Condições químicas e físicas para o cultivo de microrganismos

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Condições químicas e físicas para o cultivo de microrganismos
- Fornecimento de condições químicas e físicas adequadas possibilita crescimento
celular
- Relevância
- Identificação microbiana
- Caracterização de moléculas e estruturas (ex.: alvos para desenvolvimento
de drogas quimioterápicas e fatores de virulência)
- Controle de crescimento (mecanismos de paralisar ou matar os
micro-organismos)
- Aplicações industriais e biotecnológicas
- Nutrição de microrganismos
- Íntima associação com metabolismo celular
- Funções:
- Síntese dos componentes celulares
- Obtenção de energia
- Uso de nutrientes na classificação de microrganismos
- Grande diversidade de nutrientes utilizados
- Exigências nutricionais típicas para cada espécie
- Classificação dos nutrientes
- Macronutrientes: requeridos em grandes quantidades
- Carbono: Formação de componentes estruturais e obtenção
de energia
- Fonte inorgânica: CO2
- Fonte orgânica: Carboidratos, aminoácidos, lipídios,
proteínas, ácidos orgânicos
- Nitrogênio: formação de componentes estruturais e obtenção
de energia
- Fontes inorgânica:N2, NH3, NO3-
- Fonte orgânica: proteínas e ácidos nucléicos
- Enxofre: formação de componentes estruturais e obtenção de
energia
- Fósforo: Formação de componentes estru. e obtenção de
energia
- Fonte inorgânica: PO4^3-
- Fonte orgânica: ácidos nucléicos e fosfolipídios
- Potássio: co-fator enzimático
- Magnésio: estabiliza a estrutura de ribossomos, membranas
celulares e ácidos nucleicos; também atua como cofator
enzimático
- Cálcio: estabiliza a estrutura de endósporos da parede celular
e enzimas; também atua como cofator enzimático
- Micronutrientes: Requeridos em menor quantidade, porém não menos
importantes ao metabolismo celular
- Presença na água e outros componentes
- Fe: componente de citocromos e ptns envolvidas no
transporte de elétrons na respiração celular
- Zinco: cofator de enzimas
- Cobalto: vitamina B12
- Fatores de crescimento: Elementos especiais, não utilizados no
fornecimento de energia ou na biossíntese
- Compostos orgânicos que não são sintetizados por
determinado microrganismo, mas são essenciais a sua
sobrevivência
- Não são utilizados para obtenção de energia
- Variável para cada espécie
- Exemplos: aminoácidos, nucleotídeos, vitaminas
- Quanto à necessidade de fatores de crescimento
- Microrganismos prototrófico
- Com o pouco de nutriente oferecido, ele
consegue sintetizar tudo o que precisa
-> grande capacidade biossintética
- Não necessitam de fatores de
crescimento
- Ex.: Escherichia coli, algumas leveduras
- Microrganismos auxotrófico
- Precisa de fatores de crescimento
- Menor capacidade biossintética
- Microrganismos de alimentos, mucosas,
sangue
- Ex. S. aureus
- Relembrando: tipos de metabolismo
- Como fornecer todos os nutrientes necessários: Meios de cultura
- Preparações químicas que possuem em sua formulação água, nutrientes
(fonte de c, nitrogênio, sais minerais) e demais substâncias
- pH apropriado
- Tensão de Oxigênio
- Sólido (contém ágar como agente solidificante- 1% a 2%)
- Semi-sólido (ágar 0,075% a 0,5%)
- Líquido (isento de ágar)
- Tipos de meio de cultura
- Meio definido
- Possui composição química exata conhecido
- Cultivo de microrganismo de metabolismo conhecido
- Meio complexo
- Possui composição indefinida
- Além de promoverem o crescimento, os meios de cultura podem ser seletivos
ou diferenciais
- Meio seletivo: Impede o crescimento de microrganismos indesejáveis
e favorece o crescimento de microrganismos de interesse
- Ex.: Ágar sulfeto de bismuto -> Isolamento de Salmonella
typhi, a partir de fezes (inibe Gram-positivas e outras bactérias
intestinais Gram-negativas)
- Meio diferencial: Facilitam a diferenciação das colônias de um
microrganismo desejado em relação a outras colônias
- Evidenciam características bioquímicas ou fisiológicas do
microrganismo de interesse
- Ex.: Ágar sangue-> Pode ajudar a identificar quais bactérias
das que estão ali fazem hemólise
- Meios com características seletivas diferenciais combinadas
- Existem que ainda não crescem em meios de cultura artificiais de
laboratório
- Falta de um meio de cultura universal
- Necessidade de grande quantidade de fatores de crescimento
- Patógenos intracelulares obrigatórios
- Uso de culturas de células, animais de laboratório, ovos
embrionados
- Quais fatores ambientais controlam o crescimento dos microrganismos?
- Temperatura: um dos mais importantes (varia de acordo com os
micro.)
- Influência na fluidez da membrana (falta de transporte, falta de
respiração celular no caso de procariotos) e no metabolismo
da célula (enzimas se desnaturam em temperaturas não
ótimas)
- Classificação de microrganismos quanto à temperatura de
crescimento
- Microrganismos psicrófilos
- Crescimento abaixo de 20ºc
- Bactérias e arqueas do Ártico, antártica,
oceanos
- Limitação: necessita a presença de água em
estado líquido
- Microrganismos mesófilos
- Crescimento entre 20ºC e 40ºC
- Microrganismos patogênicos
- Microrganismos psicrotolerantes: mesófilos que
também crescem na faixa de microrganismos
psicrófilos -> deterioração de alimentos
- Bactérias psicrotróficas: Listeria
monocytogenes e S. aureus
- Microrganismos termófilos
- 40ºC E 80ºC
- Bactérias e arqueas do solo
- Microrganismos hipertermófilos
- Extremófilos
- pH
- Acidófilos (abaixo de 6,5; fungos bactérias, arqueas; presença
em certos alimentos e mucosas)
- Microrganismos neutrófilos (pH 6,5 - 8,5 -> bactérias e
protozoários patogênicos)
- Microrganismo alcalifílico (pH acima de 8,5; lagos e solos com
alta concentração de carbonatos -> aplicação industrial:
produção de enzimas extracelulares basófilas -> proteases e
lipases de detergentes)
- O2
- Anaeróbios (obrigatórios ou não) x Aeróbicos (capacidade de
remoção de radicais livres de O2 -> presença de 3 enzimas:
Catalase, SOD, peroxidase e catalase)
- Quantidade de água disponível no meio