Sustentar o Crescimento Microbiano
O padrão de crescimento apresentado na Figura 7.5 tem lugar em um ambiente fechado, os nutrientes não são adicionados e resíduos e células mortas não são removidos. Em muitos casos, porém, é vantajoso manter as células na fase logarítmica do crescimento. Um exemplo é nas indústrias que colhem produtos microbianos. Um quimiostato (figura 7.7) é utilizado para manter uma cultura contínua na qual os nutrientes são fornecidos a uma taxa constante., Uma quantidade controlada de ar é misturada para processos aeróbicos. A suspensão bacteriana é removida ao mesmo ritmo que o fluxo de nutrientes para manter um ambiente de crescimento ideal.
- Durante qual fase o crescimento ocorre à taxa mais rápida?nomeia dois factores que limitam o crescimento microbiano.na natureza, os microrganismos crescem principalmente em biofilmes, ecossistemas complexos e dinâmicos que se formam numa variedade de superfícies ambientais, desde condutas industriais e condutas de tratamento de água até rochas em leitos fluviais. No entanto, os biofilmes não se restringem a substratos sólidos da superfície., Quase qualquer superfície num ambiente líquido contendo alguns nutrientes mínimos irá eventualmente desenvolver um biofilme. Tapetes microbianos que flutuam sobre a água, por exemplo, são biofilmes que contêm grandes populações de microorganismos fotossintéticos. Os biofilmes encontrados na boca humana podem conter centenas de espécies bacterianas. Independentemente do ambiente onde ocorrem, os biofilmes não são coleções aleatórias de microorganismos; ao contrário, são comunidades altamente estruturadas que fornecem uma vantagem seletiva para seus microorganismos constituintes.,observações utilizando microscopia confocal demonstraram que as condições ambientais influenciam a estrutura global dos biofilmes. Biofilmes filamentosos chamados streamers formam-se em água fluindo rapidamente, tais como correntes de água doce, eddies, e células de fluxo de laboratório especialmente concebidas para replicar as condições de crescimento em fluidos em movimento rápido. As correntes estão ancoradas ao substrato por uma” cabeça “e a” cauda ” flutua rio abaixo na corrente. Em água parada ou lenta, os biofilmes assumem uma forma de cogumelo., A estrutura dos biofilmes também pode mudar com outras condições ambientais, como a disponibilidade de nutrientes.observações detalhadas de biofilmes sob microscópios de laser confocal e de varrimento de elétrons revelam aglomerados de microrganismos embutidos em uma matriz intercalada com canais de água aberta. A matriz extracelular consiste em substâncias poliméricas extracelulares (EPS) secretadas pelos organismos no biofilme. A matriz extracelular representa uma grande fração do biofilme, representando 50% -90% da massa seca total., As propriedades do EPS variam de acordo com os organismos residentes e as condições ambientais, mas é composto principalmente de polissacáridos e contendo outras macromoléculas, tais como proteínas, ácidos nucleicos e lípidos. Desempenha um papel fundamental na manutenção da integridade e função do biofilme. Os canais na EPS permitem o movimento de nutrientes, resíduos e gases em todo o biofilme. Isto mantém as células hidratadas, impedindo a dessecação. EPS também protege organismos no biofilme de predação por outros micróbios ou células (por exemplo, protozoários, glóbulos brancos no corpo humano).,
formação de biofilmes
células microbianas livres que vivem num ambiente aquático são chamadas células planctónicas. A formação de um biofilme envolve essencialmente a ligação de células planctônicas a um substrato, onde elas se tornam sésseis (ligadas a uma superfície). Isto ocorre em etapas, como descrito na figura 7.8. A primeira fase envolve a fixação de células planctônicas a uma superfície revestida com um filme de condicionamento de material orgânico., Neste ponto, o apego ao substrato é reversível, mas como as células expressam novos fenótipos que facilitam a formação de EPS, elas transitam de um estilo de vida planctônico para um estilo de vida sessil. O biofilme desenvolve estruturas características, incluindo uma matriz extensa e canais de água. Apêndices como fimbriae, pili e flagella interagem com o EPS, e microscopia e análise genética sugerem que tais estruturas são necessárias para o estabelecimento de um biofilme Maduro., Na última fase do ciclo de vida do biofilme, as células na periferia do biofilme revertem para um estilo de vida planctónico, retirando-se do biofilme maduro para colonizar novos locais. Esta fase é chamada de dispersão.
Figura 7.8 Estágios na formação e ciclo de vida de um biofilme., (credit: modification of work by Public Library of Science and American Society for Microbiology) dentro de um biofilme, diferentes espécies de microrganismos estabelecem colaborações metabólicas em que o produto residual de um organismo se torna o nutriente para outro. Por exemplo, os microrganismos aeróbicos consomem oxigênio, criando regiões anaeróbicas que promovem o crescimento dos anaeróbios. Isto ocorre em muitas infecções polimicrobianas que envolvem patógenos aeróbicos e anaeróbicos.