Fisiologia Bacteriana

Arlindo Ugulino Netto – MICROBIOLOGIA – MEDICINA P3 – 2008.2
FAMENE
NETTO, Arlindo Ugulino.
MICROBIOLOGIA
FISIOLOGIA BACTERIANA – NUTRI•‚O E METABOLISMO BACTERIANO
(Professora Socorro Vieira)
A análise das estruturas bacterianas revela que sua arquitetura é formada por diferentes macromoléculas,
constituídas por distintas unidades. Essa análise nos leva a crer que a constituição molecular das bactérias não é muito
diferente quando comparada com células eucarióticas. Todos os tipos de células, incluindo a bacteriana, são
constituídos de cerca de 70% de água, indicando que suas reações estão preparadas para ocorrer em meio aquoso. Os
30% restantes são compostos de matéria seca (macromoléculas) que compões a parede celular, os ribossomos, a
região nuclear ou a membrana bacteriana.
 70% Água
 30% Matéria seca: proteínas, DNA, RNA, lipídeos, lipopolissacarídeos, metabólitos.
REQUISITOS NUTRICIONAI S
A maioria das bactérias são heterotrƒficas. As substâncias ou elementos retirados do ambiente para construir
novos componentes celulares ou para obter energia são chamados de nutrientes. Os nutrientes podem ser divididos em
duas classes: macronutrientes (compostos orgânicos celulares) e micronutrientes. Ambos os tipos são
imprescindíveis, mas os primeiros são requeridos com grandes quantidades por serem os principais constituintes dos
compostos orgânicos celulares e/ou serem utilizados como combustível.
MACRONUTRIENTES
Em laboratório, esses nutrientes (90% da constituição molecular) são cedidos às bactérias nos meios de cultura,
enquanto que no corpo humano, o próprio sangue os fornece.
 Fonte de carbono: as bactérias podem utilizar o carbono inorgânico existente no ambiente, na forma de
carbonatos ou de CO2 como única fonte de carbono. São nesse caso chamadas de autotróficas. Os
microorganismos que obrigatoriamente requerem uma fonte orgânica de carbono são denominados
heterotróficos.
 Fonte de nitrog„nio: está disponível na natureza sob a forma de gás (N2) ou na forma combinada. Para um
grupo de bactérias, além do N compor as proteínas e ácidos nucléicos, o N serve para formar nitrato que é o
aceptor final de elétrons da cadeia de transporte em anaerobiose.
 Fonte de oxig„nio: é requerido na forma de molécula como aceptor final da cadeia de transporte de elétrons
aeróbia. É, portanto, assimilado tanto na forma de molécula como na forma combinada.
 Fonte de hidrog„nio: com exceção de um pequeno grupo de bactérias que necessita de H2 na forma molecular,
é obtido pelas bactérias na forma combinada.
MICRONUTRIENTES
Correspondem a um percentual menor da constituição molecular bacteriana (10%) e são eles: potássio, cálcio,
ferro, magnésio, manganês. Atuam como componentes de proteínas, enzimas e componentes de estruturas celulares.
Os esporos (forma de resistência da bactéria), por exemplo, são formados por íons calcio associados ao ácido
acetilcolínico.
C ONDI•‚ES DE C ULTIVO
Os meios de cultura são representados por um conjunto de substância que tem como finalidade o crescimento
microbiano. Para cultivar microorganismos, deve-se obedecer a requisitos básicos obrigatórios, quais sejam: inoculá-los
em meios de cultura adequados e incubá-los em condições ambientais igualmente adequadas.
Um inóculo é uma amostra de material que contém geralmente uma pequena quantidade de microorganismos;
obedecidas as condições citadas, os microorganismos contidos no inoculo multiplicam-se, aumentando em número e
massa e, com isto, atingindo o objetivo desejado. Os meios de cultura devem ser ricos em fatores de crescimento:
vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas. Algumas outras bactérias exigem a presença de sangue para o meio de
cultura (Ágar base + sangue de carneiro = Ágar sangue).
CLASSIFICA•‚O DOS MEIOS DE CULTURA
1. Quanto … composi†‡o
 Meios sintˆticos: são meios de cultura que apresenta uma constituição química definida. Ex: Agar
Müeller Hinton; Agar sangue (Blood-Agar-Base, BAB).
 Complexos (naturais): não se tem uma idéia fixa de concentração de nutrientes no meio, ou seja, não
têm uma composição química definida. Ex: leite, suco de frutas, caldo de carne.
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2. Quanto ao estado físico
 Sólidos: meios com aspecto gelose devido à presença do Ágar, um polímero obtido de algas marinhas
que tem como função única de fornecer uma consistência sólida ao meio, sem estar relacionado à
nutrição. Ex: Ágar sangue
 Semi-sólidos: apresentam uma pequena quantidade de Ágar.
 Líquidos: não apresentam Ágar em sua composição. Quando há presença de bactérias, o meio
apresenta-se turvo. Ex: Caldo BHI (Brain Heart Infusion), um meio extremamente rico em nutrientes
derivado do coração e cérebro bovino.
3. Quanto à finalidade
 Meio seletivo: seleciona o crescimento de espécies específicas de bactérias. Ex: Ágar manitol salgado
faz crescer o Staphylococos.
 Meios de enriquecimento: contém substâncias acrescentadas ao meio de cultura com a finalidade de
obter crescimento da bactéria. Ex: sangue, soro, vitaminas, BHI, etc.
INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS
A tomada de nutrientes e posterior metabolismo são influenciados por fatores físicos e químicos do meio
ambiente. Os principais fatores são: temperatura, pH, presença de O2, pressão osmótica e luz.
 Temperatura: cada tipo de bactéria apresenta uma temperatura ótima de crescimento. A temperatura ideal para
o crescimento bacteriano é de 37º. Porém, existe bactérias que apresentam variações segundo a temperatura
ótima para o seu crescimento, sendo classificadas em:
 Psicrófilas: entre 12 e 17ºC
 Mesófilas: entre 28 e 37ºC
 Termófilas: 57 e 87ºC

pH: os valores de pH em torno da neutralidade (6,5 a 6,8) são os mais adequados para a absorção de alimentos
para a grande maioria das bactérias. Existem, no entanto, grupos adaptados a viver em ambientes ácidos e
alcalinos.

Oxigênio: o oxigênio pode ser indispensável, letal ou inócuo para as bactérias, o que permite classificá-las em:
 Aeróbias estritas: exigem a presença de oxigênio. Ex: Acninotobacter
 Aeróbias Microaerófilas: necessitam de baixos teores de oxigênio. Ex: Campylobacter jejuni
 Aeróbias Facultativas: apresentam mecanismos que as capacitam a utilizar o oxigênio quando
disponível, mas desenvolver-se também na sua ausência. Ex: Escherichia coli
 Aeróbias aerotolerantes: suportam a presença de oxigênio, apesar de não utilizarem. Ex: Streptococcus
e Lactobacillus.
 Anaeróbias estritras: não toleram oxigênio. Ex: Clostridium tetani e Clostridium botulinum, bactérias
produtoras de potentes neurotoxinas (botulínica) que inibem a ação da acetilcolina, impedindo a
contração da musculatura da respiração.
METABOLISMO BACTERIANO
Uma vez garantidos pelo ambiente os nutrientes e as condições adequadas para assimilá-los, as bactérias vão
absorvê-las e transformá-los para que cumpram suas funções básicas, quais sejam, o suprimento de energia e de
matéria prima.
OBTENÇÃO DE ENERGIA
As substâncias energéticas (com elevado grau de redução) preferencialmente oxidadas por microrganismos são
os açúcares, seguidos de proteínas e, mais raramente, gorduras. As bactérias utilizam energia para transporte de
nutrientes, o movimento dos flagelos, mas sobretudo para as biossínteses.
Os processos de obtenção, armazenamento e utilização de energia são organizados na célula através de uma
rede complexa de reações químicas que constituem o metabolismo.
1. Oxidação Aeróbia: se dá por meio da oxidação dos carboidratos (glicose), por meio da glicólise, conversão de
piruvato a acetil-CoA, Ciclo de Krebs, Cadeia de transporte de elétrons.
2. Oxidação anaeróbia: ao contrário da maioria dos seres vivos, que apresentam metabolismo estritamente
aeróbio, muitas bactérias tem a capacidade de viver em ambientes onde há baixas tensões ou carência total de
oxigênio. Para viver nestas condições, os microrganismos são capazes de levar a cabo os processos de
fermentação ou respiração anaeróbia (na qual não há ciclo de Krebs, pois na ausência do O2, haverá carência
de NAD oxidado), fazendo uso de compostos orgânicos, obtendo os seguintes produtos finais: lactato, etanol,
acetato. A fermentação láctica, por exemplo, é um processo utilizado na indústria de alimentos.
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CRESCIMENTO BACTERIANO
Quando se fala em crescimento bacteriano,
relaciona-se ao número de bactérias existentes em um
determinado meio. Para avaliar essa variável, faz a curva
de crescimento bacteriano, que está dividida nas
seguintes fases:
 Fase LAG (latência): fase da adaptação da bactéria
ao meio.
 Fase logarítmica: crescimento exponencial da
bactéria.
 Fase estacionária: parada no crescimento de
bactérias devido à multiplicação de algumas
bactérias e morte de outras devido a produção de
toxinas.
 Fase de declínio: fase em que ocorre uma morte
maciça de bactérias devido à escassez de
nutrientes do meio.
REPRODU•ƒO BACTERIANA
A forma de crescimento bacteriano é por meio da reprodução, que pode ser dar das seguintes formas:
1. Reprodução assexuada
 Fissão binária (bipartição): divisão da célula-mãe em duas células filhas idênticas.
 Fragmentação: bactérias filamentosas liberam fragmentos que originam uma nova bactéria.
 Brotamento: semelhante as leveduras, forma-se um broto que dará origem a uma nova bactéria.
 Esporogenia: formação de novas bactérias através da formação de esporos.
2. Reprodução Sexuada:
 Conjugação: exige o contato íntimo entre as células,
havendo então uma célula doadora do MG e uma
receptora desse material, sendo esse transporte
mediado por plasmídeos.
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