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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS CURSO DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO DE SOLOS MICROBIOLOGIA DO SOLO (APOSTILA DIDÁTICA – AULAS PRÁTICAS) Prof. Sandro José Giacomini Prof. Celso Aita Profª. Zaida Inês Antoniolli 2 MICROBIOLOGIA DO SOLO SUMÁRIO 1. NUTRIÇÃO E CULTIVO DE MICRORGANISMOS ................................................ 3 2. DISTRIBUIÇÃO DE MICRORGANISMOS ........................................................... 11 3. ENRIQUECIMENTO, ISOLAMENTO E MANUTENÇÃO DE CULTURAS MICROBIANAS ............................................................................................................. 18 4. COLORAÇÃO DE BACTÉRIAS PARA MICROSCOPIA ...................................... 22 5. TESTES BIOQUÍMICOS ...................................................................................... 25 6. DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE MICRORGANISMOS ................................. 32 7. ATIVIDADE MICROBIANA DO SOLO. ................................................................. 40 8. BIOTRANSFORMAÇÕES DO NITROGÊNIO NO SOLO ..................................... 45 9. ISOLAMENTO DE BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS ............................................. 49 10. MICRORGANISMOS E A ESTABILIDADE DE AGREGADOS DO SOLO ........... 52 11. MICORRIZAS ....................................................................................................... 54 3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA AULA PRÁTICA 1 – Nutrição e Cultivo de Microrganismos Assim como todas as formas de vida, os microrganismos requerem certos nutrientes e fatores físicos básicos para sustentar a vida. Microrganismos distintos requerem diferentes conjuntos de nutrientes, sendo geralmente necessários sob uma ou outra forma específica. Entender tais necessidades é fundamental para termos sucesso no cultivo dos microrganismos em laboratório. Necessidades nutricionais No laboratório as necessidades nutricionais dos microrganismos são fornecidas através de meios de cultura. O uso de meios de cultura adequados é fundamental para possibilitarmos o crescimento e a manutenção de microrganismos em laboratório a fim de realizar o estudo desses organismos vivos. Para que os microrganismos possam crescer a partir de um meio de cultura, o mesmo deve fornecer três categorias fundamentais de nutrientes: Fonte de energia Fonte de componentes para fabricação de células Fatores de crescimento (para alguns micróbios) Existe uma infinidade de alimentos que podem suprir todos estes requisitos, mas nem todos os microrganismos têm as mesmas exigências. A habilidade de um microbiologista está na capacidade de seleção dos componentes próprios que farão um meio de cultura adequado para um dado microrganismo. A. FONTES DE ENERGIA: • Compostos Orgânicos: açúcares, amido, proteínas, gorduras. • Compostos Inorgânicos: NH4+, S, H2S, Fe++, H2 • Luz. B. FONTE DE PRECURSORES CELULARES (CHONSP): Formas como são absorvidos: • Carbono - CO2 (autotróficos) ou compostos orgânicos (heterotróficos). • Hidrogênio e Oxigênio - H2O e O2 do ar. • Nitrogênio - Orgânico: proteínas, aminoácidos - Inorgânico: NH4+, NO3-. • Enxofre - Orgânico: aminoácidos (metionina, cisteína) - Inorgânico: SO4-- • Fósforo - normalmente como fosfato inorgânico (PO4-) • Outros: como íons Ca++, Mg++, K+, Fe++. C. FATORES DE CRESCIMENTO São substâncias que alguns microrganismos não conseguem sintetizar a partir de seus nutrientes principais. Deverão ser introduzidos no meio de cultura, pois sua ausência limita o crescimento de organismos que não conseguem sintetizá-los. Ex: vitaminas Tiamina, Biotina, Piridoxina, Cobalamina, Ácido Nicotínico. Meio de cultura: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ______________________________________________ User Nota em uma grama de solo pode haver de 2000 e 8,3 milhões de baterias não há recomendação de aplicação de N na oja ddevido a SIMBIOSE assocaçãoda planta com as bacteriass do solo User Nota para o cultivo o microorg precisa :1 nutrientes necessarios disponiveis 2 oxigenios entre outros gases quando necessario 3 umidade 4 ph e temperatura adequado 5 meios livre de compostos que podem interderir 6 ausensia de microorganismos contaaminates User Nota material nutriente / solução nutritica utilizada para promover o cescimento dos microorganismos NO SOLO esses bacterias se alimentam de coisas em decomposição 4 além das necessidades de nutrientes os microrganismos para crecerem necessitam d efonte de energia e elétrons. Fonte de carbono, energia e elétrons Fonte de Carbono Classe nutricional CO2 Autotróficos Carbono orgânico Heterotróficos Fonte de energia Luz Fototróficos Compostos orgânicos e inorgânicos Quimiotróficos Fonte de elétrons Compostos inorgânicos Litotróficos Compostos orgânicos Organotróficos TÉCNICAS ASSÉPTICAS: conjunto de procedimentos Na natureza os microrganismos existem como populações mistas e dentro dessas populações, várias formas e tipos fisiológicos podem ser encontrados. Entretanto, para o estudo e conhecimento de um microrganismo específico, precisamos trabalhar com CULTURAS PURAS (espécie isolada) crescendo em ambientes livres de contaminação de outras formas de vida. Somente através de TÉCNICAS ASSÉPTICAS conseguiremos estudar microrganismos separadamente. - MEDIDAS DE ASSEPSIA (comumente utilizadas): • Exclusão de propágulos do ar - • Desinfecção - • Flambagem - MEIO DE CULTURA: Uma grande variedade de meios de cultura são empregados pelo microbiologista para isolamento, crescimento e manutenção de CULTURAS PURAS. Microrganismos são cultivados em água à qual nutrientes apropriados tenham sido adicionados, normalmente em forma solúvel. A solução aquosa contendo tais nutrientes necessários ao desenvolvimento do microrganismo é chamado de Meio de Cultura. PRODUTOS COMUMENTE UTILIZADOS NA MONTAGEM DE MEIOS DE CULTURA: • PEPTONAS: 5 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA • EXTRATOS: • AGAR: • ELEMENTOS TRAÇO: MEIOS DE CULTURA Devido à inexistência de um meio de cultura universal, a escolha do meio dependerá do organismo com o qual estamos manipulando e do direcionamento do trabalho que estamos executando. Existem livros com receitas para a preparação de meios de cultura para vários grupos de microrganismos de interesse para a saúde pública, indústria de alimentos, contaminação do ambiente, doenças em plantas e animais, etc... Classificações: Em um primeiro instante dividimos os meios de cultivo em: • Definidos- • Indefinidos- A partir desta primeira classificação, dividimos os meios de cultura nas seguintes categorias, de acordo com sua aplicação ou função: I. Meios líquidos (sem ágar): 1. Naturais: (indefinidos): Animais - leite, sangue; Vegetais- suco de frutas, extrato de levedura. 2. Artificiais/sintéticos: a-(definido): meios para nitrificadores, fixadores de nitrogênio, Czapec-Pitt para fungos. b- (Indefinido): caldo de carnes, caldo de peptona. II. Meios sólidos: (com ágar-ágar, sílica-gel, gelatina, etc.) III. Meios seletivos: A adição de certas substâncias químicas específicas ao ágar-nutritivo previne o crescimento de um grupo de microrganismos sem agir sobre os outros. Ex: A inclusão de Rosa Bengala ou estreptomicina no meio de cultura usado para os fungos irá impedir o crescimento de bactérias. Usando Nistatina no meio para bactérias, esta substância irá impedir o crescimento de fungos. IV. Meios diferenciais: A adição de certos reagentes ao meio pode distinguir os tipos de bactérias.Por exemplo adicionando-se vermelho congo (substância química), no meio de Rhizobium (Manitol Congo Vermelho Agar), as bactérias contaminantes do gênero Agrobacterium podem assimilar a cor vermelha e as colônias de Rhizobium não (incolor). Desse modo, pode-se estabelecer a distinção entre duas bactérias da mesma família. User Nota O ágar é um agente solidificante, que é bastante usado para deixar alimentos como sorvetes e geleias mais espessos. extraido de algas O ágar se liquefaz a uma temperatura próxima de 80 º C (temperatura de ebulição da água) e ao nível do mar permanece liquido até que a temperatura diminua a cerca de 40 ºC ficando solido. O ágar possui propriedades muito importantes para microbiologia. Pois poucos microrganismos conseguem degradar o ágar, e, portanto ele permanece sólido quando é adicionado ao meio de cultura (material nutriente que é usado para o crescimento de microrganismos em laboratório). alguns microorgansmos necessitam ser mantidos a temperaturas maiores e o agar consegue ficar solida nessas temperaturas proximas de 40 graus User Nota O Ágar Nutriente é um meio de cultura relativamente simples, de fácil preparação e barato, muito usado nos procedimentos do laboratório de Microbiologia. Sendo composto geralmente por extratos de carne e levedura, o ágar nutriente é utilizado para cultivo de microrganismos pouco exigentes nutricionalmente, como por exemplo: Escherichia coli e Streptococcus pneumoniae. User Nota a composição quimia não é conhecida criptona; extrato de carne n se conhece quanto tem de nitrogenio ou carbono por xemplo User Nota é aquele no qual todos os constituintes são conhecidos User Nota ´´selecionam´´ determinados rupos de microorganismos User Nota meios redutores cresiemnto anaerobios meio de enriquecimento para isolar bacqteria em pequno numero q estao juntass com outras em grande quantidades 6 PREPARO DE MEIOS DE CULTURA: Exemplo de preparação de um meio comum, para organismos aeróbicos, onde as seguintes etapas devem ser seguidas: 1. Cada ingrediente é pesado e dissolvido no volume de água destilada, conforme a receita do meio que desejamos preparar. 2. Determina-se o pH do meio fluido, ajustando-o se for necessário, de acordo com o indicado na receita. Pode-se aferir o pH por meio de indicadores ou de um potenciômetro. Para elevar o pH ou diminuí-lo , adiciona-se NaOH sol. 1N ou HCl sol. 1N, respectivamente. A reação deve ser favorável aos microrganismos em estudo, seja ácida (fungos), básicas ou neutras (bactérias, actinomicetos). 3. O meio é esterilizado em autoclave. Para preparação de meios sólidos, deve ser adicionado o ágar, um substrato obtido a partir de algas marinhas (Gelidium spp.). O ágar suporta perfeitamente a autoclavagem a 121oC. Os géis permanecem líquidos acima de mais ou menos 45oC. 4. O meio é distribuído em recipientes adequados (tubos, frascos), cujas bocas são fechadas com algodão e cobertas com papel. 5. Caso o meio não seja utilizado no momento, este deve ser armazenado ao abrigo de contaminações e à temperatura baixa. 7 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA ESTERILIZAÇÃO Esterilização é o processo de remoção ou morte de todas as formas de vida de um material ou ambiente. É essencial em quase todos os trabalhos em microbiologia. O principal objetivo na esterilização além de matar as formas de vida é causar o mínimo de danos ao material que está sendo esterilizado. (Trocas químicas ou físicas nos componentes do meio ou condições abióticas do meio). ESTERILIZAÇÃO: Processo que visa a destruição total de todas as formas de vida de um material ou ambiente, através de métodos físicos ou químicos. DESINFECÇÃO: Consiste na destruição, remoção ou redução dos microrganismos presentes num material inanimado. Visa eliminar a potencialidade infecciosa do objeto, superfície ou local. ASSEPSIA: Procedimentos que visam evitar o retorno da contaminação a um objeto, superfície ou local. ANTI-SEPSSIA: Desinfecção de tecidos vivos, como pele e mucosas. Pode ser feita, por exemplo, através do Clorexidine a 0,12% para anti-sepsia intra bucal. LIMPEZA: Remoção de sujidades que indispensavelmente antecede os procedimentos de desinfecção ou esterilização. Processos de esterilização: 1) CALOR - a esterilização pelo calor é utilizada para materiais que não sofrem alterações a altas temperaturas. O calor atua sobre os microrganismos coagulando e oxidando suas proteínas. 1.1) CALOR SECO - O processo de oxidação das proteínas dos microrganismos(morte) é resultante da condução do calor ao objeto contaminado. O equipamento utilizado para este tipo de esterilização é o FORNO DE PASTEUR. Os materiais esterilizáveis são vidrarias laboratoriais - PLACAS DE PETRI, TUBOS DE ENSAIO, PIPETAS, e materiais metálicos. Placas e vidrarias devem permanecer no forno por 2 - 4 horas a uma temperatura de 160 - 180 °C. 1.2) CALOR ÚMIDO E PRESSÃO* - Apresenta maior poder de penetração no material que o calor seco, portanto possui maior poder de esterilização. * AUTOCLAVAGEM - O aparelho que usa o vapor de água sob pressão regulada, chama-se AUTOCLAVE. Consiste, essencialmente, em uma câmara de vapor com parede dupla, equipada com dispositivos que permitem o enchimento da câmara com vapor e sua manutenção em determinadas temperaturas e pressão por qualquer período de tempo. Em sua utilização, é absolutamente necessário que o ar existente na câmara seja completamente substituído por vapor saturado. No entanto, não é a pressão que mata os microrganismos e sim a temperatura elevada do vapor. A autoclave é utilizada para esterilizar meios de cultura, tubos para diluição, água em frascos, soluções, solo + água etc.... Geralmente o autoclave é operado numa pressão de 15 libras por polegada (1 atmosfera = 121oC ), durante 15 ou 20 minutos. Quando o volume de materiala esterilizar for grande devemos aumentar o tempo de esterilização. 2) FILTRAÇÃO - Consiste na passagem de um fluido através de uma substância porosa (filtro) com o fim de remover as partículas nele dispersas. Alguns produtos, particularmente os LÍQUIDOS BIOLÓGICOS (algumas vitaminas , enzimas, antibióticos) são TERMOLÁBEIS, isto é, são destruídos pelo calor. A opção válida, neste caso, é a esterilização por filtração. O diâmetro dos poros varia, mas deve ser menor do que 0,45 micra, para evitar a passagem de microrganismos. 8 3) ESTERILIZAÇÃO GASOSA- Utilizada para materiais que não podem ser esterilizados pelo calor nem pela filtração. A vantagem do método é a capacidade de esterilizar a temperatura ambiente, entretanto apresenta um custo mais alto e requer um maior tempo. 4) FLAMBAGEM: 5) IRRADIAÇÃO: 9 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA QUESTÕES PARA REVISÃO DOS CONHECIMENTOS - AULAS PRÁTICAS Após a aula e o estudo da apostila didática, você como futuro profissional da Agronomia deve ser capaz de responder as seguintes questões: 1) Um meio chamado “Meio Ágar Nutritivo” contém, entre outras substâncias, o agar cuja função é fornecer nutrientes aos microrganismos. Afirmação verdadeira ou Falsa? Comente. 2) Diferencie os termos: a) esterilização e desinfecção. b) bactericida e bacteriostático. 3) ....................................... é um processo que mata todas as formas de vida microbiana. 4) Um agente que mata todas as formas vegetativas de microrganismos mas não necessariamente as formas esporuladas é denominado .................................... . 5) Afirmação verdadeira ou falsa: ( ) uma substância ou processo que mata ou inibe o desenvolvimento de microrganismos é chamado de agente antimicrobiano. ( ) o sufixo -cida refere-se aos agentes que matam os microrganismos. ( ) o sufixo o sufixo –stático refere-se aos agentes que inibem os microrganismos. ( ) as bactérias na sua forma vegetativa são mais susceptíveis ao calor em relação às suas formas esporuladas.( ) o aparelho que utiliza vapor sob pressão é denominado Forno de Pasteur. ( ) o aparelho que utiliza calor seco é denominado autoclave. ( ) bactérias do gênero Bacillus são formadoras de endosporos o que lhes confere grande resistência ao calor elevado. Células vegetativas deste Bacillus são destruídas a 82o C. ( ) a exposição de materiais contaminados a água fervente é provável que possibilite uma desinfecção mas não esterilização. ( ) a esterilização de pequenos objetos (tubos de ensaio contendo meio de cultura) pela autoclavação pode ser realizado a 121oC por 15 minutos. 6) A esterilização de vidrarias de laboratório pelo calor seco requer uma temperatura de pelo menos .............. oC por .............. minutos. 7) Qual método de esterilização é apropriado para: a) bandeja com morangos? b) Meio ágar nutriente? c) Vidrarias? d) Alça de platina? e) Solução de vitaminas sensível ao calor? f) Condimentos enlatados? 8) Três culturas bacterianas de Bacillus sp., Pseudomonas sp. e Clostridium foram aquecidas em água fervente durante dez minutos. Provavelmente qual dos cultivos está esterilizado? Porque para as demais isso é menos provável? 10 9) Algumas bactérias podem viver com poucas substâncias .................................. como seu único requerimento nutricional, enquanto outras bactérias requerem substâncias .................................... complexas. (orgânicas/inorgânicas). 10) O crescimento de microrganismos em laboratório é denominado cultivo: (a) in vitro; (b) in vivo; (c) in situ; (d) in utero. 11) Os principais elementos químicos para o crescimento celular incluem ..................................., ..............................., hidrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo. 12) Para que tipo de microrganismos os compostos orgânicos servem como uma fonte de energia e como uma fonte de carbono na síntese das unidades estruturais? (a) Autotróficos; (b) heterotróficos; (c) fixadoras de nitrogênio; (d) bactérias halofílicas; (e) bactérias barofílicas. 13) Os ......................................são os organismos que fazem uso de dióxido de carbono como sua fonte principal de carbono. (autotróficos / heterotróficos) 14) Qual dos seguintes itens representa mais precisamente a principal fonte de carbono usada pelos heterotróficos? (a) dióxido de carbono; (b) somente açúcar; (c) somente aminoácidos; (d) compostos orgânicos; (e) compostos inorgânicos. 15) Indique se a afirmação é verdadeira ou falsa: ( ) O processo pelo qual algumas bactérias utilizam nitrogênio gasoso como uma fonte de nitrogênio para a célula é chamado de fixação de nitrogênio. ( ) O processo de fixação de nitrogênio consiste na conversão de N2 a NH3. 16) O nitrogênio é um elemento essencial dos ................................., que são unidades estruturais das proteínas. 17) Os ........................................... contam com os compostos químicos para obter energia, enquanto os fototróficos dependem de ..................................... para obter energia. 18) Se a composição química exata de um meio é conhecido, o meio pode ser descrito como: (a) complexo; (b) enriquecido; (c) seletivo; (d) quimicamente definido; (e) diferencial. 11 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 1. DISTRIBUIÇÃO DE MICRORGANISMOS Embora os microrganismos estejam presentes em todos os locais, não é fácil demonstrar a sua presença por observação microscópica direta se estes não se encontrarem em grandes números. Se um meio de cultura esterilizado for exposto ao ar ou inoculado com amostra de materiais como solo, água e leite, os microrganismos adicionados juntos a estes materiais, caso as condições de meio e incubação forem satisfatórias, poderão ser observados macroscopicamente, pela formação de COLÔNIAS. COLÔNIAS - Para provar a hipótese de que microrganismos estão presentes em um ambiente específico, é necessário que o material e equipamentos, inclusive os meios de cultura, estejam esterilizados e também que TÉCNICAS ASSÉPTICAS (evitar contaminação) sejam empregadas quando realizamos as inoculações e/ou transferências. O exercício ilustrará a ampla distribuição microbiana e introduzirá o aluno aos procedimentos assépticos comuns, mas de extrema importância para pessoas ligadas ao ramo microbiológico. MATERIAL: - Meios de cultura esterilizados. (Fórmulas estão no final deste capítulo). - Placas de Petri esterilizadas - Pipetas esterilizadas - Tubo de ensaio com água esterilizados - Amostra de solo, água, ar, etc. PROCEDIMENTO; Trabalhar em grupos. Discutir o procedimento entre o grupo, até entenderem o que deve ser feito e os objetivos. 1. Desenrolar as placas de Petri. Não abrir para não contaminar. (abrir somente no momento certo, ou seja, na hora de derramar o meio de cultura). 2. Rotular a placa com o nome do grupo, material inoculado, meio (use a placa que vai receber o meio, ou seja, a parte de baixo da placa). 3. Colocar nas placas o material sendo analisado para presença de microrganismos. (use técnicas assépticas). Espalhar a amostra para dispersar os micróbios. 4. Incubar as placas invertidas (de cabeça para baixo para evitar dessecamento). 5. Os microrganismos que aparecerem nestas placas serão observados na próxima aula. * Controle: Pegar uma placa com meio de cultura e incubar. Esta placa não pode apresentar microrganismos após a incubação, pois não foi colocado inóculo. Meio de cultura para bactérias: Agar nutritivo Composição: - Peptona...............................................5g - Extrato de carne..................................3g - Glicose................................................5g - Agar...................................................15g - Água destilada.............................1000ml Meio de cultura para fungos: BDA (batata-dextrose-ágar) Composição: - Batata...............................................200g - Dextrose(açúcar)................................20g - Agar....................................................15g - Água............................. ...............1000ml 12 Método para preparar um litro de meio de cultura (BDA): 1) Cozinhar 200g de batata em um litro de água até ponto de maionese; 2) Filtrar a batata e aproveitar o decoto completando com água até 1000ml; 3) Em um erlenmeyer de 2 litros colocar 20g de açúcar, 16g de agar e 50 mg de sulfato de estreptomicina. 4) Colocar no erlenmeyer o decoto (água da batata) junto com o açúcar, agar e estreptomicina; 5) Misturar os componentes; 6) Esterilizar o meio em autoclave por 20 minutos; 7) Distribuir o meio autoclavado em placas de Petri previamente esterilizadas na câmara de fluxo. Obs.: O meio deve ser distribuído a uma temperatura de aproximadamente 50-60oC. O MUNDO DOS MICRÓBIOS: EXAME MICROSCÓPICO DE INFUSÕES DE FENO O mundo microbiano contém uma vasta variedade de criaturas. O objetivo deste experimento é introduzir o estudante à apreciação do tamanho, morfologia e ecologia de algas, protozoários, fungos e bactérias. Micróbios são organismos de tamanho muito pequeno, quando comparados a organismos visíveis a olho nu. São também em sua maioria constituídos por uma só célula (unicelulares), não chegando a formarem tecidos diferenciados, o que dificulta a sua observação, sendo a sua visualização somente possível com o uso de microscópios. VOCÊ CONSEGUE IMAGINAR UM MICRORGANISMO? Apesar de seu pequeno tamanho o observador nunca deve esquecer que micróbios são tridimensionais, ou seja, possuem largura, comprimento e altura. As bactérias em forma de coccus, por exemplo, são como uma bola de futebol em miniatura, a diferença é que na célula ao contrário do ar na bola de futebol, nós temos água, e nesta água, estão dissolvidas muitas proteínas (com funções enzimáticas ou não), o material genético (DNA) também está boiando neste líquido,os ribossomos e outras estruturas necessárias ao crescimento celular estão todos dispersos neste líquido celular. Apesar de seu pequeno tamanho são poderosos, por sintetizarem enzimas em seu interior que permitem a decomposição e reciclagem de muitos elementos (C,H,O,N,P,S, e muitos outros) que fazem parte de moléculas orgânicas como a celulose e lignina presentes em todos os vegetais. Muitos tipos diferentes de microrganismos crescem e se multiplicam na natureza quando existe disponibilidade adequada de alimentos e água e quando a temperatura é apropriada. Um grande número e tipos diferentes de microrganismos irão se desenvolver em uma infusão de feno (grama cortada ou feno, colocados em água e deixando parado por um período de tempo, podendo esta infusão ser colocada em presença de luz ou não). Certas bactérias podem absorver as substâncias solúveis do feno enquanto outros podem participar na decomposição ativa e solubilização das frações não solúveis, tais como proteínas grandes e polissacarídeos, celulose e lignina. Conseqüentemente, o número e os tipos de organismos presentes podem variar com diferentes infusões e tempo de incubação. A medida que as populações de bactérias e leveduras (decompositores primários) aumentam, o número de protozoários (consumidores primários) aumenta, pois estes se alimentam de bactérias. O tipo de atividade metabólica (aeróbica, facultativa ou anaeróbica) de organismos heterotróficos, particularmente de bactérias saprofíticas, continua até que todos os compostos orgânicos sejam mineralizados. Neste meio tempo, se a infusão é deixada na luz, organismos fotossintéticos, particularmente cianobactérias (“algas-verde-azuladas”) e clorophyta (algas verdes) começam a se multiplicar rapidamente. Estes organismos são fotoautotróficos, pois utilizam a luz como fonte de energia e usam o gás carbônico (CO2) do ambiente, como fonte de carbono para fazer células, ao invés de carbono orgânico, tais como carboidratos e aminoácidos. Conseqüentemente eles são considerados como produtores primários (convertem CO2 para carbono orgânico). Eventualmente estes morrem e seu “tecido” é decomposto, liberando material orgânico celular para bactérias heterotróficas e o ciclo continua. Esta imensa e complicada cadeia alimentar, com produtores, decompositores e consumidores, é chamado de ECOSSISTEMA. 13 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Enquanto alguns micróbios na infusão de feno são imóveis, outros são ativamente móveis. Eles possuem controle no seu movimento, facilitado por flagelos, cílios, e alguns micróbios se movem por arraste. O flagelo e cílios de protozoários e algas eucarióticas podem ser vistos em microscopia, mas os flagelos de bactérias não são visíveis uma vez que o seu tamanho está bem abaixo do poder de resolução do microscópio comum. Para estudar os micróbios presentes em uma infusão de feno é necessário fazer montagens de lâminas úmidas. O procedimento para fazer estas preparações é bastante simples: Ø Use uma pipeta de Pasteur para pegar uma amostra de material das bordas da superfície de folhas e talos e também do fundo do vidro com a infusão de feno. Coloque uma gota do material coletado em uma lâmina de microscópio. Ø Cubra a gota de material com uma lamínula evitando ao máximo deixar bolhas de ar sob a lamínula. Se um excesso de fluído escapar pelas bordas da lamínula, este deverá ser removido com o auxílio de papel absorvente. A lamínula pode ser selada com cera ou vaselina para prevenir a evaporação de água e dessecação; a evaporação desigual poderá causar movimentos de massas de células no campo visual durante a microscopia. Ø Examine a montagem úmida sucessivamente sob baixos e altos aumentos e se disponível use a objetiva de imersão com óleo. Compare os tamanhos relativos e diferentes formas de bactérias, algas e protozoários, etc... Consulte as ilustrações nas páginas seguintes e tente identificar membros dos principais grupos de microrganismos. Utilize as ilustrações fornecidas abaixo e tente identificar as criaturas que observares: • Células grandes, não pigmentadas e com movimentos são normalmente protozoários. • Células esverdeadas, com movimentos ou paradas são ou cianobactérias. • Células grandes com núcleos visíveis e cloroplastos e flagelos são algas eucarióticas. • Cianobactérias procarióticas podem ser verde azuladas, pretas rochas ou vermelhas e são menores do que as algas. Muitas espécies de cianobactérias são filamentosas e móveis por movimentos de arraste. • Bactérias são células pequenas, sem cor, móveis ou estacionárias dependendo da espécie e com várias morfologias e agrupamentos celulares. Nos agrupamentos cada célula é um organismo independente. • Fungos são os micróbios de mais fácil observação em ambientes terrestres embora ocasionalmente poderão aparecer hifas e micélios na parte superior da infusão, pois são microrganismos que crescem mais próximos à fonte de oxigênio. • Organismos sem cor, grandes em tamanho, que exibem um grau de diferenciação em tecidos são invertebrados microscópicos que podem aparecer na infusão. Eles apresentam sistemas bem desenvolvidos, exemplificando, sistema digestivo, sistema excretor e órgãos de reprodução todos em nível microscópico. 14 FIGURA 1. Morfologia e agrupamento de bactérias. Características morfológicas celulares: 1. Célula vegetativa - formas: 2. Agrupamento de células 3. Esporângio - célula com esporos 4. Endósporos a) forma: b) Localização: 15 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 16 17 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA QUESTÕES PARA REVISÃO DOS CONHECIMENTOS - AULAS PRÁTICAS Após a aula e o estudo da apostila didática, você como futuro profissional da Agronomia deve ser capaz de responder as seguintes questões: 1) Por que adicionamos cada um dos ingredientes acima no meio? 2) Qual a função de cada componente? 3) A massa de células crescendo sobre uma superfície sólida e que se torna visível a olho nu é denominada ............................................................ 5) Um microrganismo foi isolado de um lago e há uma diferença de opinião entre os integrantes do laboratório, se ele deve ser classificado com as algas ou com os protozoários. Sabendo que um grupo de organismos apresenta um conjunto de características comuns e outras particularidades que o distingue dos demais, como você pode justificar os diferentes pontos de vista? 6) No cultivo de microrganismos pela técnica de “Spread Plate” ou placa derramada, o meio de cultura previamente dissolvido em forno de microondas, água quente ou autoclave deve ser vertido nas placas quando sua temperatura está entre 45 e 50oC. Por quê? 18 2. ENRIQUECIMENTO, ISOLAMENTO E MANUTENÇÃO DE CULTURAS MICROBIANAS Raramente um ambiente natural contém somente um tipo de microrganismo. Na maioria dos casos, uma grande variedade de micróbios está presente, e é tarefa do microbiologista, desenvolver métodos e procedimentos que irão permitir o isolamento de culturas puras de microrganismos de interesse. Nos métodos de enriquecimento de culturas, meios apropriados e condições de incubação, são utilizados os quais são seletivos para o organismo desejado, e as quais são inibitórias ou contraseletivas, para micróbios indesejados. Nos últimos 100 anos, muitos progressos foram feitos e temos uma grande variedade de meios e condições de incubação que nos permitem isolar muitas populações de micróbios da natureza. Inóculo - é a fonte de onde queremos isolar o microrganismo. Pode ser uma amostra de alimento, uma amostra de solo, um tecido necrosado de plantas, um nódulo de plantas, uma amostra de água etc. Dependendo do material que estamos trabalhando, e com um conhecimento das populações que possivelmente estejam presentes neste habitat, teremos uma idéia dos meios e das condições de incubação a seremusadas. MÉTODO DAS ESTRIAS EM PLACAS Para a separação de populações misturadas, em isolados simples ou culturas puras, podemos utilizar o método das estrias. O primeiro passo para se ter sucesso, é selecionar o meio de cultura mais apropriado para o crescimento do organismo sendo pesquisado. O segundo passo, são as condições de incubação, por exemplo, escolha da temperatura correta, presença ou ausência de oxigênio, atmosfera em que a placa vai ser incubada. As seguintes etapas são utilizadas neste método: 1. Escolher, a colônia ou organismo a ser purificado. 2. Esterilizar a alça de platina na chama, até ficar vermelha. 3. Esperar alguns segundos para a platina esfriar 4. Retirar uma amostra da colônia. 5. Realizar a primeira estria na placa. 6. Esterilizar a alça de platina na chama até ficar vermelha. 7. Esperar alguns segundos para a platina esfriar. 8. Realizar a segunda estria na placa. 9. Esterilizar a alça de platina na chama até ficar vermelha. 10. Esperar alguns segundos para a platina esfriar. 11. Realizar a terceira estria na placa. 12. Incubar as placas até o aparecimento de colônias. 19 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 13. Uma nova purificação pode ser feita, após esta primeira purificação, para se ter certeza que temos uma cultura pura, ou seja, uma cultura onde somente uma espécie de microrganismo esteja presente. MANUTENÇÃO DE CULTURAS PURAS EM LABORATÓRIO E EM BANCOS DE CULTURAS Meio de cultura sólido Meio de cultura líquido Culturas liofilizadas Congelamento em glicerol (Freezer) Temperatura (-20 0C) Temperatura (-80 0C) BANCOS DE CULTURAS AMERICAN TYPE CULTURE COLLECTION (ATCC) Maior coleção de isolados microbianos do mundo. Inclui bactérias que causam doenças, patogenias de plantas etc... Qualquer bactéria isolada e publicada em trabalho científico deve ser enviada uma amostra para este banco de culturas. Tem ligação com o Manual de Bergey. Alemanha Comunidade Européia MIRCEN (Microbial Resource Center) Bancos de culturas de Rhizobium, patrocinados pela FAO. 4 no Mundo. Em Porto Alegre, na FEPAGRO, está localizado o Banco para a América Latina. 20 QUESTÕES PARA REVISÃO DOS CONHECIMENTOS Após a aula e o estudo da apostila didática, você como futuro profissional da Agronomia deve ser capaz de responder as seguintes questões: 1. Qual o princípio do método das estrias? Qual sua utilidade? 2. O que é uma cultura pura? 3. Quais as aplicações ou usos para as seguintes técnicas de cultivo: placa derramada (“pour plate”) e placa esparramada (“spread plate”)? 4. Os microrganismos, em ambientes naturais, usualmente ocorrem em culturas .............................................. 5. Antes de poder caracterizar e identificar uma espécie de microrganismo, ele deve ser isolado como uma ............................................................. 6. Uma cultura de microrganismos na qual todas as células derivaram de uma mesma célula parental é denominada cultura ....................................................................... Como você poderia chegar a uma cultura de células de bactérias fixadoras de N a partir de uma amostra de solo? 7. Qual a vantagem da forma de manutenção de microrganismos em meio de cultura sólido em relação ao meio líquido? 8. Quais os problemas potenciais decorrentes da manutenção de microrganismos na forma de meio de cultura líquido? 9. Um processo para manutenção de culturas que envolvem congelamento e secagem da cultura é chamado de ........................................................................... 10. As culturas liofilizadas perdem gradativamente a viabilidade? 11. Quais as três condições do meio liofilizado que permitem a conservação da viabilidade das células por longo período? 12. Qual a condição ambiente do meio de cultura de manutenção sólido e líquido que permite a sobrevivência das células por 1 a 8 meses? 13. Qual a forma de manutenção de microrganismos adotada pelo ATCC? É esta uma forma adequada para manutenção das características genéticas do organismo? 14. Marque V ou F, e corrija se falsa: (__) ATTC é uma organização com fins lucrativos que mantém uma coleção de culturas de microrganismos apenas. (__) ATTC é o maior banco de culturas de microrganismos no mundo. (__) MIRCEN, instituição ligada a UNESCO, congrega vários centros de conservação de microrganismos, inclusive a MIRCEN da FEPAGRO(Porto Alegre) que abriga uma coleção de culturas de Rhizobium. 21 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 15. A liofilização é um método para caracterização dos microrganismos: verdadeiro(v) ou falso(f)? 16. O que determina a escolha do método de manutenção de algum microrganismo? 17. Como se pode definir um meio de manutenção ideal? 18. Cite aplicações práticas dos cultivos de enriquecimento. 22 3. COLORAÇÃO DE BACTÉRIAS PARA MICROSCOPIA As técnicas de microscopia permitem a visualização de células microbianas a partir de uma amostra ambiental ou de uma cultura de microrganismos. Normalmente faz-se necessária a aplicação de um corante às células para que estas possam ser visualizadas ao microscópio óptico. A microscopia óptica é amplamente utilizada na pesquisa e ensino, possibilitando grande diversidade de técnicas de observação, onde podemos destacar as de fluorescência, bem como de campo escuro, contraste de fase, ultravioleta, etc.. PREPARO DO ESFREGAÇO PARA COLORAÇÃO Preparações de bactérias para coloração são mais satisfatórias quando a amostra do material é obtida do crescimento de organismos provenientes de superfícies de placas de Agar, tubos ou de culturas líquidas emulsificadas até uma turbidez leve em água destilada ou água de torneira esparramadas, em uma lâmina livre de gorduras. PROCEDIMENTO: Ø Coloque uma gota de água em uma lâmina limpa (livre de graxa). Com uma alça de platina esterilizada transfira uma pequena amostra do crescimento para a gota de água e esfregue a alça com a cultura em movimentos circulares até o material formar uma suspensão turva homogênea. Ø Espere até este filme microbiano secar naturalmente e fixe-o na lâmina por calor. Passe a lâmina sobre um bico de bunsen várias vezes por 1 a 2 segundos (cuide para não aquecer demais). Fixação deficiente (quando a cultura é lavada da superfície da lâmina, se colocada sob torneira pingante). Fixação excessiva (as células romperão ou ficarão distorcidas) não permite uma fácil observação. A seguir, deixe a lâmina esfriar e aplique o corante. COLORAÇÃO SIMPLES O esfregaço é corado com solução de somente um corante (Ex: solução cristal violeta 1%; solução de azul de metileno 1%; solução de safranina, 0,5%, etc.) onde todas as células adquirem a mesma coloração e não há diferenciação entre tipos de células ou estruturas celulares. TÉCNICA: 1. Prepare e fixe um esfregaço do organismo a ser corado (orientação anterior). 2. Cubra o esfregaço com solução corante e permita reagir por 1-2 minutos. 3. Lave o excesso da tintura com água pingante de torneira e seque em mata-borrão (entre folhas de papel jornal). 4. Observe em microscópio (sem uso da lamínula). 5. Para usar a objetiva de 100X coloque uma gota de óleo de imersão sobre o material. IMPORTANTE: Somente a objetiva de 100X foi fabricada para ser usada com óleo. Não coloque óleo quando estiver usando as outras objetivas. COLORAÇÃO DE GRAM A coloração de Gram é uma das mais úteis colorações diferenciais em bacteriologia. O efeito diferencial causado por esta coloração é acreditado ser causado por diferenças fundamentais existentes na estrutura e composição química das paredes celulares bacterianas. A cultura a ser corada por este princípio deve ser preferencialmente jovem (12-18 horas) e obtida de crescimento em meio livre de açúcares (pode ser usado o meio Agar nutritivo). Solução I: soluçãoaquosa 1% cristal violeta. Solução II: solução aquosa 2% iodina (Lugol). Solução III: 2% acetona e álcool 95%. 23 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Solução IV: 2,5% safranina em etanol (uma parte) e água (9 partes). PROCEDIMENTO: Ø Prepare e fixe um esfregaço de uma cultura jovem (12-18 horas), (de acordo com a orientação anterior). Ø Cubra o esfregaço com cristal violeta (solução I). Deixe a tintura reagir por 1 minuto. Lave o excesso de tintura sob torneira pingante com uma quantidade mínima de água. Ø Cubra o filme com iodina (Lugol) (solução II). Deixe reagir por 1 minuto. Lave o excesso de tintura sob torneira pingante com uma quantidade mínima de água. Ø As células bacterianas devem ser descoloridas com álcool (solução III) inclinando a lâmina sobre a pia e pingando a solução III sobre o esfregaço até que os pingos saiam sem cor de corante. Lave com água pingante de torneira. Ø Cubra o esfregaço com safranina (solução IV) por 1 minuto (pode ser usada Fucsina no lugar de safranina). Lave sob torneira e seque em mata-borrão (entre folhas de jornal). Examine sob imersão (objetiva 100), sem o uso de lamínula com luz máxima para distinguir cores. Células Gram positivas têm coloração azul e Gram negativas têm coloração vermelha ou rosada. Resultados "confiáveis" podem ser obtidos durante o crescimento ativo das culturas bacterianas (culturas jovens). Culturas velhas podem resultar em dificuldades para quem estiver observando-as. E Cada aluno poderá fazer uma lâmina e os outros (do grupo) utilizarem o mesmo material para observação. Procurem fazer coloração com colônias que tenham características diferentes. Observem a forma da bactéria e a sua coloração de Gram. QUESTÕES PARA REVISÃO DOS CONHECIMENTOS Após a aula e o estudo da apostila didática, você como futuro profissional da Agronomia deve ser capaz de responder as seguintes questões: 1. Qual a finalidade (objetivo) de corar microrganismos? 2. Qual o princípio da técnica da coloração de gram? 3. Na técnica de coloração de gram, por que algumas bactérias se coram de vermelho e outras de azul? Forma da bactéria: (_) bastonete (_) coccus (_) espirilo (_) vibrio Reação de gram: (_) gram + (_) gram - Forma da bactéria: (_) bastonete (_) coccus (_) espirilo (_) vibrio Reação de gram: (_) gram + (_) gram - 24 4. Qual é a função do álcool e acetona como reagentes na técnica da coloração de gram? 25 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 4. TESTES BIOQUÍMICOS Em bacteriologia, quando se deseja identificar uma bactéria isolada e de classificação desconhecida, os seguintes procedimentos podem ser empregados: Ø Caso o meio seja seletivo para um gênero específico, este pode ser isolado pela seletividade da fonte de energia. Tomando-se como exemplo as bactérias nitrificadoras, elas poderão ser isoladas utilizando-se um meio de cultura contendo somente NH4+ e uma solução de sais. Já os fixadores assimbióticos de nitrogênio poderão ser isolados pelo enriquecimento do meio com um composto carbonado (açúcar) e ausência completa de qualquer fonte de nitrogênio. Ø Quando vários grupos de bactérias podem crescer no meio sendo utilizado, a caracterização de gêneros específicos pode ser efetuada, após o isolamento em cultura pura, através de TESTES BIOQUÍMICOS. Estes testes avaliam respostas fisiológicas características a cada grupo de bactérias. TESTE DA CATALASE A enzima catalase, presente em aeróbicos e anaeróbicos facultativos (exceto os ditos aerotolerantes), catalisa a liberação de O2 a partir de peróxido de hidrogênio (H2O2). A atividade desta enzima pode ser detectada adicionando-se pequenas quantidades de H2O2 à cultura e observando a formação de bolhas de gás, indicativo da liberação de O2. A cultura deve ser crescida em um TAI (tubo de agar inclinado) o qual tenha sido fortemente inoculado, para que uma densa massa seja obtida. Coloque o tubo em ângulo inclinado e derrame 1 ml de peróxido de hidrogênio a 3% sobre a massa de células. Observe a imediata formação de bolhas de gás. A enzima está presente dentro das células em qualquer fase do crescimento e não é uma enzima de função catabólica-anabólica, mas sim de proteção. Um procedimento alternativo pode ser usado para testar catalase a partir de colônias simples isoladas em placas de agar: Ø Coloque uma gota de H2O2 a 30% sobre uma lâmina de microscópio limpa. Ø Com uma alça de platina colete a massa celular da colônia a ser testada e emulsifique na H2O2. A formação imediata de bolhas é indicativo da presença da catalase. TESTE PARA REDUÇÃO DE NITRATO (formação de nitrito e N2) - Respiração anaeróbica Algumas bactérias (e somente bactérias) têm a habilidade de utilizar compostos diferentes do oxigênio molecular como aceptor final de elétrons durante o metabolismo oxidativo. Algumas espécies utilizam o nitrato (NO3-) reduzindo-o a nitrito (NO2-) ou a nitrogênio molecular (N2), dependendo da espécie bacteriana. Um meio (meio 4) contendo uma pequena quantidade de nitrato de potássio e um tubo de Durham é inoculado com a bactéria teste. Após a incubação (24 - 48 horas), o teste para nitrito é efetuado adicionando-se 5 gotas do reagente ácido acético sulfanílico e uma mesma quantidade de gotas do reagente alfa naftilamina à cultura. Se nitrito estiver presente, uma cor rosa-avermelhada aparecerá imediatamente. A presença de nitrogênio gasoso pode ser detectada examinando-se o tubo de Durham. A reação específica para a formação da cor (presença de nitrito) é a seguinte: 26 Testes negativos sempre devem ser confirmados adicionando-se pequenas quantidades de zinco em pó aos tubos. O zinco irá reduzir o nitrato a nitrito e a cor vermelha aparecerá. Se isto não acontecer (ausência de cor vermelha), provavelmente todo o nitrato foi reduzido a gás nitrogênio. Reagentes: a. Reagente ácido acético sulfanílico Ácido sulfanílico 8 g Ácido acético glacial 286 g Água destilada . 714 ml b. Reagente Alfa naftilamina Alfa naftilamina 6,3 g H2SO4 concentrado 10 ml Água destilada 1.250 ml Σ CUIDADO: Alfa Naftilamina é carcinogênica TESTE DE VOGES-PROSKAUER Testa a produção de acetoína ou 2-3-butanediol Durante o processo metabólico de degradação da glicose, certas espécies bacterianas convertem produtos ácidos em produtos neutros como 2-3-butanediol ou acetoína (acetil-metil- carbinol). A determinação destes produtos finais neutros de fermentação é importante para diferenciar espécies produtoras de ácido (aquelas que produzem muito ácido e aquelas que produzem pouco ácido). Um meio contendo glicose + peptona (meio 3, MR - VP) é inoculado com a bactéria teste até um bom crescimento ser obtido (no mínimo dois dias). Uma sub-amostra de 2,5 ml da cultura é tratada com 0,6 ml de alfa naftol e 0,2 ml de KOH. Agitar para aeração. Se acetoína ou 2-3-butanediol forem produzidos pela cultura bacteriana, a aeração na presença de álcali irá produzir um diacetil o qual por sua vez reagirá com a peptona para produzir uma cor rosa- avermelhada. O alfa naftol é adicionado para melhorar o aparecimento da cor. Espere pelo menos 15 a 20 minutos antes de tomar a decisão quanto ao resultado do teste. Reagentes: NH2 SO3 Hácido sulfanílico NO2- + + NH2 α-naftilamina N = N SO3H NH2 p-sulfobenzeno-azo-α-naftilamina (vermelho) C6H12O6 C = O COOH CH3 HCOH COOH CH3 C = O CH3 HCOH CO2 H2 CH3COOH CH3 Piruvat Lactato Aceteil metil carbim (Acetoína) NAD+ NADH NADH NAD+ a) alfa naftol: alfa naftol 50 g etanol (95%) 1000 ml ml b) KOH KOH 400g Água destilada 1000 As reações que resultam no desenvolvimento da cor rosa avermelhada são esquematizadas abaixo:TESTE DO VERMELHO DE METILA O mesmo meio de glicose + peptona (MR - VP) usado para o teste de Voges-Proskauer pode ser usado para esse teste. O tubo é inoculado com a bactéria teste e incubado por no mínimo dois dias. Após este período, 5 gotas de vermelho de metila são adicionadas a uma alíquota de 2,5 ml da cultura. Não misture. Organismos produtores de alta acidez (pH inferior a 4,4) farão com que o vermelho de metila torne-se vermelho. Organismos que produzem produtos neutros (como por exemplo acetoína) tornam o meio menos ácido, resultando num teste negativo, de coloração alaranjada ou amarela. Esse teste deve ser lido após 20 minutos. Reagentes: Vermelho de Metila Vermelho de metila 0.1 g Etanol a 57% 500 ml TESTES PARA ENZIMAS EXTRACELULARES (EXOENZIMAS) Exoenzimas são liberadas por microrganismos nos meios de cultura e são responsáveis pela conversão de compostos orgânicos com alto peso molecular (tais como proteínas, amido e graxas) em pequenas unidades as quais podem ser transportadas para o interior das células. Exoenzimas são hidrolíticas pelo fato de utilizarem água para quebrarem compostos orgânicos complexos em subunidades pequenas. HCOH CH3 HCOH CH3 2-3 butanediol C = O CH3 HCOH CH3 acetoína C = O CH3 C = O CH3 diacetil + peptona + α naftol (cor rosa avermelhada) ar (agitação) 28 Para detectar a presença de enzimas extracelulares, uma placa de meio de cultura contendo compostos orgânicos complexos é inoculada com uma estria simples central usando a bactéria teste. Após o período de incubação, reagentes apropriados são adicionados na placa para detectar o desaparecimento do composto orgânico na área circunvizinha ao crescimento bacteriano. Um procedimento alternativo consiste em procurar pelo aparecimento de certos subprodutos resultantes da quebra enzimática. TESTE DA AMILASE (digestão do amido) Após o período de incubação, as placas são inundadas com a iodina de Gram, a qual reagirá com o amido não atacado desenvolvendo uma coloração azul. Bactérias amilase positiva, apresentarão uma zona incolor próxima ao crescimento bacteriano nas placas. TESTE DA CASEINASE (digestão da caseína) Após o período de incubação, as placas são inundadas com HCl 1% o qual precipitará qualquer caseína remanescente, deixando uma zona clara ao redor do crescimento bacteriano, se caseinase for produzida. TESTE DA GELATINASE (digestão da gelatina) Após a incubação as placas são inundadas com uma solução constituída de 15 g de HgCl2 + 20 ml de HCl conc. em 100 ml de H2O. A gelatina não hidrolisada irá formar um precipitado. Gelatina hidrolisada ao redor do crescimento bacteriano formará uma zona clara. Um procedimento alternativo envolve a inoculação em tubo com gelatina nutriente. Após a incubação, o tubo é resfriado em um banho de gelo para solidificar a gelatina não hidrolisada. Qualquer grau de liquefação notado após o resfriamento (um tubo não inoculado pode servir como controle) é evidência de hidrólise da gelatina. RELAÇÃO DE MEIOS DE CULTURA UTILIZADOS NOS DIFERENTES TESTES BIOQUÍMICOS Meio 1: Agar nutritivo (Catalase) Peptona 5 g Extrato de carne 3 g Agar 15 g Água destilada 1000 ml * Ajustar o pH em 6,8 Meio 2: Nutritivo com amido-Agar (Amilase) Peptona 3 g Extrato de levedura 3 g Amido solúvel 2 g Agar 16 g Água destilada 1000 ml 29 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Meio 3: MR - MP (Vermelho de metila - Vogues Proskauer) Peptona 5 g Glicose 5 g NaCl 5 g Água destilada 1000 ml Σ Para bactérias que não pertençam ao gênero Bacillus trocar o NaCl pelo K2HPO4. Ajustar o pH do meio em 6.9 . Esterilizar a 1210C durante 10 minutos. Meio 4: Caldo - nitrato (Redução de nitrato) Triptona 10 g Extrato de levedura 5 g KNO3 1 g Água destilada 1000 ml Agar 1,7 g Meio 5: Agar caseinato de sódio (Caseinase) Caseinato de sódio 2 g Extrato de levedura 2 g Glicose 1 g K2HPO4 0,2 g MgSO4 0,2 g FeSO4 traços Agar 15 g Água destilada 1000 ml QUESTÕES PARA REVISÃO DOS CONHECIMENTOS Após a aula e o estudo da apostila didática, você como futuro profissional da Agronomia deve ser capaz de responder as seguintes questões: 1) Relacione rotas catabólicas x organismos: A) Glicólise, Ciclo de Krebs/Cadeia Respiratória com resp. aeróbica. B)Glicólise, Ciclo de Krebs/Cadeia Respiratória com resp. anaeróbica. C) Glicólise ( ) Microrganismos, plantas e animais. ( ) Algumas bactérias e fungos. ( ) Algumas bactérias. 2) Se um solo for submetido a uma condição de anaerobiose (imagine uma lavoura de arroz que foi submetida a alagamento) que tipo de metabolismo irá predominar: respiração aeróbica, anaeróbica ou fermentação? Justifique. 3) O tipo de metabolismo é determinado pelos fatores ambientais (presença/ausência de oxigênio ou outros compostos oxidados) e pelas particularidades da espécie de microrganismo (fator genético) que estiver no meio. Num meio livre de oxigênio, quando ocorre fermentação e quando ocorre respiração anaeróbica? 4) Qual a diferença entre um microrganismo que faz respiração anaeróbica e outro que faz fermentação quanto às rotas? Quais são os produtos finais? Qual das rotas é mais energética e por quê? 5) Você aprendeu que o teste da catalase não é eficiente para diferenciar microrganismos que cresceram nas placas de Petri, pois todos tinham a habilidade de crescer em meio aeróbico (caso contrário não haveria crescimento). Você observou também que Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli diferiram notadamente em termos de produção da enzima catalase, sendo que a segunda produziu menos. Qual é a particularidade do metabolismo (fator genético) desta espécie que possivelmente seja a causa desse comportamento? 6) Nas rotas de catabolismo (degradação) o O2, cuja presença no meio é indispensável para que se processe a cadeia respiratória (aceptor final de e-), é também aceptor intermediário de e- levando à formação de compostos tóxicos (e letais) à própria célula. Pergunta-se: - Se microrganismos anaeróbios facultativos estiverem crescendo em meio aeróbico (com oxigênio) haverá formação de produtos tóxicos derivados do oxigênio? E se estiverem crescendo em um meio completamente anaeróbio (como as metanogênicas em um biodigestor)? - Fermentadores estritos como as bactérias metanogênicas não toleram a presença de oxigênio no meio. Porque as bactérias do ácido láctico(fermentadoras) podem crescer em meio com O2? Há um fator genético envolvido? - Os aeróbicos e anaeróbicos facultativos produzem as seguintes enzimas detoxificantes: ...........................e ............................ . - As bactérias do ácido láctico produzem as enzimas......................... e ....................... . - Os anaeróbicos obrigatórios não possuem nenhuma enzima de proteção para os compostos tóxicos derivados do oxigênio. Por quê? 7) Oteste de Vermelho de Metila – Voges Proskauer é um teste típico para avaliar organismos fermentadores. Que particularidade do metabolismo destes microrganismos que é avaliado neste teste? 8) Somente bactérias apresentam a capacidade de fazer respiração anaeróbica. Nesse tipo de metabolismo ao invés de o aceptor final de e- ser o O2, a célula bacteriana usa íons como NO3- (nitrato), SO4-- (sulfato) ou Fe+++ (ferro oxidado) como aceptor. Se o aceptor for o nitrato ele será reduzido a formas não assimiláveis pela planta. Pergunta-se: - Qual é a importância agrícola e ambiental desse processo chamado denitrificação? - As formas nitrogenadas de adubo mais comuns, são uréia ( CO(NH2)2 ), sulfato de amônio, nitrato de potássio, nitrato de amônio, aquamônia e o “uran” (mistura de uréia, nitrato de amônio e água). Qual destas formas você não pode recomendar para uma lavoura de arroz irrigado por inundação, ou qualquer outra cultura que vegete em solo com sítios de anaerobiose? Por quê? 31 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 9) Porque todos os microrganismos precisam produzir exoenzimas? Que enzimas são necessárias degradar amido, celulose, lignina (alguns componentes de vegetais) e caseína? 32 5. DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE MICRORGANISMOS Praticamente qualquer trabalho em microbiologia requer métodos que avaliem o número de microrganismos. Pode-se medir números de microrganismos ou massa celular. Os métodos que medem número de microrganismos são mais úteis para organismos unicelulares como bactérias e leveduras. Os métodos que medem massa celular podem ser empregados para todos os tipos microbianos incluindo organismos filamentosos longos como fungos os quais são difíceis de enumerarmos medindo-se número de células, embora a técnica que vamos executar possa ser empregada. O método mais comum para medirmos número de células é o Método das Placas de Contagem ou Contagem de Colônias: Este método é baseado na relação teórica de que uma célula bacteriana originará uma colônia (UFC) e pressupõe-se que o número de colônias que desenvolveram na placa de Agar corresponderá a contagem original de bactérias. Este método pode ser empregado para enumerar microrganismos presentes no leite, águas poluídas, solo, alimentos em geral, etc. Utilizando-se técnicas assépticas, diluições quantitativas do material sendo examinado, são realizadas em tubos de diluição esterilizados e uma quantidade conhecida de cada diluição é colocada em placa de Petri com o meio de cultura. A diluição preparada e colocada na placa depende do número esperado de microrganismos na amostra e deve assegurar que uma das placas finais apresentará entre 30 e 300 colônias. O número de colônias nesta faixa dará uma aproximação mais correta da população microbiana. Após a incubação das placas e aparecimento das colônias, as colônias serão contadas e será feita a média a qual será multiplicada pelo fator de diluição para obter-se o número de microrganismos no material original diluído. O meio de cultura pode ser adicionado na forma líquida após a adição da diluição ou em placas de petri pré-solidificadas com o meio de cultura. As diluições podem ser realizadas em água ou em uma solução salina esterilizada. PROCEDIMENTO PARA A DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE MICRORGANISMOS EM AMOSTRAS Discutir o procedimento entre o grupo até entenderem o que deve ser feito. 1. Desenrolar as placas de petri. Não abrir para não contaminar. 2. Rotular as placas com o meio e o tipo de inóculo sendo usados, bem como a diluição que será colocada na placa. 3. Pipetar 1 ml da diluição correspondente na placa, evitando ao máximo contaminação pelo ar. 4. Colocar o meio correspondente, derretido em banho-maria, mas evite colocar quando muito quente. Ideal 45 - 50 °C. 5. Girar as placas com o meio, lentamente em movimentos circulares para misturar a amostra com o meio de cultura da melhor maneira possível. 6. Espere o Agar solidificar completamente, e incube as placas invertidas para evitar a dessecação do meio e também auxiliar evitando contaminação pelo ar. Incubador a 30 °C. 33 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA MEIOS DE CULTURA UTILIZADOS MEIO PARA ACTINOMICETOS - AMIDO - CASEINA AGAR (Kuster e Williams, 1964) Amido .............................................................................. 10,00 g Caseína (difco - livre de vitaminas)............................ 0,30 g KNO3 ............................................................................... 2,00 g NaCl ................................................................................. 2,00 g K2HPO4 ............................................................................. 2,00 g MgSO4 . 7 H2O ................................................................. 0,05 g CaCO3 ............................................................................. 0,02 g FeSO4 . 7 H2O ............................................................... 0,01 g Agar .................................................................................. 16,00 g H2O destilada ................................................................ 1.000 ml Nistatina ...................................... 50 microgramas/ml (anti-fúngico) pH = 7,0 - 7,2 Ajustar antes da esterilização. A nistatina é adicionada antes de verter o meio nas placas e é indispensável quando se trabalhar com solos onde a população de fungos é alta e pode comprometer a avaliação. MEIO PARA FUNGOS Martin's - Bengala Agar (Martin, 1950) Glicose ............................................... ............................ 10,00 g Peptona ............................................................................. 5,00 g KH2PO4 ............................................................................. 1,00 g Rosa Bengala (1%)............................................................ 3,3 ml Agar ................................................................................ 16,00 g H2O destilada ............................................................... 1.000 ml 34 Estreptomicina .......... 30,0 mg ou 0,3 ml p/ cada 100 ml do meio. Todos os reagentes, exceto Rosa Bengala e Estreptomicina são dissolvidos em água. A mistura é aquecida agitando até iniciar a fervura. A mistura é removida do aquecedor e Rosa Bengala é adicionada. Após a autoclavagem e antes de colocar o meio de cultura nas placas (+ ou - 48 °C) é adicionada a estreptomicina. * Dissolver 1 g de sulfato de estreptomicina em 100 ml de água esterilizada e adicionar 0,3 ml para cada 100 ml do Meio Rosa Bengala antes de adicionar o meio às placas (+ ou - 48 C). MEIO PARA BACTÉRIA Hutchinson's Agar modificado (Bhat e Shetty, 1949) Agar ............................................................................... 18,00 g Glicose ........................................................................... 10,00 g K2HPO4 ............................................................................ 0,5 g MgSO4 . 7 H2O .............................................................. 0,2 g Peptona .......................................................................... 0,05 g KNO3 .............................................................................. 0,05 g H2O destilada ............................................................ 1000 ml DICAS PARA RESOLVER PROBLEMAS EM DILUIÇÕES 1. Desenhe diagramas, eles ajudarão consideravelmente. 2. Respostas sempre devem ser dadas em bactérias, fungos e actinomicetes, por grama ou mililitro do material sendo analisado. Ajuste os resultados se microrganismos por mais de uma grama ou Mililitro estiver sendo requerido no problema. ASSUMA QUE 1 ml de ÁGUA = 1 GRAMA. 3. Use as placas para contagem com número de colônias entre 30 e 300. 4. Com as repetições de placas da mesmadiluição tome a média da contagem e coloque na fórmula a seguir. 5. Use as duas fórmulas e nunca ocorrerão erros: Ø FD= diluição inicial x diluição(ões) subseqüente(s) x quantidade colocada na placa ( FD = fator de diluição) Ø Número de microrganismos por grama ou mililitro da amostra= 1/FD X número de colônias contadas 35 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA PROBLEMAS 1. Análise da contaminação do leite. 10 mililitros de leite foram adicionados a 90 mililitros de água esterilizada. Esta mistura foi posteriormente diluída por duas vezes 1:100. 0,1 ml da diluição final foi colocada na placa e após a incubação 160 colônias apareceram na placa. Qual a contagem de bactérias por mililitro de leite? 2. Você cultivou uma cultura bacteriana e queria saber quantas células de bactérias por mililitro de meio cresceram no seu meio de cultura. 1 mililitro desta cultura bacteriana foi pipetada para um tubo de ensaio contendo 9 ml de água esterilizada. 1 ml desta diluição foi pipetado para um segundo tubo de ensaio contendo 9 ml de água esterilizada, e deste 0,1 ml foi colocado numa placa. 30 ml de meio de cultura foram adicionados na placa e esta foi incubada, sendo que 219 colônias apareceram após a incubação. Quantas bactérias por mililitro estavam presentes na cultura original ? 3. Análise da contaminação de amostras de carne. 5 gramas de carne foram adicionadas a 45 ml de água esterilizada. Uma diluição adicional de 1:100 foi realizada e 0,1 ml desta foi colocada na placa. Após a incubação 46 colônias foram contadas. Calcule o número de bactérias por grama de carne. 4. Análise de alimentos. 2 gramas de salada de batatas foram colocadas em um liquidificador contendo 18 ml de água esterilizada. 10 ml desta mistura foram então adicionados a 90 ml de água esterilizada que estavam em um erlenmeyer. 0,1 ml desta mistura foi adicionado a 9,9 ml de água esterilizada em um tubo de ensaio, e 0,1 ml desta diluição final colocou-se em uma placa. Após a incubação 78 colônias foram contadas. Quantas bactérias estavam presentes nas 2 gramas da amostra de salada de batatas ? 5. Análise de microrganismos do solo. 5 gramas de solo foram misturadas a 15 ml de diluente. Quatro diluições sucessivas de 1:10 foram realizadas. 1 ml da amostra original e das diluições subsequentes foram colocadas em placas de Petri individuais e o meio de cultura adicionado. Após a incubação o seguinte dados foram obtidos: 1 ml da Amostra Número de colônias Diluição inicial Muitas colônias (MC) ( + de 300) Primeira diluição 1:10 MC Segunda diluição 1:10 235 Terceira diluição 24 Quarta diluição 0 Calcule o número de bactérias por grama de solo. 6. Análise da microbiologia de um poluente ambiental. 9 gramas de esterco foram misturados em um liqüidificador com 891 ml de água esterilizada. Três diluições sucessivas de 1:10 foram realizadas. Amostras triplicadas de 0,1 ml foram colocadas em diferentes placas. Foram utilizadas todas as diluições para colocar nas placas. Após incubação foram obtidos os seguintes resultados: 0,1 ml da amostra Número de colônias Suspensão inicial MC Primeira diluição 1:10 410/385/412 Segunda diluição 1:10 165/188/179 Terceira diluição 1:10 29/27/28 Calcule o número de bactérias por grama de esterco ? 7. Análise da microbiologia de alimentos. 8 gramas de salada de batatas foram maceradas e diluídas em um liquidificador com 500 ml de água esterilizada. Três diluições sucessivas de 1:10 foram realizada. Amostras triplicadas de 0,01 ml de todas as diluições foram colocadas em placas de petri e mostraram os seguintes resultados após a incubação: Primeira diluição (inicial) MC (muitas colônias) 36 Segunda diluição MC Terceira diluição 190/210/240 Quarta diluição 17/14/28 Calcule o número de bactérias que você ingeriria caso tivesse comido 130 gramas de salada de batatas ? 8. 2 gramas de solo foram diluídas em 898 ml de água esterilizada. Três diluições sucessivas de 1:100 foram realizadas e 0,01 ml da última diluição foi colocada em três diferentes placas de Petri, sendo que 40 ml do meio de cultura foi adicionado em cada placa. Após a incubação observou-se a presença de 38, 45, 53 em cada uma das placas, respectivamente. Qual o número de bactérias na amostra ? DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE MICRORGANISMOS PELA TÉCNICA DO NÚMERO MAIS PROVÁVEL (NMP) DESENHO EXPERIMENTAL PARA DETERMINAÇÕES PELO NMP NPM ( NÚMERO MAIS PROVÁVEL) usando-se tabelas pré estabelecidas ou contagem direta pelo número de colônias que aparecem nas placas. AMOSTRA COLETADA E DILUIDA EXEMPLO: 10 gramas de solo em 90 ml de solução salina. Diluições em série 10 ml em 90 ml de solução salina 1ml 101 10 2 103 10 4 105 10 6 107 108 109 10 -1 37 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA TABELA PARA O NMP, PARA USO EM DILUIÇÕES DECIMAIS E CINCO TUBOS POR DILUIÇÃO Como exemplo considere uma diluição em série de 1/10, com 5 tubos incubados por diluição dando os seguintes resultados positivos após a incubação: 5 na diluição 10-5, 5 na diluição 10-6, 3 na diluição 10-7, 1 na diluição 10-8, 0 na diluição 10-9. Nesta série p1=5, p2=3, p3=1. A tabela nos dá um valor de 1,1 na quantidade de inóculo aplicada na diluição 10-7. O número de microrganismos da amostra original é de 11 milhões. PROBLEMAS: 1. Você realizou uma determinação do NPM em amostras de carne de frango pelo método dos tubos para avaliar a presença de coliformes fecais totais. O resultado foi o seguinte: 5 positivos na diluição 10 -4 4 positivos na diluição 10 -5 1 positivos na diluição 10 -6 0 positivos na diluição 10 -7 Qual o número mais provável de coliformes totais na amostra? 2. Você realizou uma determinação do NPM em amostras de solo pelo método dos tubos para avaliar a presença de bactérias denitrificadoras totais . O resultado foi o seguinte: 5 positivos na diluição 10 -4 3 positivos na diluição 10 -5 2 positivos na diluição 10 -6 1 positivos na diluição 10 –7 0 positivos na diluição 10 –8 Qual o número mais provável de bactérias denitrificadoras totais na amostra? 38 QUESTÕES PARA REVISÃO DOS CONHECIMENTOS Após a aula e o estudo da apostila didática, você como futuro profissional da Agronomia deve ser capaz de responder as seguintes questões: 1. Resultados da avaliação do número de coliformes fecais em uma amostra de alimento pelo “método das placas de contagem”, mostraram alto grau de contaminação (358.000 células/g de amostra). Considerando os problemas envolvidos na técnica utilizada faça considerações com relação à confiabilidade dos resultados. O método poderia estar superestimando o número deste grupo de bactérias na amostra? 2. Você foi solicitado a fazer uma avaliação do número de fungos filamentosos presentes em uma amostra de solo. O método das placas de contagem poderia ser utilizado? Qual o grau de confiabilidade que se poderia ter a partir dos resultados? 3. Considerando-se que no “método das placas de contagem” as estimativas de recuperação de organismos de amostras ambientais giram em torno de 0,1 a 10% apenas, qual a aplicação prática do método e estudos na área agronômica? 4. Você como técnico contratado de uma empresa produtora de inoculantes é designado a fazer uma avaliação do número de células viáveis no inoculante produzido pela empresa. Partindo do conhecimentode que o número de células de rizóbio presente gira em torno de 100 milhões por grama de inoculante, esquematize o procedimento para a avaliação e calcule o número de diluições necessárias para a avaliação pelo método das placas de contagem. 5. Quais as formas de se avaliar parâmetros ecológicos microbianos? (cite os três comentados em aula). 6. Entre as formas de se avaliar número de microrganismos têm-se os métodos da contagem direta ao microscópio e o método das placas de contagem. Discuta suas principais limitações. 7. O princípio do método das placas de contagem é o de que uma colônia de bactérias que se visualiza na placa de Petri foi originada de ................................................... presente no inóculo. 8. O método de contagem em placas é adequado para avaliar a ecologia de microrganismos de áreas distintas? Justifique. 9. O método citado acima é adequado para determinar o número total de microrganismos que ocorrem em um solo? Justifique. 10. Qual o procedimento que você adotou para limitar o crescimento de bactérias em um meio para fungos e vice-versa? RESULTADOS DOS CÁLCULOS: Resolva todos os exercícios da apostila. Lembre-se sempre que o resultado deve ser dado em no de propágulos (microrganismo em questão) por ml de inóculo ou 39 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA amostra. Use as duas fórmulas propostas para facilitar os cálculos, mas saiba interpretá-las. 1) 1,6x108 ou 160 milhões/ml. 2) 219 mil células/ml. 3) 460.000 células/g. 4) 15,6x106 células na amostra. 5) 9,4x104 células/ml. 6) 1,7733x107 células/g de esterco. 7) 1,73x1010 células na amostra. 8) 4,06x1012 células na amostra. 40 6. ATIVIDADE MICROBIANA DO SOLO. A atividade microbiana (decomposição de resíduos e crescimento microbiano) no solo é dependente de várias propriedades como pH, umidade, temperatura e suprimento de oxigênio. Para os organismos heterotróficos depende do suprimento e disponibilidade de compostos orgânicos. Se todos estes fatores estiverem em condições ótimas, mas a única fonte de alimento for o húmus, a atividade microbiana será mínima (embora não seja zero), e muitos organismos estarão em nível de subsistência, talvez dormentes ou em formas esporuladas. Húmus é um material de difícil decomposição, onde não existem mais compostos que sejam fáceis de serem degradados para fornecimento de energia, mas pode suportar a sobrevivência de alguns grupos de microrganismos no solo. Quando resíduos orgânicos frescos são adicionados ao solo, fornecendo uma fonte prontamente utilizável de carbono e energia o número de micróbios, bem como sua atividade aumenta rapidamente. A ação no solo pode ser medida pela quantidade de dióxido de carbono (CO2) produzido pela respiração microbiana (metabolismo respiratório, dissimilação respiratória). Em laboratório o CO2 evoluído pode ser preso e medido. Soluções de álcali, tais como: NaOH, podem prontamente absorver CO2 gás, fornecendo uma maneira conveniente, simples e barata de realizarmos uma avaliação quantitativa da atividade microbiana. O CO2 reage com o NaOH formando Na2CO3. Se uma quantidade conhecida de NaOH for usada, a quantidade de hidróxido que não reagir pode ser determinada e teremos uma quantificação da atividade microbiana. As reações podem ser resumidas da seguinte maneira: (1) M.O. (resíduos orgânicos) + O2 + Micróbios CO2 (g) + outros produtos + Micróbios (2) CO2(g) + H2O (líquida) H2CO3 (3) H2CO3 + 2NaOH Na2CO3 + 2H2 O ( l ) g= gás l= líquido. O NaOH que não reagir pode ser medido por titulação com uma solução de HCl de concentração conhecida. Entretanto, o Na2CO3 interfere nesta titulação (ou seja, não é um composto estável) e precisa ser eliminado. Se adicionarmos BaCl2, este reagirá com o Na2CO3 formando um composto insolúvel, BaCO3, o qual precipita. (4) Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl Lembrem-se que se outro aceptor de elétrons estiver disponível (como por exemplo o nitrato), poderemos ter oxidação completa de resíduos orgânicos mesmo na ausência de oxigênio. Efeitos da composição do material em decomposição, no teor de nitrogênio mineral do solo. O balanço do nitrogênio no solo, ao qual matéria orgânica fresca tenha sido adicionada, será afetado em maior ou menor grau dependendo da composição da matéria orgânica e da sua relação C/N. Alta relação C/N no material orgânico sendo adicionado, e uma constituição química de fácil decomposição resultará na imobilização do nitrogênio (incorporação nos "tecidos" nitrogenados dos microrganismos, principalmente proteínas e aminoácidos), enquanto que a mineralização seria uma conseqüência de uma baixa relação C/N e rápida taxa de decomposição dos compostos (resíduos) sendo adicionados. O curso destes eventos também pode ser influenciado pelo teor de umidade do solo. A umidade do solo pode determinar se condições aeróbicas ou anaeróbicas irão prevalecer, e 41 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA com isto o tipo de metabolismo energético a ser utilizado pelos microrganismos. Anaerobiose pode ser dita limitar a atividade microbiana (pois quase exclusivamente bactérias fermentam e exclusivamente bactérias realizam respiração anaeróbica) e pode também resultar em denitrificação se nitrato estiver no ambiente. Neste exercício, tipos diferentes de material orgânico, bem como a influência do teor de oxigênio serão analisados. Várias fontes orgânicas - glicose, palha de gramíneas, palha de leguminosas que variam na relação C/N e na facilidade de decomposição serão usadas. A umidade será variada para controlar a disponibilidade de oxigênio. Este tipo de experimento é utilizado quando se deseja estudar o efeito de diferentes aditivos (ou resíduos) na atividade microbiana do solo ou deseja-se conhecer a taxa de decomposição do aditivo. Exemplos de unidades experimentais utilizadas neste tipo de experimento: 1. UNIDADE A - COM SUPRIMENTO CONTÍNUO DE O2. 2. UNIDADE B - SEM SUPRIMENTO DE O2 MATERIAL 1. Frascos 2. Solo Unidade de Mapeamento São Pedro 3. Aditivos Orgânicos: esterco, palha e restos de resíduos orgânicos, glicose, peptona etc. PROCEDIMENTO: 1. Pesar 100 gramas de solo seco ao ar e colocar na unidade experimental (frasco 500 ml) 2. Colocar o aditivo orgânico (tratamento) no frasco e misturar bem com uma espátula. 3. Adicionar a quantidade de H2O equivalente ao tratamento ( capacidade de campo ou alagado). 4. Preparar o frasco receptor de CO2 (becker de 50 ml) com 10 ml de NaOH 1 mol L-1 e colocar dentro da unidade experimental 5. Vedar o frasco hermeticamente (verificar se a borracha está vedando bem a tampa para não perdermos gás carbônico, às vezes a borracha torce, cuidado). Não esquecer de identificar a unidade experimental, com nome, turma e tratamento. 42 TRATAMENTOS: T1. Solo seco ao ar. T2. Solo úmido (80% da capacidade de campo) T3. Solo saturado T4. Solo úmido + 125 mg de glicose. T5. Solo úmido + 120 mg palha de leguminosa T6. Solo úmido + 120 mg de palha de gramínea T7. Solo seco ao ar + 120 mg de palha de gramínea T8. Solo saturado + 120 mg de palha de gramínea. T9. Solo saturado + 120 mg de palha de gramínea + 50 mg de N-NO3- T10. Prova em branco (sem solo) Composição de alguns substratos orgânicos SUBSTRATO Fórmula química % C %N RELAÇÃO C/N Glicose C6H12O6 40 0 Palha de gramínea C53H80O40N (97%)+ inorg. 42 1 42 Palha de leguminosa C17,5H25012,5 N (97%)+inorg 42 3 14 Bactéria C4H7O1,5N (96%)+ inorg. 50 14 4 A quantidade de carbono adicionada com a glicose, a gramínea e a leguminosa é aproximadamente a mesma. INCUBAÇÃO E ANÁLISE: Os frascos permanecerão incubados a 25 oC durante uma semana. Ao final
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