17-Exercícios-crescimento-bacteriano-resolvido

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EXERCÍCIOS SOBRE CRESCIMENTO BACTERIANO
1. Partindo de uma cultura em fase exponencial com 108 bactérias por mL, deseja-se preparar outra
cultura que tenha o mesmo número de células após 6 horas. O tempo de geração é de 45 minutos. Qual
a densidade inicial a ser usada na segunda cultura?
Um modo de obter o valor de x0 é calcular o número de gerações (n) e então usar a equação x=x0.2n.
Assim, se n=t/g, o número de gerações será 16/2 ou 8. Usando a equação, calculamos 108=x0.28 ou
x0=108/28, e portanto, x0=3,9x105 células por mL.
2. Durante o preparo de uma ração para frangos de corte ocorreu acidentalmente a sua contaminação
com 103 células de S. aureus. Considerando que o tempo de geração de S. aureus é de 30 minutos,
explique quantas células deveriam existir na ração após 7 horas.
Percorrido a 1ª hora, teremos 4 células; percorrido mais uma hora, teremos 16 células e assim por
diante, de tal forma que percorrido as 7 horas encontraremos 16384 células. Como já havia,
inicialmente, 103 células, então multiplicando 103 x 16384, encontraremos 1,64 x 107 células ao final
das 7 horas.
3. Como uma simples célula bacteriana, invisível a olho nu origina uma colônia visível em meio de
cultura sólido? Com base neste fato, dar o princípio que norteia os métodos de contagem de variáveis
em meios de cultura sólidos.
Uma célula divide-se por várias gerações e, como o meio é sólido, as células permanecem juntas,
acumulando um número tão grande de indivíduos (um clone) que torna-se visível a olho nu. O
princípio éo fato de que cada colônia é originada por um indivíduo.
4. Caracterizar as fases lag, Iog e estacionária de uma curva de crescimento quanto a:
a) classes de macromoléculas sintetizadas.
b) aumento do número de indivíduos.
c) fatores que determinam o seu início e fim.
d) obrigatoriedade de ocorrência.
a) Lag: todas, menos DNA; log: todas; estacionária: depende. A fase estacionária pode se instalar por
dois motivos principais: carência de nutrientes ou acúmulo de produtos tóxicos. Na primeira
condição, a população não vai apresentar comportamento homogêneo, pois algumas células
conseguem alimento e se dividem, enquanto outras morrem de inanição. Ocorre, portanto, a
síntese de todas as macromoléculas. No entanto, quando se acumulam produtos tóxicos (exemplo:
queda do pH do meio), todas as células ficam impedidas de retirar nutrientes do meio, levando a
uma parada geral de multiplicação. Neste caso, não ocorre síntese geral, mas de apenas algumas
proteínas.
b) Lag: não ocorre; log: sim; estacionária: não há.
c) Lag: inicia-se com a indução de enzimas ou reconstituição de estruturas conforme o estado
fisiológico do inóculo e termina quando as células estão aptas a dividir-se; log: inicia-se com as
células aptas a dividir-se e termina com alguma limitação do meio; estacionária: começa com a
limitação do meio e termina com o agravamento destas condições que inviabilizam as células.
d) Lag: não; log: sim; estacionária: sim, à exceção de culturas contínuas.
5. Considerando-se um inóculo contendo células/mL de E. coli em caldo nutriente e um tempo de
geração de 30 minutos, quantas bactérias haverá na cultura após 10 horas de incubação? Observar que
a fase estacionária teve início 9 horas após a inoculação e não houve fase lag.
1 h ----------------------------------- 60’
9h (tempo de crescimento) ----- x
X = 540’
1g --------------------- 30’
X ---------------------- 540’
X= 18 g
2n = 218 = 2,6 x 105 células
6. Alistar, em seqüência cronológica, os eventos que ocorrem na célula bacteriana durante o processo
de divisão binária transversal:
A. síntese de ácido N-acetilmurâmico.
B. síntese de DNA.
C. formação de septo com membrana e parede.
D. síntese de fosfolipídio de membrana citoplasmática.
E. síntese de RNA.
F. separação das fitas de DNA.
E, seguido de A e D simultaneamente (crescimento da superfície), B e C simultaneamente e F.
7. Um microrganismo foi cultivado em caldo nutriente (peptona e extrato de carne) e a seguir semeado
em A) caldo sintético (glicose + sais minerais necessários), em B) caldo nutriente e em C) caldo glicosado
(caldo nutriente + glicose). Construir os gráficos (absorbância x tempo) que representam o crescimento
(fases lag, log e estacionária) do microrganismo nos três meios de cultura.
8. O crescimento de duas culturas diferentes de bactérias foi medido por turbidimetria tendo sido
obtidos resultados idênticos. É possível concluir que as culturas continham o mesmo número de células
viáveis?
Não, porque a turbidimetria é um método para medir massa e indivíduos de diferentes espécies
podem ter massas diferentes.
9. O resultado de medidas de crescimento de duas populações bacterianas, A e B, por (I) dosagem de
lipopolissacarídio total e (II) contagem de células viáveis (U.F.C.) está apresentado nos gráficos da Fig.
abaixo.
a) Fazer um gráfico aproximado, para a bactéria A, da razão lipopolissacarídio/massa em função
do tempo.
b) Fazer um gráfico aproximado, para as bactérias A e B, da razão peptidioglicano/célula em
função do tempo.
c) Considerando que as bactérias A e B são bacilos de igual tamanho, traçar um gráfico
relacionando a concentração de fosfolipídio total por tempo, para os dois microrganismos,
obedecendo as proporções relativas (fase lag e log).
d) Qual das bactérias tem maior tempo de geração?
e) A contagem das placas semeadas com uma amostra da bactéria B, retirada no tempo zero da
cultura, apresentou valor médio de 250 U.F.C. por placa. Qual a possibilidade de obter- se
resultados estatisticamente confiáveis se o método for repetido utilizando-se as mesmas
diluições para contagens de amostras retiradas após 6 horas do início da cultura?
f) Qual seria a cor desenvolvida pelas bactérias A e B pela coloração de Gram?
a), b) e c) ver Fig. abaixo.
d) B.
e) Nenhuma; o número de bactérias será muito maior após 6 horas e as colônias confluirão caso
sejam plaqueadas as mesmas diluições.
f) Violeta e vermelha.
10. Na Figura abaixo estão representadas as curvas de crescimento de dois microrganismos, A e B,
mesófilos, de espécies diferentes.
a) Que metodologia permitiu a obtenção das duas curvas, uma vez que as espécies foram
cultivadas no mesmo tubo?
b) Se um dos microrganismos for capaz de produzir esporos, qual seria?
c) Delimitar a região da curva A indicada para medir o tempo de geração da bactéria.
d) Adicionar ao gráfico acima as curvas de peptidioglicano total e de RNA/célula em função do
tempo, referentes às fases de lag e log para o crescimento da bactéria A.
a) Contagem de viáveis em meio seletivo ou diferencial.
b) B.
c) A região referente à fase exponencial.
d)
11. Uma espécie bacteriana facultativa fermentativa foi inoculada em meio sintético contendo glicose
como fonte de carbono e energia, NH4(SO4)2 e concentrações adequadas de outros sais e incubada em
aerobiose e em anaerobiose. Periodicamente foram retiradas amostras para as seguintes
determinações: nitrogênio protéico celular, consumo de NH4(SO4)2 e consumo de glicose.
Usando a mesma escala para as duas situações, traçar os gráficos correspondentes aos parâmetros
medidos.
12. Duas suspensões de bactérias, uma gram-positiva (A) e outra gram-negativa (B) foram tratadas com
lipase por 30 segundos e por 30 minutos. Após o tratamento, as células foram lavadas, suspensas em
solução isotônica e submetidas aos seguintes testes:
I – capacidade de absorver glicose.
II – suscetibilidade à penicilina.
III – toxidez (inoculação em animais).
IV – atividade de enzimas da via glicolítica.
Os resultados dos testes e dos respectivos controles encontram-se na Tabela abaixo.
Testes após o tratamento
Bactéria Tempo de ação
Lipase (min)
Absorção de
glicose
Ação da
Penicilina
Toxidez Atividade das
enzimas da Glicólise
A 0,5 + + - +
A 30 - - - -
B 0,5 + + - +
B 30 - - - -
A 0 + + - +
B 0 + - + +
a) Por que somente o tratamento com lipase após 30 minutos inibiu o consumo de glicose das
bactérias gram-positivas? Citar outras funções que também devem ter sido afetadas.
b) Por queas bactérias gram-negativas, que não eram susceptíveis à penicilina, sofreram a ação do
antibiótico após o tratamento com a lipase por 30 segundos?
c) Em que situações ocorrerá saída de material intracelular para o meio?
d) Justificar a perda da toxidez pelas bactérias gram-negativas após o tratamento com a lipase por
30 segundos.
a) Porque somente após os 30 minutos a lipase atingiu a membrana citoplasmática, estrutura
responsável pelo transporte ativo de substâncias para dentro da célula. Outras funções afetadas
poderiam ser: síntese de parede, secreção de moléculas.
b) Porque a ação de 30 segundos da lipase foi suficiente para alterar a membrana externa que
constituí uma barreira natural à penetração da penicilina.
c) Nos tratamentos por 30 minutos, quando a membrana citoplasmática foi afetada, pois a célula
perde o controle de saída de material intracelular.
d) A toxidez das bactérias gram-negativas está na presença do lipopolissacarídeo (lipídeo A) da
parede. Uma vez atingida esta camada, a célula perde a toxidez.
13. Culturas de dois bacilos (A e B) foram submetidas a dois protocolos experimentais, esquematizados
como seguem, que incluíram dois tratamentos:
I – Tratamento com lisozima em meio isotônico.
II – Tratamento com agente químico Y em meio isotônico.
Os resultados das análises químicas e microscópicas das frações obtidas com os tratamentos estão
descritos na figura 3, logo abaixo.
a) Se as bactérias A e B fossem coradas pelo método de Gram, quais seriam as cores adquiridas?
b) Por que as bactérias A e B mudaram de forma após o tratamento I?
c) Citas as funções possíveis das proteínas encontradas na fração 8.
d) Que frações apresentariam efeito tóxico se fossem injetadas em animais?
e) Que estruturas celulares pertence cada macromolécula encontrada na fração 9?
a) Bactéria A, roxa ou azul; os ácidos teicóicos (fração 1) mostram que é gram-positiva. Bactéria B,
vermelha ou rosa: os componentes das frações 8 e 4 mostram que é gram-negativa.
b) Porque o peptideoglicano que lhes confere forma e rigidez foi destruído pelo tratamento I.
c) Transporte de solutos, receptor de fímbria sexual, receptor de fagos.
d) Frações 3 e 8, porque contém o lipídeo A, que é tóxico.
e) Fosfoliídeos = membrana plasmática. Proteínas = membrana plasmática, ribossomos, flagelo.
DNA = cromossomo, nucleóide. RNA = ribossomos.
14. Se um microbiologista inicia um experimento empregando Listeria monocytogenes com 10.000 (104)
células em uma cultura cujo tempo de geração é de 2 h, quantas células estarão na cultura após 4, 24 e
48 h?
A cada 2 horas uma célula se divide para dar origem a 2 células filhas idênticas a célula mãe. Isso
significa que após ter percorrido 2 horas a população duplicou, ou seja, 2 horas após o número
de células na solução já era de 20.000 (2,0 x 104).
Após 24 horas, teoricamente, teremos 12 gerações (n) : X = X0 . 2n ; X = 10.000 . 212 = 4,1 x 107
células.
Após 48 horas, teoricamente, teremos 24 gerações (n) : X = X0 . 2n ; X = 10.000 . 224 = 1,7 x 1011
células.
Figura 3
15. Na Figura abaixo estão representadas as curvas de crescimento de dois microrganismos, A e B,
mesófilos, de espécies diferentes.
a) Que metodologia permitiu a obtenção das duas curvas, uma vez que as espécies foram
cultivadas no mesmo tubo?
b) Se um dos microrganismos for capaz de produzir esporos, qual seria?
c) Delimitar a região da curva A indicada para medir o tempo de geração da bactéria.
a) contagem de viáveis em meio seletivo ou diferencial.
b) B.
c) A região referente à fase exponencial.
16. Os bacilos A e B, gram-positivo e gram-negativo, respectivamente, foram semeados separadamente
em meio sintético contendo glicose e concentrações adequadas de sais minerais. Os resultados do
crescimento bacteriano (idêntico para ambas as bactérias), está expresso em medidas de absorbância
na Figura abaixo. No tempo t1 foi adicionado às culturas (mas não ao controle) uma concentração letal
de lisozima e o meio foi modificado para isotônico. No tempo t2 foram retiradas amostras das culturas,
centrifugadas em seguida, separando sedimento e sobrenadante. Nos sobrenadantes foram
pesquisados: proteínas, açúcares, fosfolipídios, lipoproteínas, lipopolissacarídios, peptidioglicano e
ácidos teicóicos.
a) Explicar os resultados.
b) Que macromoléculas devem ter sido detectadas nos sobrenadantes das culturas de A e B?
a) A lisozima atuou sobre ambas as bactérias, impossibilitando sua divisão pela ausência de
parede.
b) A: peptideoglicano e ácidos teicóicos; B: todas pesquisadas exceto ácidos teicóicos.
17. No ambiente, a segunda fase de crescimento, o crescimento exponencial, ocorre apenas por breves
períodos após a adição de um substrato. Esse substrato pode ser resíduos de colheita, serapilheira,
resíduos de raízes ou contaminantes adicionados ou derramados no meio ambiente. As células
copiotróficas, muitas das quais estão inicialmente dormentes, que respondem mais rapidamente aos
nutrientes adicionados. Após a adição do substrato, essas células dormentes tornam-se fisiologicamente
ativas e entram brevemente na fase exponencial até que o substrato seja utilizado ou até que algum
fator limitante cause um declínio na degradação do substrato. Conforme mostrado na Tabela abaixo, as
contagens de células cultiváveis aumentam de uma a duas ordens de magnitude em resposta à adição
de 1% de glicose. Neste experimento, quatro solos diferentes foram deixados sem tratamento ou
corrigidos com 1% de glicose e incubados em temperatura ambiente por 1 semana.
Preencher os espaços em branco encontrados na Tabela.
Para saber qual foi o aumento na contagem de UFC expressa na forma logarítmica, devemos
encontrar o log de cada contagem. Assim:
a) Para o solo Pima o log de 5,6 x 105 é 5,75 e o log de 4,6 x 107 é 7,66. Portanto, o aumento em log
foi de 7,66 – 5,75 = 1,91
b) Para o solo Brazito, como houve um aumento de 2 log o que significa 100 ou 102 (log 2) e no
solo sem tratamento a contagem era de 1,1 x 106 cujo log é 6,04, a contagem no solo com
tratamento de 1% de glicose será de 1,1 x 108, isso porque o log desse é 8,04 e 8,04 – 6,04 é
igual a 2,0.
c) Para o solo Clover Springs como houve um aumento de 1,1 na contagem expressa em log e o
solo tratado com glicose apresentou uma contagem de 1,9 x 108, cujo log é 8,28, subtraindo
8,28 de 1,11 encontramos 7,17 e o antilog desse número é 1,5 x 107.
d) Para o solo Mt. Lemmom o aumento na contagem de microrganismos expresso como Log foi de
1,78, isso porque o log de 1,4 x 106 é 6,14 e o log de 8,3 x 107 é 7,92. Por diferença encontramos
o valor de 1,78.