FISIOLOGIA BACTERIANAFISIOLOGIA BACTERIANA
Nutrição, Reprodução e Crescimento Bacteriano
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará
Microbiologia e ImunologiaProfa. Jedna Kato Dantas de Almeida
Nutrição, Reprodução e Crescimento Bacteriano
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará
Microbiologia e ImunologiaProfa. Jedna Kato Dantas de Almeida
� Introdução Funções essenciais
Microorganismo ⇒ Nutrientes Crescimento populacional
Microorganismos MicroambientesCarboidratos Nutrientes adequados
Aminoácidos Temperatura
Ácidos nucléicos Atmosfera
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� Nutrição Bacteriana
� Classificação Metabólica de acordo com o Padrão Nutricional:
� Fonte de Energia:
� Fototróficos (luz)� Quimiotróficos (óxido-redução)
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� Nutrição Bacteriana
� Fonte de Carbono: � Autotróficos (Nutrição Própria)� Litotróficos (compostos inorgânicos ou
minerais)� Heterotróficos (dependente de outros seres) � Organotróficos (utilizam compostos
orgânicos)� Saprófitas: Matéria orgânica morta� Parasitas: Hospedeiro vivo
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� Nutrição Bacteriana
Microorganismos Fonte de carbono Fonte de e nergia
Fotoautotróficos CO2 Luz
Fotoheterotróficos Compostos orgânicos LuzQuimioautotróficos CO2 Compostos inorgânicos
Quimioheterotróficas Compostos orgânicos Compostos orgânicos
� Importância Médica: Quimioheterotróficos
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� Fatores Químicos de Crescimento
� Água: Indispensável (80 a 90% da célula)� Fonte de Carbono: CO2, carboidratos,
aminoácidos, ácidos monocarboxílicos, lipídeos, álcoois ou outros
� Fonte de Nitrogênio: Atmosférico: Azitrobacter, RhizobiumOrgânico: Aminoácidos e Sais de amônioInorgânico: Nitratos e Amônia
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� Fatores Químicos de Crescimento
� Fonte de Enxofre: Sulfatos (síntese de vitaminas)
� Fonte de Fósforo: Fosfatos (síntese de ATP, DNA, RNA)
� Outros Macronutrientes: K, Mg (enzimas); Fe(citocromos)
� Micronutrientes:Cu, Co, Zn, Mn Mo, Na, Ca, etc
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� Fatores Químicos de Crescimento
� Oxigênio Atmosférico: (receptor final de H)
� Aeróbias: crescem na presença de O2
Obrigatórias ou estritasMicroarófilas
� Anaeróbias: crescem na ausência de O2
Obrigatórias ou estritasFacultativasCapnofílicas
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� Fatores Orgânicos de Crescimento� Meios de cultura: conter os compostos essenciais ao
metabolismo
Composto Concentração
Doadores e receptores de H 2,0 g/lFontes de Carbono 1,0 g/lFontes de Nitrogênio 1,0 g/lMinerais 50 mg/lVitaminas 0,1 a 1,0 mg/lAminoácidos 50 mg/l
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� Fatores Físicos de Crescimento – Condições de Cultivo
� TemperaturaBaixa (0 a 20ºC) ⇒ PsicrófilasModeradas (25 a 40ºC) ⇒ MesófilasAltas (50 a 80ºC) ⇒ Termófilas
Temperatura mínimaTemperatura ótima
Temperatura máxima
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� Fatores Físicos de Crescimento – Condições de Cultivo
Temperatura ( oC) Mínimo Ótimo Máximo
Pseudomonas fluorescens 4 25-30 40
Staphilococus aureus 6,5 30-37 46
Termoactinomyces vulgaris 27-30 60 45-70
Neisseria gonorreae 30 35-36 38,5
Thermus aquaticus 40 70-72 79
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� Fatores Físicos de Crescimento – Condições de Cultivo
� pH (Potencial de Hidrogênio Iônico)Baixo (4 ou menor) ⇒ AcidófilasNeutro (6,5 a 8,5) ⇒ NeutrófilasElevado (mais de 10) ⇒ Alcalófilas ou Basófilas
Substância Tampão : impede alterações drásticas de pH
Indicadores de pH : indicam quando ocorrem variações de pH
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� Fatores Físicos de Crescimento – Condições de Cultivo
pH Mínimo Ótimo Máximo
Staphylococus aureus 4,2 7,0-7,5 9,3
Acetobacter aceti 4,0-4,5 5,4-6,3 7,0-8,0
Vibrio cholerae 7,5 8,0-9,0 9,5
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� Fatores Físicos de Crescimento – Condições de Cultivo
� Pressão osmótica:Meios Hipotônicos / Hipertônicos ⇒ Efeito Bactericida
ou BacteriostáticoBactérias Osmofílicas: suportam grandes pressões
OsmóticasBactérias Halofílicas: vivem em altas concentrações
de saisBactérias Sacarófilas: sobrevivem em meios com altas
concentrações de açúcares
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� Reprodução Bacteriana
Com troca de material genético: Conjugação, Transformação, Transdução.
Sem troca de material genético: Fissão Binária
� Fissão binária ⇒ novo ciclo a cada 20 ou 30 minutos (Progressão Geométrica)
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� Crescimento Bacteriano
� Síntese de Nutrientes ⇒ Condições ótimas de cultivo ⇒ Aumento da massa celular ⇒ Divisão binária ⇒População bacteriana aumenta
� Tempo de Geração:Maioria da bactérias: 1 a 3 horasE. coli: 20 minutosM. tuberculosis: 12 horasMeio líquido ⇒ Turvação do meioMeio sólido ⇒ Unidades formadoras de Colônia (UFC)
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� Fases do Crescimento Bacteriano
� Fase Lag ou Latência: Adaptação das condições físicas e dos nutrientes, síntese de DNA e enzimas, aumento da massa celular, início da divisão celular.
� Fase Log ou Crescimento Exponencial: Intensa atividade metabólica, início da limitação de nutrientes e acúmulo de produtos tóxicos.
� Fase Estacionária: Número de organismos constante, fase de divisões equivalente a taxa de mortes, depledação de nutrientes essenciais (N e C)
� Fase de Declínio ou morte: Taxa de morte é superior à fase de divisão, número de microorganismos cai bruscamente.
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� Fases do Crescimento Bacteriano
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Centrifugação:� Amostra de cultura líquida e bem homogeneizada� Centrifugação em um tubo capilar� A altura do sedimento é a medida da massa
protoplasmática� Com tamanho do microorganismo conhecido o
número poderá ser calculado� A medida de massa úmida gera medidas pouco
sensíveis do crescimento bacteriano, sendo mais indicado para medida de crescimento de leveduras devido seu maior volume corporal.
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Peso Seco:� Determinado por unidade de volume de cultura� Ignora o volume aquoso e sua variação durante
o crescimento do microorganismo� É a medida mais precisa que o método anterior
� A principal limitação deste método refere-se àgrande quantidade de cultura necessária, a fim de evitar erros nas medidas.
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Medida de Nitrogênio:
� Ocorre a lavagem das células para a retirada dos constituintes nitrogenados do meio
� O nitrogênio da célula é medido por um método de teor de amônia por titulação (micro-kjeldahl)
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Colorimetria:� Estimativas colorimétricas ou espectrofotométricas� Um volume apropriado de cultura é lavado e
tratado de maneira que determinado componente reage com uma substância gerando compostos coloridos
� A luz transmitida e absorvida pode ser medida, determinando o concentração da substância e estimando os componentes bacterianos
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Atividade Metabólica:
� Utilizado para medir o consumo de um metabólitoou o acúmulo de um produto do metabolismo
� Consumo de O2 e a produção de ácidos orgânicos são exemplos de substâncias que podem ser medidas
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Turbidimetria:
� Bactérias em suspensão exibem o efeito Tyndall(turvação do meio)
� A quantidade de massa bacteriana pode ser medida tanto por absorbância (luz absorvida) quanto por transmitância (luz dispersa).
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Aparelhos Contadores de Partícula:
� Uso de aparelhos como o citômetro de fluxo� Permite a contagem de bactérias em meio aquoso,
devido utilizar desvios ópticos e eletrônicos� Ocorre medindo as mudanças na condutividade
elétrica quando as partículas em suspensão são impelidas a passar por um pequeno canal onde percorre uma corrente elétrica
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Câmaras de Contagem:
� Determina-se o número de bactérias em um volume fixo de cultura
� Utiliza-se câmaras com áreas perfeitamente delimitadas
� O número total representa uma projeção do número contado no interior da câmara (ex: câmara de Newbauer)
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Câmaras de Contagem:
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Esfregaços Corados:
� Um volume conhecido de cultura é esfregado sobre determinada área de uma lâmina
� O esfregaço é fixado e corado� Com base no conhecimento da área da objetiva, o
número de microorganismos é estimado a partir da contagem de partículas em vários campos
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Diluições Seriadas ou Número Mais Provável (NMP):
� A cultura é diluída até o ponto em que amostras da diluição quando semeadas não apresentem mais crescimento
� A densidade populacional original será estimada pela aplicação da teoria das probabilidades
� A precisão do método é diretamente dependente do número de amostras tomadas para diluição.
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Diluições Seriadas ou Número Mais Provável (NMP):
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� Métodos de Medida de Crescimento Bacteriano
� Contagem em Placa:
� Amostras de diluições seriadas da cultura são semeadas em meios de cultura sólidos adequados e incubados de maneira a permitir o desenvolvimento de colônias (UFCs) isoladas
� As UFC’s são contadas e considerando a diluição, obtém-se o número de bactérias por ml da suspensão original.
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� Metabolismo Bacteriano
� É o conjunto de todas as reações químicas que acontecem no organismo
� Catabolismo: Reações que liberam energiaCompostos complexos em moléculas simples
� Anabolismo: Reações que requerem energiaMoléculas simples em compostos complexos
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� Processos Metabólicos:� Respiração aeróbia;
Energia a partir de compostos químicosAceptor final de elétrons ⇒ O2
Glicose ⇒ 38 moléculas de ATP� Respiração anaeróbia:
Energia a partir de compostos químicosAceptor final de elétrons (NO2, N2O, N2, SO4
2-) Glicose ⇒ 2 moléculas de ATP
� Fermentação:Energia a partir de compostos químicosAceptor final de elétrons ⇒ mol. orgânica
� Fotossíntese: Energia da luz
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