Crescimento Microbiano

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Crescimento Microbiano: Fatores ambientais 
Elaborado por Wellington F. da Silva (Farmácia – N) 2016.1 
Divisão da Célula Bacteriana 
Em microbiologia, o crescimento é definido como 
um aumento no número de células. As células microbi-
anas possuem tempo de vida limitado. O crescimento 
de uma célula bacteriana depende de um grande nú-
mero de uma ampla variedade de reações químicas. Al-
gumas dessas reações transformam energia. Outras 
sintetizam moléculas, e outras ainda fornecem os vá-
rios fatores e coenzimas necessários às reações enzi-
máticas. Contudo, as principais reações da síntese ce-
lular são as macromoléculas a partir dos monômeros. 
A medida que as macromoléculas se acumulam no ci-
toplasma da célula, elas são montadas em novas estru-
turas, como parede celular, membrana citoplasmática, 
flagelos, ribossomos, corpos de inclusão, complexos 
enzimáticos e assim por diante, eventualmente le-
vando à divisão celular. 
Fissão binária: Em uma bactéria bacilar em cresci-
mento, a elongação prossegue até a célula se dividir em 
duas novas células. Esse processo é denominado fissão 
binária. Em uma cultura de Escherichia coli, por exem-
plo, as células alongam-se até atingirem aproximada-
mente o dobro de seu comprimento original, quando 
então forma uma partição que separa a célula em duas 
células filhas. Essa partição é referida como septo, 
sendo resultante do crescimento da membrana cito-
plasmática e da parede celular para o interior da célula, 
em direções opostas. Esse crescimento prossegue até 
a individualização das duas células filhas. Por definição, 
quando uma célula divide-se formando duas, ocorreu 
uma geração, e o tempo requerido para esse processo 
é denominado tempo de geração. 
O tempo necessário para uma geração em uma de-
terminada espécie bacteriana é altamente variável, 
sendo dependente de fatores nutricionais e genéticos. 
Nas melhores condições nutricionais, o tempo de gera-
ção de uma cultura laboratorial de E. coli é de cerca de 
20 minutos. Poucas bactérias podem crescer ainda 
mais rapidamente, ao passo que muitas crescem de 
forma mais lenta. Na natureza, as células microbianas 
crescem mais lentamente, já que todas as condições e 
recursos necessários ao crescimento ideal raramente 
se encontram presentes simultaneamente. 
Temperatura e Crescimento 
As atividades dos microrganismos são intensa-
mente afetadas pelo estado químico e físico do seu am-
biente. Vários fatores ambientais podem ser conside-
rados. Contudo, quatro fatores essenciais controlam o 
crescimento de todos os microrganismos: tempera-
tura, pH, disponibilidade de água e oxigênio. Outros fa-
tores também podem potencialmente afetar o cresci-
mento de microrganismos, como pressão e radiação. 
Efeito da Temperatura 
A temperatura é o fator ambiental mais importante 
que afeta o crescimento e sobrevivência dos microrga-
nismos. Em temperaturas muito frias e muito quentes, 
os microrganismos não serão capazes de crescer, po-
dendo até mesmo morrer. As temperaturas máxima e 
mínima de crescimento variam amplamente entre os 
diferentes microrganismos, normalmente refletindo a 
variação térmica e a temperatura média de seus hábi-
tats. 
As temperaturas cardeais: A temperatura afeta os 
microrganismos de duas maneiras opostas. A medida 
que a temperatura aumenta, as reações químicas e en-
zimáticas da célula passam a ocorrer com maior veloci-
dade e o crescimento é acelerado; entretanto, acimada 
de uma determinada temperatura, os componentes 
celulares podem sofrer danos irreversíveis, como des-
naturação de proteínas, por exemplo. 
Dessa forma, para cada microrganismo há uma tem-
peratura mínima, abaixo da qual o crescimento não é 
possível, uma temperatura ótima, onde o crescimento 
ocorre rapidamente, e uma temperatura máxima, 
acima da qual o crescimento torna-se impossível. Essas 
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três temperaturas, denominadas temperaturas carde-
ais, são características para qualquer tipo de microrga-
nismo. 
As temperaturas cardeais de diferentes microrga-
nismos variam amplamente; alguns organismos apre-
sentam temperaturas ótimas de 4°C e outros, acima de 
100°C. No entanto, nenhum organismo é capaz de cres-
cer ao longo de toda essa faixa, sendo a faixa normal 
uma variação de 25 a 40 graus. 
Classes térmicas de organismos: É possível distin-
guir até quatro grupos de microrganismos, conforme 
as temperaturas ótimas de crescimento: pscicrófilos, 
com o ponto ótimo situado em baixas temperaturas; 
mesófilos, com o ponto ótimo, em temperaturas medi-
anas; termófilos, com o ponto ótimo em altas tempe-
raturas; e hipertermófilos, com o ponto ótimo em tem-
peraturas muito elevadas. 
Os mesófilos são amplamente distribuídos na natu-
reza. São encontrados em animais de sangue quente, 
em regiões tropicais, temperadas e em ambientes ter-
restres e aquáticos. Psicrófilos e termófilos são encon-
trados em ambientes de frio e calor incomuns, respec-
tivamente. Os hipertermófilos são encontrados em há-
bitats extremamente quentes, como fontes termais, 
gêiseres e fendas hidrotermais no fundo do mar. Os 
psicrófilos e hipertermófilos são denominados extre-
mófilos, por viverem em dois extremos de tempera-
tura. 
Outros Fatores Ambientais 
A temperatura exerce efeito importante sobre o 
crescimento de microrganismos. Contudo, outros fato-
res também o fazem, especialmente o pH, osmolari-
dade e oxigênio. 
Crescimento microbiano em pH baixo ou 
alto 
A acidez ou alcalinidade de uma solução é expressa 
por seu pH, em uma escala em que a neutralidade cor-
responde a pH 7. Valores inferiores a 7 são ácidos, en-
quanto os acima de 7 são alcalinos. 
Cada microrganismo possui uma faixa de pH em que 
o crescimento é possível e normalmente exibe um pH 
ótimo de crescimento bem definido. A maioria dos mi-
crorganismos exibe uma faixa de pH para o cresci-
mento que varia de 2-3 unidades. A maioria dos ambi-
entes naturais apresenta valores de pH entre 4 e 9, en-
tão os organismos que tem valores ótimos nessa faixa 
são os mais comuns. Apenas poucas espécies são capa-
zes de crescer em pH inferior a 3 ou superior a 9. 
Organismos que apresentam pH ótimo de cresci-
mento abaixo de 6, são denominados acidófilos. Já os 
que tem pH ótimo acima de 9, são denominados alca-
liníficos. E os que crescem no pH 7 são neutrófilos. 
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pH intracelular: O pH ótimo para o crescimento de 
qualquer organismos é uma medida do pH do meio ex-
tracelular. O pH intracelular deve permanecer próximo 
de 7, a fim de evitar a destruição das macromoléculas 
celulares. 
Efeitos Osmóticos no Crescimento Microbi-
ano 
A disponibilidade de água é um importante fator 
que afeta o crescimento microbiano. Isso não só está 
em função do ambiente, mas também em função da 
concentração de solutos, como sais, açúcares e outras 
substâncias dissolvidas na água. 
A água difunde-se a partir de regiões de alta con-
centração aquosa (baixa concentração de solutos) para 
regiões de menor concentração aquosa (maior concen-
tração de solutos), em um processo denominado os-
mose. O citoplasma de uma célula apresenta concen-
tração de solutos superior àquela do meio externo, de 
modo que a água tende a difundir-se para o interior da 
célula. Nessas condições, diz-se que a célula está em 
equilíbrio aquoso positivo. Porém, quando a quanti-
dade de solutos no ambiente excede a do citoplasma, 
a água fluirá para fora da célula. Esse fenômeno pode 
acarretar vários problemas, caso a célula não disponha 
de mecanismos para contrabalancear este processo, 
pois uma célula desidratada não é capaz de crescer e 
morre. 
Halófilos e organismos relacionados: A água do 
mar contém cerca de 3% de NaCl, além de pequenas 
quantidades de vários outros minerais e elementos. Os 
microrganismos marinhos geralmente têm uma neces-
sidade por NaCl, além de apresentarem crescimento 
ótimo na atividade de água do mar. Taisorganismos 
são denominados halófilos. 
A maioria dos microrganismos não sobrevive em 
ambientes com atividade de água muito baixa. Orga-
nismos halotolerantes suportam certo grau de redu-
ção de atividade de água, porém apresentam melhor 
crescimento na ausência do soluto adicionado. Por ou-
tro lado, alguns microrganismos prosperam de reque-
rem essa redução de atividade de água para crescerem. 
Organismos capazes de crescer em ambientes com al-
tíssimas concentrações de sal são denominados halófi-
los extremos. Esses organismos requerem 15-30% de 
NaCl, dependendo da espécie, para crescimento ótimo. 
Organismos capazes de sobreviver em ambientes ricos 
em açúcar como soluto são denominados osmófilos, 
enquanto aqueles que crescem em ambientes extre-
mamente secos (pela falta de água e não por solutos 
em solução), são denominados xerófilos. 
 
Oxigênio e Crescimento Microbiano 
Como os animais requerem oxigênio molecular (O2), 
é fácil admitir que todos os organismos requerem oxi-
gênio. Entretanto, muitos microrganismos são capazes 
e alguns só sobrevivem em ambientes de total ausência 
de oxigênio. 
Classes de microrganismos em relação ao oxigênio: 
Os microrganismos variam quanto as suas necessida-
des ou a tolerância a oxigênio. Os aeróbios são capazes 
de crescer em grandes tensões de oxigênio, respirando 
oxigênio em seu metabolismo. Os microaerófilos, são 
aeróbios capazes de utilizar o oxigênio somente 
quando ele está presente em níveis inferiores aos do ar 
(condições micro-óxicas). Esse fato deve-se a sua insta-
bilidade enzimática ou sensibilidade a níveis altos de 
oxigênio. Muitos aeróbios são facultativos, em condi-
ções nutricionais e culturais apropriadas, podem cres-
cer em ambientes tanto óxicos quanto anóxicos. 
Alguns organismos não respiram oxigênio; tais orga-
nismos são chamados de anaeróbios. Há dois tipos: os 
anaeróbios aerotolerantes, que toleram e crescem na 
presença de oxigênio, embora sem utilizá-lo, e anaeró-
bios obrigatórios, que são inibidos ou mesmo mortos 
pelo O2. 
 
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Técnicas de Cultivo de Aeróbios e Anaeróbios: Al-
guns aeróbios requerem uma intensa aeração, assim, 
sua aeração forçada é necessária, podendo ser reali-
zada pela agitação vigorosa dos frascos e tubos em um 
agitador, ou pela injeção de ar estéril no meio através 
de um fino tubo de vidro ou disco poroso. Geralmente 
os aeróbios apresentam melhor crescimento com ae-
ração forçada que pelo fornecimento de oxigênio por 
difusão simples. 
No cultivo de anaeróbios, o problema está em ex-
pulsar o oxigênio, e não o fornecer. Os aeróbios obri-
gatórios variam quanto a sensibilidade ao oxigênio, ha-
vendo vários procedimentos para reduzir o teor de oxi-
gênio nas culturas. Podem ser usados frascos ou tubos 
preenchidos completamente preenchidos por meio de 
cultura e selados com tampas de alto poder de veda-
ção. Um composto químico, denominado agente redu-
tor pode ser adicionado. Ele interage com o oxigênio, 
reduzindo-o a H2O. Um exemplo é o tioglicolato, que é 
adicionado ao caldo tioglicolato. 
O caldo tioglicolato, é um meio complexo que con-
tém pequena quantidade de ágar, tornando-o viscoso, 
porém ainda fluido. Após o tioglicolato reagir com o 
oxigênio por toda a extensão do tudo, o oxigênio é ca-
paz de penetrar somente próximo a superfície do tudo, 
onde o meio está em contato com o ar. Aeróbios obri-
gatórios crescem apenas na superfície do tubo. Facul-
tativos crescem por toda a extensão do tubo, porém 
apresentam melhor crescimento próxima a superfície. 
Microaerófilos desenvolvem-se próximos a superfície, 
mas não na área toda em contato com o O2. Os anae-
róbios são encontrados somente próximos ao fundo do 
tubo, onde o oxigênio não é capaz de penetrar. 
Para retirar todos os traços de O2 em uma cultura 
de anaeróbios estritos, pode-se introduzir um sistema 
que consome oxigênio em um recipiente contendo os 
tubos ou placas. Um dos mais simples é a jarra de ana-
erobiose, um recipiente de vidro ou plástico imper-
meável, onde tubos, placas e outros frascos podem ser 
acondicionados para a incubação. O ar da jarra é subs-
tituído por uma mistura de H2 e CO2, e na presença de 
um catalisador de paládio, os traços de oxigênio res-
tante da jarra e no meio de cultura são consumidos du-
rante a formação de água.