1.1. Crescimentos microbiano

O crescimento celular é definido como o aumento coordenado de todos os constituintes celulares. Este aumento pode estar associado ao aumento do tamanho de uma célula ou do número de células, em consequência da multiplicação celular, ou a ambos.

O crescimento microbiano é normalmente associado ao crescimento de uma população de células de um dado microrganismo, ou seja, com o aumento do número de células da população.

Grande parte dos microrganismos multiplica-se por fissão binária ou por gemulação, em resultado do que uma célula dará origem a duas ao fim de um certo tempo, tempo de geração ou de duplicação.

Durante um ciclo de divisão celular correspondente ao tempo de geração ou duplicação, todos os componentes celulares mensuráveis (por exemplo, ácidos nucleicos, proteínas, lípidos) duplicam, acompanhando a duplicação do número de células e da quantidade de  biomassa presente. Em condições nutricionais e ambientais adequadas, às quais o microrganismo está adaptado, a população celular encontra-se numa fase de crescimento equilibrado, a fase de crescimento exponencial.

O crescimento microbiano pode ocorrer em meio líquido com as células em suspensão ou associado a superfícies, sob a forma de biofilmes.


Crescimento de células em suspensão

Curva de crescimento em meio líquido

Curva de crescimento microbiano

O crescimento microbiano é frequentemente acompanhado com base na curva que representa o crescimento de uma população de um determinado microrganismo, em sistema fechado ou em “batch” (cultura em descontínuo). Neste caso, um meio de cultura líquido contendo os nutrientes necessários ao crescimento celular é inoculado com uma população de células viáveis do microrganismo em causa e incubado em condições ambientais favoráveis à sua multiplicação, como ilustrado na figura.

Se acompanharmos o crescimento da população de células ao longo do tempo e representarmos graficamente o logaritmo do número de células por unidade de volume (ou, da Densidade Óptica da cultura, D.O, ou da concentração da Biomassa Microbiana, X) em função do tempo, obter-se-á uma curva característica, como ilustrado na animação, que exibe as várias fases do crescimento microbiano em descontínuo.

Fases do crescimento em descontínuo

Fase de latência (ou "LAG")

Durante o período de tempo que se segue à inoculação do meio de cultura, as células do microrganismo têm normalmente que se adaptar ao novo meio. Durante este período inicial, pode, pois, não ocorrer multiplicação celular, pelo menos em condições de equilíbrio. Durante este período verifica-se, por exemplo, a síntese de novas enzimas. Estas podem ser necessárias à síntese de compostos essenciais ao crescimento e que não se encontrem presentes no meio de cultura  ou para a hidrólise ou metabolização dos compostos presentes e que são as únicas fontes de carbono, azoto, etc, a que o organismo não se encontra adaptado. Esta fase dita de latência pode ter uma duração mais ou menos extensa consoante o estado fisiológico da cultura usada como inóculo e as condições de crescimento. Por exemplo, a presença de uma % elevada de células não-viáveis no inóculo, um meio de cultura contendo um nutriente essencial difícil de metabolizar ou a incubação em condições ambientais de stresse a que o organismo não se encontra adaptado, conduzem normalmente a fases de latência extensas.

Fase exponencial (ou "EXP")

Após um curto período de aceleração, a taxa de crescimento da população microbiana torna-se constante, isto é, as células sofrem divisão e o seu número duplica após um determinado intervalo de tempo. Durante esta fase, em que todos os nutrientes estão presentes em excesso, os microrganismos dividem-se e a população cresce com uma taxa específica de crescimento máxima que depende do potencial genético do microrganismo, da composição do meio de cultura e das condições de crescimento (temperatura, pH, disponibilidade de água, etc.).

Fase de desaceleração

Durante esta fase ocorre um declínio da taxa específica máxima de crescimento, em resultado da diminuição para valores limitantes do crescimento da concentração de um (ou mais) nutrientes essenciais ao metabolismo celular e/ou do aumento da concentração de produtos do metabolismo tóxicos para as células.

Fase estacionária

Na fase estacionária o esgotamento de um nutriente essencial e/ou a acumulação de produtos inibidores do metabolismo leva a que divisão da população pare. No entanto, em carência de nutrientes, as células podem manter-se viáveis durante períodos de tempo mais ou menos longos, à custa das reservas endógenas, que usam em processos de manutenção. Contudo, mais cedo ou mais tarde, verifica-se um declínio da concentração de células viáveis durante a fase de morte celular.

Fase de morte

Durante a fase de morte ocorre a perda irreversível da capacidade de divisão celular (morte celular). Tal origina um decréscimo da concentração de células viáveis na população microbiana ao longo do tempo.


Acompanhamento da curva de crescimento

Avaliação quantitativa do crescimento microbiano

A determinação da evolução ao longo do tempo da concentração de um componente celular, da concentração de células ou da biomassa em suspensão em meio de crescimento líquido, permite obter experimentalmente a curva de crescimento da população microbiana e calcular a taxa específica de crescimento e o tempo de geração ou de duplicação do microrganismo em questão nas condições de crescimento testadas.

Para acompanhar e traçar a curva de crescimento de uma população microbiana, é então necessário fazer a avaliação quantitativa da evolução da concentração de células ao longo do tempo. Esta pode basear-se em métodos directos, como por exemplo:

  • contagem de células totais;
  • contagem de células viáveis;
  • determinação da biomassa seca.

Ou em métodos indirectos, como é o caso da:

  • Análise espectrofotométrica da Densidade Óptica (D.O.) da cultura

Embora, em teoria, quando o crescimento de uma população microbiana é equilibrado, o seu acompanhamento  possa basear-se na quantificação de qualquer constituinte celular (por exemplo ácidos nucleicos, proteínas, lípidos), o crescimento é  usualmente acompanhado com base na determinação da Densidade Óptica da cultura, da concentração de células (totais ou viáveis) ou da massa celular (biomassa). A selecção do método a utilizar depende do tipo de microrganismo e do problema particular em causa.

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