um 
pH ótimo de crescimento bem definido 
ACIDÓFILOS 
São os organismos que apresentam crescimento 
ótimo em pH abaixo de 6 
As bactérias acidófilas obrigatórias incluem 
espécies de Acidithiobacillus e vários gêneros de 
Archaea, incluindo Sulfolobus, Thermoplasma e 
Ferroplasma 
ALCALIFÍLICOS 
São os microrganismos que apresentam pH ótimo de 
9 ou superior; encontrados em lagos ricos em 
carbonato de sódio e em solos contendo alta 
concentração de carbonato 
Comum nas espécies de Bacillus, como Bacillus 
firmus 
PH INTRACELULAR 
É do meio extracelular que é medido o pH ótimo 
para o crescimento de qualquer organismo 
O pH intracelular deve permanecer relativamente 
próximo à neutralidade, a fim de evitar a 
destruição das macromoléculas celulares 
TAMPÕES 
Tampões são frequentemente adicionados aos meios 
de cultura microbianos, visando manter o pH 
relativamente constante. 
Diferentes tampões devem ser utilizados em 
diferentes valores de pH 
O fosfato de potássio e o carbonato de cálcio são 
excelentes tampões em faixas de pH próximas a 
neutralidade 
EFEITOS OSMÓTICOS NO CRESCIMENTO 
MICROBIANO 
A disponibilidade de água é também um importante 
fator que afeta o crescimento microbiano 
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A atividade de água é o que expressa a sua 
disponibilidade, podendo variar de 0 a 1 
A atividade de água de um hábitat microbiano é 
controlada pela concentração de solutos dissolvidos 
HALÓFILOS E ORGANISMOS RELACIONADOS 
O crescimento de halófilos requer uma determinada 
quantidade de NaCl, porém o valor ótimo varia 
conforme o organismo 
Halófilo discreto: requer baixas concentrações de 
NaCl (1-6%) 
Halófilo moderado: requer moderadas 
concentrações de NaCl (7-15%) 
Halófilo extremo: requer altíssimas concentrações 
de sal (15-30%) 
É chamado de osmófilos os organismos capazes de 
sobreviverem em ambientes ricos em açúcar como 
soluto; enquanto os que crescem em ambientes 
extremamente secos de água, são chamados de 
xerófilos 
Microrganismos são definidos como não 
halotolerantes, halotolerantes, halófilos e halófilos 
extremos 
Para sobreviver em ambientes contendo alta 
concentração de solutos, os organismos produzem ou 
acumulam solutos compatíveis, a fim de manter a 
célula em um equilíbrio aquoso positivo 
OXIGÊNIO E CRESCIMENTO MICROBIANO 
Os microrganismos variam quanto as suas 
necessidades ou a tolerância ao oxigênio, sendo 
divididos em grupos 
Aeróbios: organismos capazes de crescer em 
grandes tensões de oxigênio 
Microaerófilos: são aeróbios capazes de utilizar o 
oxigênio somente quando ele está presente em 
níveis inferiores aos do ar 
Muitos aeróbios são facultativos, significando que, 
em condições nutricionais e culturais apropriadas, 
podem crescer em ambientes tanto óxicos como 
anóxicos 
Anaeróbios: organismos que não são capazes de 
respirar oxigênio 
Anaeróbios aerotolerantes: conseguem crescer na 
presença de oxigênio, embora não o utilizem 
Anaeróbios obrigatórios: são inibidos ou mesmo 
mortos pelo oxigênio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os aeróbios facultativos são capazes de crescer 
tanto na presença como na ausência de oxigênio, são 
capazes de desenvolver em toda a extensão do tubo. 
Entretanto, o melhor crescimento ocorre próximo à 
superfície 
Os Microaerófilos afastam-se da zona mais óxica 
Anaeróbios aerotolerantes crescem por toda a 
extensão do tubo, mas o melhor crescimento não 
ocorre próximo à superfície, uma vez que eles são 
apenas capazes de realizar fermentações 
 
REVISÃO DOS TERMOS ESSENCIAIS 
Acidófilo: organismo que apresenta melhor 
crescimento em pH baixo; 
Aeróbio: organismo capaz de utilizar oxigênio na 
respiração 
Alcalifico: organismo que apresenta crescimento 
ótimo em pH 9 ou superior 
Anaeróbio: organismo incapaz de utilizar oxigênio na 
respiração e cujo crescimento é normalmente 
inibido por oxigênio 
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Anaeróbio aerotolerantes: microrganismo incapaz 
de respirar oxigênio, porem cujo crescimento não é 
afetado pelo oxigênio 
Anaeróbio obrigatório: organismo incapaz de 
crescer na presença de oxigênio 
Atividade de água: razão entre a pressão de vapor 
do ar em equilíbrio com uma solução e aquela da água 
pura 
Contagem em placa: método de contagem de 
viáveis, no qual o número de colônias presentes em 
uma placa é utilizado como uma medida do número 
total 
Crescimento exponencial: crescimento de uma 
população microbiana, em que o número de células 
duplicasse em um intervalo de tempo específico 
Divisomo: complexo proteico que dirige os processos 
de divisão celular em procariotos 
Halófilo: microrganismo que requer NaCl para seu 
crescimento 
Halófilo extremo: microrganismo que requer 
enormes quantidade de sal para seu crescimento 
Halotolerantes: não requer NaCl para o 
crescimento, porem é capaz de crescer na presença 
de sal e, em algunscasos, em altas concentrações de 
sal 
Hipertermófilo: procarioto que apresenta 
temperatura ótima de crescimento de 80ºC 
Mesófilo: organismo que apresenta melhor 
crescimento em temperaturas entre 20 e 45ºC 
Microaerófilo: organismo aeróbio capaz de crescer 
somente quando as tensões de oxigênio são 
inferiores aquelas encontradas no ar 
Osmófilos: organismo que apresenta crescimento 
ótimo na presença de altas concentrações de soluto, 
normalmente um açúcar 
Psicrófilos: organismo com temperatura ótima de 
crescimento de 15ºC ou inferior e temperatura 
máxima de crescimento abaixo de 20ºC 
Psicrotolerante: capaz de crescer em baixas 
temperaturas, mas cuja temperatura ótima de 
crescimento é superior a 20ºC 
Termófilo: organismo cuja temperatura ótima de 
crescimento encontra-se entre 45 e 80ºC 
Temperaturas cardeais: temperaturas mínima, 
máxima e ótima para o crescimento de um 
determinado organismo 
Tempo de geração: tempo requerido para a 
duplicação de uma população de células microbianas 
Transpeptidação: formação de ligações peptídicas 
cruzadas entre os resíduos de acido murânico 
durante a síntese de peptideoglicano