Características Fisiológicas e do Crescimento Bacteriano

CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
METABOLISMO BACTERIANO:
Objetivo
Principal
Sub-Unidades
Estruturais
Nutrientes
Metabolismo
Crescimento
Bacteriano
+
Energia
Metabolismo
Integrado
Motilidade,
Luminescência, ...
Objetivo
Secundário
1
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
2
METABOLISMO BACTERIANO:
NUTRIÇÃO
“Elementos Plásticos”:
Fonte de Carbono
Fonte de Nitrogênio
Fonte de Fosfato
Fonte de Enxofre
“Elementos Traço”
(Ca; K; Fe; Mg; Mo; Mn; Zn; Co; ...)
Fatores de Crescimento
METABOLISMO
Carboidratos
Aminoácidos
Bases Nitrogenadas
Ácidos Graxos
FUNÇÕES
CELULARES
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS:
Autotróficas:
se desenvolvem em meios de cultivo constituídos por compostos
inorgânicos simples (Fonte de Carbono = CO2).
Heterotróficas:
para se desenvolverem exigem a presença de compostos orgânicos
no meio de cultivo. (Fonte de Carbono = composto orgânico)
Auxotrófico: mutante exigente de Fator de Crescimento não exigido na célula parental
3
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS:
4
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
5
CARACTERÍSTICAS DO CRESCIMENTO BACTERIANO:
Divisão Binária;
Tempo de Geração, em geral, de
cerca de 15 a 30 minutos para a
maioria das espécies mesófilas
de importância em microbiologia
médica e de alimentos;
Células filhas idênticas a célula
mãe = “clone”;
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
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CARACTERÍSTICAS DO CRESCIMENTO BACTERIANO:
Tempo
0
Número
de
Bactérias
1
2:15 h
2:30 h
2:45 h
3:00h
4h
5:00 h
512
1.024
2.048
4.096
65.536
1.048.576
15 min 30 min 45 min
2
4
8
1h
1:15 h
1:30 h
1:45 h
2:00 h
16
32
64
128
256
1,0 x 106
Aumento da População Bacteriana em Progressão Geométrica;
Formação de Populações Elevadas em Curto Espaço de Tempo;
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
CARACTERÍSTICAS DO CRESCIMENTO BACTERIANO:
Representação Gráfica
do Aumento da
População Bacteriana
20 gerações = 1,0 x 106
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CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
CARACTERÍSTICAS DO CRESCIMENTO BACTERIANO:
Representação Gráfica
da População
Bacteriana com
Limitação Nutricional
(Meio de Cultura)
Fase Estacionária
de Crescimento
Fase de Latência
8
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO
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FATORES QUE INFLUENCIAM O CRESCIMENTO BACTERIANO:
Principais Condições que Influenciam o Crescimento Bacteriano:
Nutrientes Essenciais;
Temperatura;
Eh (Atmosfera);
pH;
Osmolaridade;
Velocidade de
Crescimento
Ó
T
I
M
O
“Condição”
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 10
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A TEMPERATURA DE CRESCIMENTO:
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 11
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A TEMPERATURA DE CRESCIMENTO:
Grupos de Importância em Microbiologia de Alimentos:
Psicrotróficos:
se multiplicam em uma faixa de temperatura de ± 4 a 8ºC (geladeira) a
temperatura ambiente ou superior;
Termófilos:
se multiplicam em uma faixa de temperatura de ± 50 a 75ºC;
“Termófilos Facultativos”:
são mesófilos, mas se multiplicam a ± 45 a 55ºC;
Termodúricos: resistem a processamentos térmicos
brandos, em especial a pasteurização.
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 12
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O TIPO RESPIRATÓRIO:
Aeróbios
Anaeróbios
Facultativo
Microaerófilo
Composição do “Ar”:
Nitrogênio (78,08 %); Oxigênio (20,94 %);
%); Argônio (0,93 %); Dióxido de Carbono (0,035 %);...
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O TIPO RESPIRATÓRIO:
Aeróbios
Facultativo
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O TIPO RESPIRATÓRIO:
Não Possuem:
Anaeróbios
Super-Óxido Dismutase
e/ou Catalase e/ou
Peroxidase
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O TIPO RESPIRATÓRIO:
Cultivo de Bactérias Anaeróbicas:
Jarra de
Anaerobiose
Consumo do “Oxigênio
Câmara de Anaerobiose
Troca de Atmosfera
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 16
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O TIPO RESPIRATÓRIO:
Cultivo de Bactérias Microaerófilas:
Geração de CO2
Bactérias Capnofílicas
Troca de Atmosfera
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO pH PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
Ácido
Neutro
Acidófilas ( 1,8 a 5)
Alcalino
Neutrófilas (5 a 9)
Alcalófilas (9 a 11)
• Escherichia coli;
• Staphylococcus aureus;
• Clostridium botulinum;
• Salmonella sp;
Bactérias Fermentadoras:
• Alcaligenes faecalis;
• Lácticas;
• Vibrio cholerae;
• Bactérias Acéticas;
• Vibrio parahaemolyticus;
• Propiônica;
• Agrobacterium;
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 18
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO OSMOLARIDADE PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
Concentração Osmótica do Citoplasma
Concentração Osmótica da Solução
Água
Destilada
“Soro
Fisiológico”
Água de
Consumo
Água de
Rio
Água do
Mar
Salmoura
Se
diferentes
PRESÃO
OSMÓTICA
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 19
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO OSMOLARIDADE PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 20
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO OSMOLARIDADE PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
Grupos de Importância em Microbiologia de Alimentos:
Halófilos Moderados: (2 a 4% de NaCl)
Vibrio parahaemolyticus
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO OSMOLARIDADE PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
Grupos de Importância em Microbiologia de Alimentos:
Halófilos Extremos: (até 32% de NaCl)
Halobacterium sp
Halococcus sp
Bacteriorodopsina
Pode ser deteriorada por Halófilos
“Vermelhão do Charque”
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO OSMOLARIDADE PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
Grupos de Importância em Microbiologia de Alimentos:
Atenção: Halotolerantes
Halotolerantes::
Microrganismos que se desenvolvem em ambientes com uma
concentração salina de cerca de 0,9 %, contudo resistem a
elevação progressiva desta concentração para níveis
relativamente elevados, em geral cerca de 5 a 8 %.
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 23
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO OSMOLARIDADE PREFERENCIAL DE CRESCIMENTO:
Grupos de Importância em Microbiologia Ambiental:
Halococcus
Halococcus
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 24
Não confundir com:
Maré Vermelha
Neurotoxinas
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 25
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA:
Metabolização de Carboidratos:
CARBOIDRATOS
GLICOSE
“PENTOSES”
Via de
Entner-Doudoroff
Via de
Embden-Meyerhof
Via da
Pentose Fosfato
(2) Ácido Pirúvico
(2) Ácido Pirúvico
(1) Frutose–6-P
1 ATP + 2 NADH
2 ATP + 2 NADH
-1 ATP + 2 NADH
Via Opcional
Via Preferencial
Via Complementar
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 26
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA:
Fermentação:
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 27
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA:
Fermentação:
Principais Características:
Baixo Rendimento Energético;
2 ATPs
Consumo de Grandes
Quantidades do Substrato
“Lento” Aumento da População
Exige Ausência de “Oxigênio Livre”;
Só ocorre em Anaerobiose
Rápido Consumo do Substrato
Acúmulo de Produtos Finais no Meio.
Alterações do Meio Limitam a
População Bacteriana
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 28
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA:
Respiração Aeróbica:
Via Glicolítica
Ciclo de Krebs
Cadeira Respiratória
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 29
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA:
Respiração Aeróbica:
Principais Características:
38 ATPs
Alto Rendimento Energético
“Rápido” Aumento
da População
Exige Presença de “Oxigênio Livre”
Produtos Finais (CO2+ H2O) Não Alteram o Meio
Só ocorre em Aerobiose
Grandes Populações
Alcançadas Rápidamente
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 30
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA:
Respiração Anaeróbica:
Principais Características:
Baixo Rendimento Energético
Exige Ausência de “Oxigênio Livre”
> 2 a < 38 ATPs
Só ocorre em Anaerobiose
Aceptor Final de “e”
Nitrato
Sulfato
Carbonato
Acúmulo de Produtos Finais no Meio
Nitrito
H2S
Metano
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 31
METABOLISMO INTEGRADO:
Metabolismo Integrado
Crescimento
Energia
Nutrientes
Motilidade
Sub-Unidades
Estruturais
Bioluminescência
N
U
T
R
I
E
N
T
E
S
Aminoácidos
Ácidos Graxos
Glicerol
Carboidratos
Bases Nitrogenadas
Cápsula
E
N
E
R
G
I
A
Proteínas
Lipídeos
Polissacarídeos
Ácidos Nucléicos
E
N
E
R
G
I
A
Parede Celular
Membrana Celular
Genoma
Ribossomas
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 32
METABOLISMO INTEGRADO:
Aminoácidos
Energia
Sub-Unidades
Estruturais
Proteínas
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 33
METABOLISMO INTEGRADO:
Sub-Unidades
Estruturais
Energia
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 34
METABOLISMO INTEGRADO:
Energia
Sub-Unidades
Estruturais
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E DO CRESCIMENTO BACTERIANO 35
METABOLISMO INTEGRADO:
Sub-Unidades
Estruturais
Energia