crescimento microbiano

FACULDADES OSWALDO CRUZ
Curso: Engenharia Ambiental
Disciplina: Microbiologia Aplicada
Profa MsC. Vanessa Garcia
Aulas 9 e 10 (2º semestre): Crescimento Microbiano
Objetivos: analisar os fatores necessários para o crescimento microbiano, que podem ser divididos em
duas categorias: físicos e químicos.

Fatores Físicos:
-Classificar os microrganismos em grupos com base na faixa de temperatura ótima para seu
crescimento.
-Identificar os mecanismos que controlam as variações de pH no meio.
-Explicar a importância da pressão osmótica para o crescimento microbiano.

Fatores Químicos:
- Fornecer um uso para cada um dos quatro elementos (carbono, nitrogênio, enxofre e fósforo)
altamente necessários para o crescimento microbiano.
- Explicar como ocorre a classificação dos microrganismos usando como referência as necessidades de
oxigênio.
CRESCIMENTO MICROBIANO
Quando falamos em crescimento microbiano, estamos nos referindo ao número
e não ao tamanho das células. Os microrganismos em crescimento estão na verdade
aumentando seu número e se acumulando em colônias. Portanto, o crescimento está
associado ao número de células e consequente aumento da colônia, e não ao aumento de
tamanho do microrganismo.
Fatores necessários para o crescimento
Existem dois tipos de fatores ligados ao crescimento microbiano: físicos e
químicos.


Fatores físicos: temperatura, pH e pressão osmótica.
Fatores químicos: fontes de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo,
oligoelementos, oxigênio.
FATORES FÍSICOS: temperatura, pH e pressão osmótica.
TEMPERATURA
A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres
humanos. No entanto, certas bactérias são capazes de crescer em temperaturas extremas,
onde a maioria dos organismos eucarióticos não sobreviveria.
Os microrganismos são classificados em três grupos principais considerando as
variações de temperatura de crescimento:



Psicrófilos: crescem em baixas temperaturas;
Mesófilos: crescem em temperaturas moderadas;
Termófilos: crescem em altas temperaturas.
Cada espécie bacteriana cresce a uma temperatura específica mínimas, ótima e
máxima.
 Temperatura mínima de crescimento: é considerada a menor temperatura em
que a espécie é capaz de crescer.
 Temperatura ótima de crescimento: é aquela em que a espécie apresenta o
melhor crescimento.
 Temperatura máxima de crescimento: é a temperatura mais alta que ainda é
possível haver crescimento.
Características principais de cada grupo:
 Psicrófilos: podem crescer a 0°C, mas sua temperatura ótima de crescimento
esta em torno de 15 a 20°C. A maioria dos microrganismos deste grupo é
extremamente sensível a altas temperaturas, alguns sendo incapazes de crescer
em temperatura ambiente (25°C). Geralmente o habitat dos microrganismos
psicrófilos inclui: profundezas dos oceanos e regiões polares. A maioria dos
microrganismos marinhos são psicrófilos. Exemplos: Pseudomonas e
Flavobacterium.
 Mesófilos: A maioria dos organismos são mesófilos. Crescendo em
temperaturas que variam entre 25°C e 40°C. A maioria dos organismos que
degradam alimentos e/ou são patógenos estão incluídos nesse grupo. A
temperatura ótima de muitas bactérias patogênicas fica em torno de 37°C.
 Termófilos: podem crescer em temperaturas em torno de 40 a 85°C, mas a
temperatura ótima de crescimento está em torno de 50 a 60°C. Geralmente, os
microrganismos deste grupo encontram-se em áreas vulcânicas, nascentes
quentes. Observação importante: A maioria dos termófilos são procarióticos.
Nenhuma célula eucariótica conhecida cresce em uma temperatura superior a
60°C.
 Hipertermófilos ou termófilos extremos: no caso desses microrganismos a
temperatura ótima de crescimento está em torno de 80°C (Fontes de águas
quentes associadas às atividades vulcânicas). A temperatura mais alta conhecida
em que o crescimento bacteriano foi observado é de cerca de 110°C, encontrada
nas profundezas dos oceanos em regiões hidrotermais. A grande pressão
encontrada nas profundezas 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 pH 6,5 e 7,5. Poucas bactérias são capazes em pH
ácido abaixo de 4,0. Mas, a maioria dos microrganismos tem tolerância a diferentes
valores de pH e são encontradas em diversos ambientes:





Águas de escoamento de solos vulcânicos- pH entre 1 e 3.
Águas de nascente- pH 10.
Solos ricos em amônia – pH 11.
Oceanos- pH 8.
Águas polares- pH 6.
PRESSÃO OSMÓTICA
A pressão osmótica é a pressão exercida na célula pelo peso da água que
permanece na superfície dela. Quando uma célula microbiana se encontrar em solução
com concentração de solutos superior àquela do interior da célula, ocorrerá a passagem
de água do interior da célula para o meio externo, por meio da membrana plasmática
(solução hipertônica).
Quando uma célula microbiana se encontrar em solução com concentração de
solutos inferior àquela do interior da célula, ocorrerá a passagem de água do meio
externo para a célula, por meio da membrana plasmática (solução hipotônica).
Osmose é a passagem de água de uma solução para outra através de uma membrana
semipermeável (deixa passar apenas o solvente). Sempre que houver diferença de
concentração entre duas soluções, o solvente se moverá da solução menos concentrada
para a mais concentrada. É importante ressaltar que a expressão “menos concentrada”
se refere ao soluto.
A pressão que equilibra a entrada de água é chamada de pressão osmótica e é
proporcional à concentração da solução.
Quando uma solução “puxa” água de outra, ou seja, quando sua pressão
osmótica é maior, ela é hipertônica (hiper=exagerado; tono=tensão) em relação à que
perde água; está é hipotônica (hipo=abaixo) em relação àquela, e sua pressão osmótica é
menor. Quando a pressão osmótica de duas soluções é a mesma, uma é isotônica em
relação à outra.
Em outras palavras: quando a concentração de soluto for maior no interior da
célula e menor no seu exterior, a célula ganha água do meio exterior (hipotônica).
Quando a concentração de soluto for menor dentro da célula e maior no seu exterior, a
célula perde água para o meio (hipertônica).
Se uma célula for colocada em solução hipertônica, ela perderá água e ficará
enrugada, fenômeno chamado de cremação. Se a solução for hipotônica, ela absorverá
água e poderá arrebentar; é o que chamamos de hemólise.
O aumento do volume da célula, quando ela passa de uma solução hipertônica
para uma hipotônica, é chamado de desplasmólise ou deplasmólise.
Quanto aos grupos referentes à pressão osmótica temos:

Halofílicos extremos/obrigatórios: microrganismos que se adaptam ás altas
concentrações de sais, se tornando necessárias para seu crescimento.
Organismos de água contendo altas concentrações de sais como o Mar Morto
necessitam de aproximadamente 30% de sal para crescerem.

Halofílicos Facultativos: mais comuns e não necessitam de altas concentrações
salinas para crescerem. São capazes de crescer em concentrações de até 2% de
sal.
FATORES QUÍMICOS
Elementos para o crescimento microbiano:




Carbono: o carbono junto com a água é um dos elementos mais importantes
para o crescimento, sendo essencial para a síntese de compostos orgânicos.
Nitrogênio, enxofre e fósforo: são importantes para a síntese de proteínas,
DNA e RNA e participam da reciclagem de nutrientes no meio ambiente.
Os organismos utilizam nitrogênio principalmente para sintetizar os
grupos amino que estão presentes nos aminoácidos de muitas proteínas. Muitas
bactérias obtêm esses compostos por meio da decomposição de matérias
orgânica proteica e, posteriormente, reincorporando os aminoácidos em
proteínas que acabaram de ser sintetizadas ou em outros compostos que
contenham nitrogênio. Outras bactérias utilizam nitrogênio a partir de íons
amônia (NH4+), que são encontrados já na forma reduzida na matéria orgânica
intracelular. Outras bactérias são capazes de obter nitrogênio necessário a partir
dos nitratos (compostos que se dissociam em solução produzindo íons nitrato,
NO3-).
O enxofre é utilizado na síntese dos aminoácidos contendo enxofre e de
vitaminas como tiamina e biotina. O fósforo é essência para a síntese de ácidos
nucléicos e para os fosfolipídeos componentes da membrana celular.
Oligoelementos: ferro, cobre, zinco (elementos traços), essenciais para as
atividades enzimáticas.
Oxigênio: Existem cinco grupos de microrganismos de acordo com a presença
ou não de oxigênio no meio:
o Aeróbios estritos ou obrigatórios: organismos que necessitam de
oxigênio para a sobrevivência.
o Anaeróbios Facultativos: organismos que crescem tanto na presença
quanto na ausência de oxigênio, o crescimento é maior na presença de
oxigênio.
o Anaeróbios Obrigatórios: não há crescimento na presença de oxigênio.
o Anaeróbios Aerotolerantes: somente crescimento anaeróbio, mas
toleram a presença de oxigênio A maioria das bactérias aerotolerantes é
capaz de fermentar carboidratos produzindo ácido láctico. O acúmulo de
ácido láctico inibe o crescimento da flora competitiva aeróbica
estabelecendo um nicho ecológico favorável para os produtos desse
composto. O organismo anaeróbico aerotolerante produtor de ácido
láctico mais conhecido é o lactobacilo, usado na produção de muitos
alimentos fermentados como queijo e pepino em conserva. Apesar de seu
crescimento e manipulação nas condições laboratoriais serem similares
às de outras bactérias, eles não são capazes de utilizar o oxigênio da
atmosfera para crescer. Essas bactérias podem tolerar o oxigênio devido
a presença de superóxido dismutase ou sistemas similares que
neutralizam as formas tóxicas do oxigênio.
o Microaerófilos: crescimento aeróbico, necessidade de oxigênio em
baixas concentrações (inferiores àquelas encontradas no ar). Poucas
bactérias são denominadas microaerófilas. Elas são aeróbicas e
necessitam de oxigênio. No entanto, são capazes de crescer somente em
concentrações de oxigênio inferiores àquelas encontradas no ar. Quando
colocadas para crescer em um tubo contendo meio de cultura sólido, elas
se multiplicam somente em profundidades em que existem baixas
concentrações de oxigênio. Elas não crescem próximo à superfície do
meio de cultura ou em locais contendo concentrações menores de
oxigênio daquelas consideradas como sua zona adequada de oxigênio.