Bacteriologia nutrição e crescimento celular

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Bacteriologia: nutrição e crescimento celular
Nutrição microbiana
➔ De todos os organismos vivos os microorganismos são os mais versáteis e
diversificados em sua nutrição
➔ Componentes necessários às células
◆ Todos os organismos vivos precisam de alguns nutrientes em comum,
como o carbono, o nitrogênio e a água
◆ Os principais elementos químicos para o crescimento das células incluem
Carbono, Nitrogênio, Hidrogênio, Oxigênio, Enxofre e Fósforo ->
macronutrientes
◆ O Carbono é o elemento mais importante para o crescimento -> presente
em compostos orgânicos (exceção: dióxido de carbono -> inorgânico)
➔ Meios de cultura
◆ É necessário cultivo em laboratório para caracterizar suas propriedades
morfológicas, fisiológicas e bioquímicas
● Cultivo in vitro: é feito quando se conhece as exigências nutricionais
específicas
● Cultivo in vivo: é feito quando não se conhece as exigências
nutricionais específicas; para ele são usados meios de cultura que
simulam e até melhoram as condições naturais
◆ Traços de componentes (metais) necessários para um meio de cultura: Zn,
Cu, Mn, Co e Mo -> exercem função estrutural em várias enzimas -> nem
sempre sua adição é necessária
◆ Meios sintéticos com compostos de alto grau de pureza e água ultra pura
podem apresentar deficiências desses elementos
◆ Classificação dos meios de cultura:
● Presença de nutrientes: simples ou complexo
● Seletividade: seletivo ou geral
● Possibilidade de diferenciação: diferencial ou não
➔ Condições ambientais
◆ Em algumas situações os microorganismos são estudados em seu habitat
natural, como fendas termais e o solo
➔ Condições de crescimento
◆ Temperatura
◆ Oxigênio
◆ pH
◆ Radiação eletromagnética
◆ Pressão atmosférica, hidrostática e osmótica
Nutrientes
➔ Macronutrientes
◆ Carbono, Oxigênio, Hidrogênio, Nitrogênio, Enxofre, Fósforo, Potássio, Cálcio,
Magnésio e Ferro
➔ Micronutrientes
◆ Manganês, Zinco, Cobre, Cobalto e Molibdênio
Fontes
➔ Fonte de Carbono
◆ Compostos orgânicos (microrganismos heterotróficos): carboidratos,
lipídeos e proteínas
◆ Esses compostos são necessários para se obter energia e unidades
básicas para o crescimento celular
◆ Microrganismos autotróficos usam o CO2 -> é a forma mais oxidada do
carbono -> a fonte de energia provém da luz
➔ Fonte de Nitrogênio
◆ É o elemento mais abundante depois do Carbono (12%)
◆ É constituinte das proteínas, ácidos nucleicos, etc
◆ Moléculas orgânicas: aminoácidos, proteínas…
◆ Moléculas inorgânicas: NH3, NO3-, N2
➔ Hidrogênio
◆ É o principal elemento dos compostos orgânicos e de diversos inorgânicos
como água, sais e gases
◆ Funções:
● Manutenção do pH
● Formação de ligações de hidrogênio entre moléculas
● Serve como uma fonte de energia em reações de oxi-redução da
respiração
➔ Oxigênio
◆ Elemento comum encontrado nas moléculas biológicas como
aminoácidos, nucleotídeos, glicerídeos…
◆ É obtido a partir de proteínas e gorduras
◆ Na forma de oxigênio molecular (O2) é requerido por muitos para o
processo de geração de energia
➔ Fósforo
◆ Síntese de ácidos nucleicos e ATP
➔ Enxofre
◆ Estabilidade de aminoácidos
◆ E um componente de vitaminas
➔ Potássio
◆ Participa de atividades enzimáticas
◆ Estabilidade da membrana celular
➔ Magnésio
◆ Estabilidade dos ribossomos e membranas
◆ Cofator de enzimas
◆ Complexos com ATP
➔ Cálcio
◆ Estabilidade da membrana celular
◆ Termoestabilidade de endósporos
➔ Sódio
◆ Requerido por microorganismos marinhos (salinidade)
➔ Ferro
◆ Papel-chave na respiração
◆ Componente dos citocromos e das proteínas envolvidas no transporte de
elétrons
➔ Vitaminas
➔ Água e outros aditivos
◆ Água
● Componente absolutamente indispensável, com exceção dos
protozoários que englobam partículas sólidas
● Em laboratório pode ser destilada, filtrada, deionizada…
◆ Outros aditivos
● Funções: aumentar a conversão, evitar precipitação de íons,
controlar a espuma, provocar inibição, estabilizar o pH
● Quelantes: na autoclavagem ocorre a precipitação dos fosfatos
metálicos (ex: EDTA, ácido cítrico, polifosfatos
Crescimento populacional
➔ Velocidade de crescimento
◆ O crescimento geralmente é o aumento do número de células
◆ Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e divisão
◆ A fase exponencial reflete apenas uma parte do ciclo de crescimento de
uma população microbiana
1) Fase latência (Lag)
● Período de adaptação da cultura
● Mudança de meio e preparação do complexo enzimático
● Reparação das células com danos
2) Fase exponencial
● Fase mais saudável das células onde todas estão se
dividindo
● A maioria dos microorganismos unicelulares apresentam
essa fase, mas as velocidades do crescimento são bastante
variáveis
○ Procarióticos: crescem mais rápido que os
eucarióticos
○ Eucarióticos: os menores crescem mais rápido que os
maiores
3) Fase estacionária
● Em um sistema fechado (tubo, frasco) o crescimento
exponencial não pode ocorrer indefinidamente; ocorre a
limitação por depleção de nutrientes e acúmulo de
metabólitos
● Divisão = morte -> crescimento líquido nulo
● Ainda pode ocorrer: metabolismo energético e produção de
metabólitos secundários
4) Fase de morte (declínio)
● A manutenção de uma cultura no estado estacionário por
longo tempo conduz as células ao processo de morte
● A morte celular é acompanhada de lise celular
➔ Tempo de geração
➔ Medidas do crescimento
◆ Podem ser realizadas pelos seguintes métodos
● Peso seco total das próprias células: filtração, secagem e pesagem
● Peso de algum componente celular: extração, secagem e pesagem
● Variação do número de células
○ Contagem das células totais
◆ Usam câmaras especiais de contagem (lâmina com
grade quadriculada; ex: câmara de Neubauer)
◆ Vantagens: método rápido e fácil
◆ Desvantagens:
○ Contagem das células viáveis
◆ Contagem das colônias formadas em meio de
cultura em placas
◆ Diluição - suspensões celulares: amostras
concentradas precisam ser diluídas
● Razões
○ Erros: devido à junção de células na
colônia
○ Restrições: podem fazer células viáveis
não originar colônias
○ São empregadas várias diluições
decimais porque é difícil prever o
número de viáveis
○ Outros métodos
◆ Turbidimetria
● As células dispersam a luz e, quanto mais
células, mais turvo é o meio
● Pode ser medida com um espectrofotômetro
● O iso da turbidimetria exige a construção de
uma curva padrão -> turbidez x nº de células