CRESCIMENTO MICROBIANO
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Prof. IVAnéa
Crescimento Microbiano
CRESCIMENTO MICROBIANO:
Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número
de células e não ao aumento das dimensões celulares.
Crescimento Microbiano = associado
ao crescimento de uma população de
células (uma célula dará origem a duas
ao fim de um certo tempo, tempo de
geração ou de duplicação.)
Fatores físicos
1. TEMPERATURA:
A maioria dos microrganismos
cresce bem nas temperaturas
ideais para os seres humanos.
Temperatura de
crescimento
mínima:
• Temperatura onde a
espécie é capaz de
crescer
Temperatura de
crescimento ótima:
• onde a espécie
apresenta melhor
crescimento
Temperatura de
crescimento
máxima:
• temperatura, onde
ainda é possível o
crescimento
Figura 1. Taxa de crescimento vs.
temperatura
Bactéria: Bacillus cereus
Respiração: aeróbico facultativo
Incubação: 1-6 horas (casos de vomito) 6-24 (casos de diarréia)
Principais Alimentos Associados: arroz cozido
Observações: produz esporos e toxinas
Bactéria: Clostridium botulinum
Respiração: anaerobico
Incubação: 12-36 horas
Principais Alimentos Associados: alimentos em conservas e embutidos de carne
Observações: produz esporos e toxinas termolábeis
Bactéria: Clostridium perfringens
Respiração: anaerobico
Incubação: 10-12 horas
Principais Alimentos Associados: carnes aquecidas e reaquecidas em temperaturas inadequadas
Observações: produz esporos e toxinas comum em alimentos servidos em escolas, hospitais e presídios
Bactéria: Listeria monocytogenes
Respiração: aerobica
Incubação: 3 semanas
Principais Alimentos Associados: derivados lacteos, frutos do mar e ostras
Observações: nao forma esporos mas é resistente ao congelamento, secagem e calor
Bactéria: Staphyloccus aureus
Respiração: aeróbico
Incubação: 2 - 4 horas
Principais Alimentos Associados: alimentos com alto grau de manipulação que permaneçam por muito tempo em
temperatura ambiente
Observações: produz toxina termoestavel
Bactéria: Streptococcus spp (grupo A e D)
Respiração: aerobico
Incubação: grupo A 1-3 dias horas, grupo D 2-36 horas
Principais Alimentos Associados: leite não pasteurizados e alimentos preparados por pessoas infectadas
Observações: Grupo A causa faringite estreptococica, Grupo D causa a sindrome semelhante a Staphylococcus
Microrganismos são classificados em 3 grupos:
Psicrófilos:
Mesófilos:
Termófilos:
Termófilos extremos
• crescem em baixas temperaturas
(-10 a 15 °C)
• crescem em temperaturas
moderadas (10 a 50 °C)
• crescem em altas temperaturas
(40 a 70 °C)
• Temperaturas (68 a 110 °C)
Figura 2. Curva de crescimento característica de diferentes microrganimos
2. pH:
Refere-se a acidez ou a
alcalinidade de uma
solução;
• Maioria dos microrganismos
cresce melhor perto da
neutralidade (pH 6,5 – 7,5);
• Poucas bactérias são
capazes de crescer em pH
ácido (como pH 4,0)
Exceções:
• Bactérias acidófilas: alto grau de tolerância à acidez (Thiobacillus de 0,5 a 6,0 com ótimo entre 2
e 3,5)
- Bactérias alcalifílicas: (Bacillus e Archaea) (pH 10 – 11).
• Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5).
3. PRESSÃO OSMÓTICA
Não Halófilos:
•não necessitam de sal e não toleram a
presença no meio.
Halotolerantes:
•não necessitam de sal mas toleram a
presença no meio.
Halófilos:
•necessitam de sal em uma
concentração moderada
Halófilos extremos:
•necessitam de sal em altas
concentrações.
Figura 3. Taxa de crescimento de alguns
microrganimos vs. a concentração de sal.
Fatores Quimicos
1. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:
CARBONO:
Essencial para a síntese de todos os compostos orgânicos necessários
para a viabilidade celular (elemento estrutural básico para os seres vivos)
organismos quimio-heterotróficos: obtém C a partir de materiais
orgânicos como proteínas, carboidratos e lipídeos.
organismos quimioautotróficos
organismos fotoautotróficos
NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:
NITROGÊNIO
Decomposição de
materiais orgânicos
(proteínas, aminoácidos)
- N, S: síntese de proteínas
- N, P: síntese de DNA e
RNA, ATP
Peso seco de uma célula
bacteriana:
•14 % N,
•4 % S, P
Obtenção de N:
utilizado para sintetizar
os grupos aminos
presentes nos
aminoácidos.
Amônia (NH4 +)
Nitrato (NO3-)
Fixação de N: algumas bactérias são capazes de utilizar N gasoso
diretamente da atmosfera.
Microrganismos do solo (ex. bactérias dos gêneros Rhizobium e
Bradyrhizobium) utilizam este processo para obtenção de N,
tanto para elas como para as plantas que convivem
simbioticamente (algumas leguminosas – soja, feijão).
Cultivo de leguminosas: > fertilidade do solo sem a necessidade
de implementação de fertilizantes químicos
1. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, ENXOFRE E FÓSFORO:
ENXOFRE
• utilizado na síntese de
aminoácidos contendo S e de
vitaminas (tiamina e biotina)
FÓSFORO
• essencial para a síntese dos
ácidos nucléicos e para os
fosfolipídios componentes da
membrana celular.
2. ÁGUA:
Essencial para os microrganismos
- Disponibilidade variável no ambiente
•Desenvolvem mecanismos para obter água
Ambiente com < concentração de água:
através do aumento da concentração de solutos
internos seja pelo bombeamento de íons para o
interior celular ou pela síntese de solutos
orgânicos (açúcares, alcoóis ou aminoácidos).
3. OXIGÊNIO:
Extremamente importante no desenvolvimento microbiano
Os organismos classificados em:
1. AERÓBIOS
2. ANAERÓBIOS
• Estritos (obrigados): necessitam de O2
• Facultativos: não necessitam de O2 mas crescem melhor
com O2
• Microaerófilo: necessitam de O2 mas em níveis menores
• Aerotolerantes: não necessitam de O2 mas crescem melhor
sem O2
• Estritos (obrigados): não toleram O2 (letal)
AERÓBIO
ESTRITOS
ANAERÓBIO
AERÓBIO
ANAERÓBIO
MICRO
ESTRITO FACULTATIVO AERÓFILO AEROTOLERANTES
alta [O2]
catalase
SOD
sem O2
ausência:
catalase
SOD
Catalase e a
superóxido
dismutase
reduzem para
H2O os
compostos
tóxicos.
alta e baixa
[O2]
catalase
SOD
baixa [O2]
alta e baixa
[O2]
SOD
Figura 4. Efeito do oxigênio sobre o crescimento de vários tipos de bactérias.
Meios de
cultura
meio de cultura:
• material nutriente preparado no laboratório para
o crescimento de microrganismos.
cultura:
• microrganismos que crescem e se multiplicam no
meio de cultura.
meio definido:
• toda a composição química é conhecida
meio complexo:
• composição química não conhecida (composto por
nutrientes como extrato de levedura, de carne ou
de plantas)
MEIO SELETIVO:
• favorece o crescimento de uma determinada bactéria de interesse, impedindo o
crescimento de outras bactérias.
ex: ágar sabouraud dextrose, ph 5,6, é utilizado no crescimento de fungos que
são favorecidos, em relação as bactérias, pelo baixo ph.
MEIO DIFERENCIAL:
• facilita a identificação de um determinado organismo.
ex: meio ágar-sangue, utilizado para a identificação de bactérias capazes de
destruir células sangüíneas (anel claro em torno da colônia).
MEIO DE ENRIQUECIMENTO:
• favorece o desenvolvimento de uma população bacteriana que esta em
desvantagem entre outras populações.
MEIOS REDUTORES:
• meios com reagentes, como o tioglicolato de sódio, que é capaz de se combinar
com o oxigênio dissolvido eliminando este elemento do meio de cultura
(específico para microrganismos anaeróbicos).
DIVISÃO
BACTERIANA:
CRESCIMENTO DAS CULTURAS BACTERIANAS
• FISSÃO BINÁRIA
• TEMPO DE GERAÇÃO
• FASES DE CRESCIMENTO:
• FASE lag
• FASE log
• FASE ESTACIONÁRIA
• FASE DE MORTE
CELULAR
Figura 5. Fissão binária bacteriana.
É o tempo
necessário
para uma
célula se
dividir (e sua
população
dobrar de
tamanho).
• tempo varia de
acordo com o
organismo;
• depende das
condições ambientais
(nutricionais,
temperatura, etc);
• maioria das
bactérias: 1 – 3 h
FASE lag:
• Pouca ou ausência de divisão celular (fase
de adaptação) - ≥ 1 hora (estado de latência,
com intensa atividade metabólica)
FASE log:
• Início do processo de divisão (período de
crescimento ou aumento logaritmo).
Reprodução celular extremamente ativa,
sensíveis as mudanças ambientais
• (* EFEITO DE ANTIBIÓTICOS)
FASE ESTACIONÁRIA:
• Velocidade de crescimento diminui o nº de
células vivas = nº de células mortas
FASE DE MORTE CELULAR:
• O nº de células mortas excede o de células
novas.
Figura 6. Curva de crescimento bacteriano
mostrando as 4 fases típicas.
QUANTIFICAÇÃO DIRETA:
•
•
•
•
CONTAGEM EM PLACAS
FILTRAÇÃO
MÉTODO DO NÚMERO MAIS PROVÁVEL
CONTAGEM DIRETA AO MICROSCÓPIO
QUANTIFICAÇÃO INDIRETA:
• TURBIDIMETRIA
• ATIVIDADE METABÓLICA
• PESO SECO
QUANTIFICAÇÃO DIRETA:
CONTAGEM EM PLACAS
• técnica mais utilizada na determinação do tamanho da população
bacteriana;
VANTAGEM: qualificação de células viáveis
DESVANTAGEM: tempo (24 h para o aparecimento das colônias)
Cálculo:
• nº de colônias na placa x índice de diluição da amostra = nº de
bactérias/mL
• DILUIÇÃO SERIADA
• MÉTODO DE ESPALHAMENTO EM PLACA
Figura 7. Contagem em placas e diluição seriada
(2) FILTRAÇÃO
• nº de bactérias = pode ser utilizado o método de filtração
para a sua contagem.
concentração de bactérias sobre a superfície de uma membrana
de filtro de poros muito pequenos após a passagem de um volume
de 100 mL de água.
filtro posteriormente transferido para uma placa de Petri
contendo meio sólido.
(3) O MÉTODO DO NÚMERO MAIS PROVÁVEL (NMP)
• utilizado para microrganismos que não crescem bem em meio sólido.
A) diluição a partir de um alto volume de inóculo (ex. 10 mL)
B) diluição a partir de um médio volume de inóculo (ex. 1 mL)
c) diluição a partir de um baixo volume de inóculo (ex. 0,1 mL)
d) contagem do nº de tubos positivos
e) estimativa do nº de células/mL de bactérias
Figura 8. Método do número mais provável (NMP)
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Figura 8. Método do número mais provável (NMP)
(4) CONTAGEM DIRETA AO MICROSCÓPIO
• um volume conhecido de suspensão bacteriana é colocado em uma área definida da lâmina de
microscópio.
a amostra pode ser corada ou analisada a fresco.
utilizam câmaras de contagem
DESVANTAGENS:
• não separa células mortas e vivas
• pode haver erros de contagem
• difícil contagem para bactérias móveis
Figura 9. Utilização da câmara de contagem Petroff-Hausser.
QUANTIFICAÇÃO INDIRETA:
(1) TURBIDIMETRIA
• monitoramento do
crescimento
bacteriano através da
turbidez
• espectrofotômetro
(540 - 660 nm)
(2) ATIVIDADE
METABÓLICA
• quantidade de um
certo produto (como
ácido ou CO2) é
diretamente
proporcional ao
número de células
bacterianas.
A quantidade de luz que atravessa o detector é inversamente proporcional
ao nº. de bactérias.
Quanto > o nº. de bactérias < a quantidade de luz que é transmitida
Figura 10. Determinação do nº de bactérias por turbidimetria.
(3) PESO SECO
• principalmente para fungos filamentosos
a) fungo é removido do meio por filtração
b) seco em dessecador
c) posterior pesagem
Agora laboratório