Prof.Dr.Luis Carlos Figueira de Carvalho

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Fisiologia Bacteriana

Fisiologia Bacteriana

CRESCIMENTO

O crescimento e divisão celulares necessitam de um ambiente propício com todos os constituintes químicos e físicos necessários para o seu metabolismo. Essas necessidades específicas são dependentes de informações genéticas para cada espécie bacteriana. Algumas espécies com vasta flexibilidade nutricional, como as Pseudomonas, são capazes de sintetizar muitos de seus metabólitos a partir de precursores simples, enquanto outras espécies são mais exigentes, como as Porphyromonas e Treponemas, que necessitam de nutrientes complexos para o crescimento e reprodução.

NUTRIÇÃO

A análise das estruturas bacterianas revela que sua arquitetura é formada por diferentes macromoléculas, em particular, proteínas e ácidos nucléicos. Os precursores das macromoléculas podem ser retirados do meio ambiente ou ser sintetizados pelas bactérias a partir de compostos mais simples. A alternativa escolhida vai depender da disponibilidade do composto no meio e da capacidade de síntese do microrganismo. As substâncias ou elementos retirados do ambiente e usados para construir novos componentes celulares ou para obter energia são chamados nutrientes. Os nutrientes podem ser divididos em duas classes: macronutrientes e micronutrientes. Ambos os tipos são imprescindíveis, mas os primeiros são requeridos em grandes quantidades por serem os principais constituintes dos compostos orgânicos celulares e / ou serem utilizados como combustível. 

Macronutrientes

a) Carbono: está presente na maioria das substâncias que compõem as células. As bactérias podem utilizar o carbono inorgânico existente no ambiente, na forma de carbonatos ou de CO2 como única fonte de carbono. São neste caso chamadas de autotróficas. Os microrganismos que obrigatoriamente requerem uma fonte orgânica de carbono são denominados heterotróficos e as principais fontes, são os carboidratos.

 b) Oxigênio: é requerido na forma molecular como aceptor final na cadeia de transporte de elétrons aeróbia. Também é elemento importante em várias moléculas orgânicas e inorgânicas.

 c) Hidrogênio: como componente muito freqüente da matéria orgânica e inorgânica, também constitui um elemento comum de todo material celular.

 d) Nitrogênio: é componente de proteínas e ácidos nucléicos, além de vitaminas e outros compostos celulares. Está disponível na natureza sob a forma de gás (N2) ou na forma combinada. Sua utilização como N2 é restrita a um grupo de bactérias cujo principal habitat é o solo. Na forma combinada, o nitrogênio é encontrado como matéria inorgânica (NH3 , NO3 , etc.) ou matéria orgânica: aminoácidos, purinas e pirimidinas.

 e) Enxofre: faz parte de aminoácidos (cisteína e metionina), de vitaminas e grupos prostéticos de várias proteínas importantes em reações de óxido-redução. Da mesma forma que o nitrogênio, o enxofre pode ser encontrado no ambiente nas formas elementar, oxidada e reduzida; estas duas últimas aparecem como compostos orgânicos e inorgânicos.

Todas as alternativas citadas podem ser utilizadas pelas bactérias, porém são os sulfatos (SO4 -2) inorgânicos ou os aminoácidos as formas preferencialmente assimiladas. Na forma oxidada, também pode ser aceptor final de elétrons das cadeias de transporte de elétrons anaeróbias.

f)Fósforo: é encontrado na célula na forma combinada a moléculas importantes como os nucleotídeos (ATP, CTP, GTP, UTP, TTP) e como fosfato inorgânico; nesta última forma é incorporado através de poucas reações metabólicas, embora uma delas seja de fundamental importância: a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato. As substâncias fosforiladas podem estar envolvidas com o armazenamento de energia ( como o ATP) ou atuar como reguladoras de processos metabólicos: muitas enzimas tornam-se ativas ao serem fosforiladas.

Micronutrientes

Os elementos ferro, magnésio, manganês, cálcio, zinco, potássio, sódio, cobre, cloro, cobalto, molibdênio, selênio e outros são encontrados sempre na forma inorgânica, fazendo parte de minerais. São necessários ao desenvolvimento microbiano, mas em quantidades variáveis, dependendo do elemento e do microrganismo considerados. Os micronutrientes podem atuar de diferentes maneiras, incluindo as seguintes funções principais: componentes de proteínas, como o ferro que participa da composição de várias proteínas enzimáticas ou não, de citocromos, etc.;

 QUESTÕES

1. Relacione a primeira coluna com a segunda, conforme a fonte de nutrientes das bactérias.

A)    CARBONO

(     ) CO2, carboidratos, aminoácidos, etc.

B)    NITROGÊNIO

(     ) N2, NH3, NO3, aminoácidos, etc.

C)    ENXOFRE

(     ) Cisteína, Cistina e metionina; SO4e vitaminas, etc.

D)    FOSFORO

(     ) PO4 e nucleotídeos.

E)     MINERAIS

(     ) Fe, Ca, Mg, Mn, Zn, K, Na, Cl, etc

F)     Fatores de crescimento

(     ) vitaminas, aminoácidos, nucleosídeos

  1. Classifique as bactérias quanto a demanda bioquímica de oxigênio. Cite exemplos. RESP  FACULTATIVAS:Staphylococcussp. ANAERÓBIOS: Clostridium tetani  AERÓBIOS:M. tuberculosi; D) MICROAERÓFILAS:Campylobacterjejuni, Neisseria meningitide   AEROTOLERANTES:Enterococcus, faecalis
  2. Relacione a primeira coluna com a segunda, conforme a Demanda Bioquímica de Oxigênio das bactérias.

A)    AERÓBICA

(     ) Staphylococcus s

B)    ANAERÓBICA

(     ) Clostridium tetani

C)    FACULTATIVA

(     ) Micobacterium tuberculosis

D)    MICROAERÓFILAS

(     ) Campylobacter jejuni, Neisseria meningitide

E)     AEROTOLERANTES

(     ) Enterococcus,  faecalis

  1. Que são bactérias aeróbicas, sob o ponto de vista bioquímico. RESP= São aquelas que  Utiliza o O2 como aceptor final de eletrons na cadeia respiratória
  2. Desenhe um gráfico que representa a curva de crescimento bacteriano, demonstrando as diferentes fases de crescimento.
  3. O que significa “crescimento”, quando aplicado a organismos celulares como as bactérias, e qual o processo de reprodução comumente encontrado nas mesmas? RESP = É o aumento do número de indivíduo e não o aumento de tamanho de uma determinada célula
  4. Qual a relação que existe entre o requerimento nutricional de um microrganismo e a formulação de meios de cultura? RESP =  Cada microrganismo possui um requerimento nutricional próprio que deve ser suprimido pelos nutrientes constituintes dos meios de cultura
  5. Os meios de cultivo e a idade da colônia exercem alguma influência na morfologia de células em coloração simples? RESP = SIM, pois a forma das bactérias depende das condições fisiológicas dentro de um certo limite de viabilidade celular
  6. Alguns microrganismos, como ,.  ainda não se conseguiu cultivar em meios de cultura. Quais as possíveis dificuldades e qual a importância desta técnica? Micobacterium leprae Treponema palidum e Riquetsia sp    RESP = A falta de conhecimento do requerimento nutricional dessas bactérias, dificulta a elaboração de uma formulação apropriada. O meio de cultura é importante para isolamento e identificação das bactérias (diagnóstico) bem como os mecanismos de patogenicidade e ação dos agentes antimicrobianos.
  7. O que são macronutrientes ? Cite os principais exemplos. RESP=São os nutrientes requeridos em grandes quantidades por serem os principais constituintes dos compostos orgânicos celulares e/ou serem utilizados como combustíveis. São formados por carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e fósforo.
  8. O que são micronutrientes ? Cite os principais exemplos.? RESP=            São nutrientes necessários ao desenvolvimento microbiano em pequenas quantidades consideráveis, dependendo do elemento e do microorganismo considerados. Eles são encontrados sempre na forma inorgânica, fazendo parte dos minerais. Os principais exemplos são ferro, magnésio, manganês,cálcio, zinco, cobre, potássio, sódio, cloro, cobalto, molibdênio, selênio e níquel.
  9. Quais as principais funções dos micronutrientes? RESP=Os micronutrientes podem atuar como osmorreguladores, como cofatores de enzimas, no caso do magnésio e do potássio, como componentes de estruturas, no caso do cálcio, presente em um dos envoltórios dos esporos e como componentes de proteínas, no caso do ferro que participa da composição de várias proteínas enzimáticas ou não.
  10. O que são condições de cultivo e quais são elas ? RESP=Condições de cultivo são os requisitos básicos que devem ser obedecidos para cultivar microorganismos. Para cultivá-los é necessário inoculá-los em meios de cultura adequados e incubá-los em condições ambientais igualmente adequada
  11. Relacione a primeira coluna com a segunda, conforme os tipos de  meio de cultura
  12. A)    Meio complexo

    (     ) ágar-sangue, ágar-chocolate

    B)    Meio seletivo

    (     ) ágar Chapman Stone, ágar E.M. B

    C)    Meio diferencial

    (     ) ágar SS (Salmonella x Shigella)

    D)    Meio de enriquecimento

    (     ) Caldo Verde Brilhante

    E)     Meio de transporte

    (     ) Meio de Stuart

  13.  O que é meio de cultura? RESP=É uma mistura de nutrientes necessários ao crescimento microbiano que deve conter a fonte de energia e de todos os elementos imprescindíveis à vida das células. Sua formulação deve levar em conta o tipo nutritivo ao qual o microorganismo pertence, considerando –se a fonte de energia, o substrato doador de elétrons e a fonte de carbono. Também é imprescindível acrescentar ao meio vitaminas, cofatores e aminoácidos quando estes compostos não são sintetizados pelo microorganismo que se deseja cultivar.
  14. O que são fatores de crescimento? RESP=São compostos orgânicos essenciais para o metabolismo bacteriano que não são sintetizados pelo microorganismo e devem ser obtidos do meio natural ou artificial em que vivem. Eles podem ser vitaminas, aminoácidos e nucleotídeos.
  15. Quais as influências da temperatura nos microrganismos bacterianos ? RESP=As bactérias têm uma temperatura ótima de crescimento específica para cada tipo em torno da qual observa-se um intervalo dentro do qual o crescimento também ocorre, porém, sem atingir o seu máximo. Se a temperatura ótima é ultrapassada têm-se a desnaturação do material celular com conseqüente morte da célula. Se a célula for colocada numa temperatura inferior à temperatura ótima há uma desaceleração das atividades metabólicas, levando à morte após um longo tempo.
  16. Classifique as bactérias quanto a temperatura de crescimento. RESP A) Psicrófilos =  12 a 17ºC; B) Mesófilos = 30 a 40 ºC; C) Termófilos = 57 a 87ºC
  17. São meios de cultura adequada para uma coprocultura: a)  ÁGAR E.M.B (Eosina Blue Metilene); b) ÁGAR MAC CONKEY; c)ÁGAR SS ( Salmonella-Shigella); d) CALDO TETRATIONATO; e) SKIRROW = CAMPYLOBACTER; f)Todas estão corretas
  18. São meios de cultura adequada para uma urocultura: a) ÁGAR CLED (Contagem de colônias); b) ÁGAR MAC CONKEY; c)BROLACIN; d) ÁGAR SANGUE; e) Todas estão corretas
  19. Em relação as necessidades físicas iônicas para o crescimento bacteriano podemos afirmar:  a) As bactérias patogênicas proliferam naturalmente, em condições semelhantes às do corpo do mamíferos e suportam uma gama mais ampla de temperatura, pressão osmótica e pH; b) A maior parte das bactérias pode crescer em torno de uma temperatura de 37ºC ou mais, tendo uma faixa relativamente ampla para o crescimento ótimo; c) A faixa de temperatura de crescimento de um microrganismo é uma característica instável, sem valor taxonômico; d) Em relação a tolerância a temperatura as bactérias são classificadas em halófilas, termófilas e psicrófilas; e) Em relação a tolerância ao pH, as bactérias são classificadas em acidogênicas, acidófilas, alcalígenas e criogênicas;
  20. Uma cultura  crescendo de maneira exponencial eventualmente diminui e cessa o crescimento porque? a) Um nutriente necessário torna-se limitante devido ao acúmulo de produtos metabólicos inibidores; b) Um nutriente necessário surge em decorrência do acúmulo de produtos metabólicos inibidores; c) Existe escassez de oxigênio na cultura; d) Há reversão da via metabólica fermentativa para oxidativa; e) Os cofatores enzimáticos são todos consumidos e há bloqueios nas reações metabólicas;
  21. Em relação a temperatura ótima de crescimento, considere as seguintes afirmativas: I -  As bactérias têm uma temperatura ótima de crescimento específica para cada tipo em torno da qual observa-se um intervalo dentro do qual o crescimento também ocorre, porém, sem atingir o seu máximo.; II - Se a temperatura ótima é ultrapassada têm-se a desnaturação do material celular com conseqüente morte da célula; III - Se a célula for colocada numa temperatura inferior à temperatura ótima há uma desaceleração das atividades metabólicas, levando à morte após um longo tempo. Conclui-se que: a) Somente as afirmativas I e II estão corretas; b) Somente as afirmativas I e III estão corretas; c) Somente as afirmativas II e III estão corretas; d) Apenas afirmativa I está correta; e) Todas afirmativas estão corretas.
  22. Em  relação aos meios de cultura considere as seguintes afirmativas: I- Os meios são misturas de nutrientes necessários ao crescimento microbiano que deve conter a fonte de energia e de todos os elementos imprescindíveis à vida das células. II - Sua formulação deve levar em conta o tipo nutritivo ao qual o microorganismo pertence, considerando –se a fonte de energia, o substrato doador de elétrons e a fonte de carbono. III - É imprescindível acrescentar ao meio vitaminas, cofatores e aminoácidos quando estes compostos são sintetizados pelo microorganismo que se deseja cultivar. Conclui-se que: a) Somente as afirmativas I e II estão corretas; b) Somente as afirmativas I e III estão corretas; c) Somente as afirmativas II e III estão corretas; d) Apenas afirmativa I está correta; e) Todas afirmativas estão corretas.

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