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NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO MICROBIANO Microbiologia 2013/14 Denise Colito NUTRIÇÃO MICROBIANA De todos os organismos vivos, os microrganismos são os mais versáteis e diversificados em suas exigências nutricionais. Alguns são tão exigentes quanto o homem e outros animais. Todos os organismos vivos compartilham algumas necessidades nutricionais em comum: Carbono Nitrogénio Água NUTRIÇÃO MICROBIANA Macroelementos ou Macronutrientes: Carbono, Oxigénio, Nitrogénio, Enxofre, Fósforo, Potássio, Cálcio, Magnésio, Ferro Carbohidratos, lipidos, proteínas, ácidos nucleicos. Resistência ao calor dos endosporos Cofactor para mtas enzimas, complexos com ATP, estabiliza os ribossomas e membranas celulares NUTRIÇÃO MICROBIANA Microelementos ou micronutrientes Manganésio, Zinco, Cobalto, Molibdénio, Níquel, Cobre Fazem parte de enzimas e cofactores e ajudam na catálise de reacções e manutenção da estrutura proteica COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA PROCARIÓTICA São compostas, essencialmente por macromoleculas proteínas, ácidos nucleicos, polissacarídeos e lipídeos, apresentando também uma menor quantidade de outros compostos orgânicos e inorgânicos. Alem destes, encontramos iões e agua. 90% de agua, .10% de macromoléculas e o restante compreendido pelos demais componentes. FONTES DE CARBONO, ENERGIA E ELECTRÕES DE HIDROGÉNIO Fonte de carbono Autotróficos Apenas CO2 como única ou principal fonte de carbono Heterotróficos Dependentes da presença de moléculas complexas mais reduzidas como fonte de carbono Fontes de energias Fototróficos utilizam a luz como fonte de energia Quimiotroficos obtêm a sua energia a partir da oxidação dos compostos (orgânicos ou inorgânicos) Fontes de Hidrogénio ou electrões Litotróficos Redução de moléculas inorgânicas Organotróficos Moléculas orgânicas FACTORES DE CRESCIMENTO Compostos orgânicos necessários e que o microorganismo não consegue sintetizar: Aminoácidos Purinas e pirimidinas Vitaminas MEIOS DE CULTURA Soluções nutrientes para promover o crescimento de microrganismos em laboratório, Meios definidos ou sintéticos – todos os seus componentes são conhecidos Meios complexos – contêm determinados ingredientes de composição química desconhecida Meios selectivos – favorecem o crescimento de microorganismos particulares Meios diferenciais – distinguem entre diferentes grupos de bactérias MEIOS DE CULTURA Meios selectivos – favorecem o crescimento de microorganismos particulares Ex:Ágar sabouraud – seletivo para fungos pois possui pH baixo (5,6) e alta concentração de glicose MEIOS DE CULTURA MEIOS DE CULTURA Meios selectivos/Meios diferenciais Além de inibir ou favorecer o crescimento de determinados microrganismos, estes meios também podem diferenciá-los. Ex: Ágar MacConkey – Contém sais e cristal violeta para inibir o crescimento de gram positivas e favorecer o crescimento de gram negativas. Além disso, possui lactose, o que permite diferenciar as bactérias que utilizam a lactose. MEIOS ENRIQUECIDOS Gelose de sangue - Indispensável para a cultura de Streptococcus pyogenes É também meio diferencial porque permite verificar a existência ou não de hemólise Gelose de chocolate - Produz-se por aquecimento da gelose de sangue a 70/80 ºC Os glóbulos vermelhos lisam e libertam para o meio extracelular factores de crescimento indispensáveis para o crescimento de bactérias muito exigentes Indispensável para a cultura de Neisseria gonorrhoeae e Haemophilusinfluenzae MEIOS ENRIQUECIDOS Gelose de sangue - Indispensável para a cultura de Streptococcus pyogenes É também meio diferencial porque permite verificar a existência ou não de hemólise MEIOS ENRIQUECIDOS Gelose de chocolate - Produz-se por aquecimento da gelose de sangue a 70/80 ºC Os glóbulos vermelhos lisam e libertam para o meio extracelular factores de crescimento indispensáveis para o crescimento de bactérias muito exigentes Indispensável para a cultura de Neisseria gonorrhoeae e Haemophilusinfluenzae CULTURAS PURAS Uma população celular proveniente de uma célula única, Permite caracterização de uma espécie individual, CRESCIMENTO MICROBIANO Em microbiologia crescimento geralmente é o aumento do número de células Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e divisão Varia de minutos até dias Depende muito das condições ambientais Escherichia Coli - 20 minutos Pisolithus microcarpus – 2,5 dias CRESCIMENTO MICROBIANO Definição de crescimento É o aumento de células microbianas em uma população, também pode ser medido em termos do aumento de massa microbiana. Taxa de crescimento É a variação do número de células ou da massa celular por unidade de tempo. Definição de geração É o intervalo que uma célula origina outras duas novas células. O tempo de geração varia muito nos diferentes organismos, O PADRÃO DE CRESCIMENTO É O EXPONENCIAL 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 50 100 150 200 250 300 minutos cé lu la s O CICLO DO CRESCIMENTO MICROBIANO O CICLO DO CRESCIMENTO MICROBIANO Fase Lag: Quase não há divisão celular. Fase exponencial (logarítmica): Divisão em velocidade máxima e constante. Fase estacionária: Velocidade de multiplicação diminui gradualmente. Fase morte (declínio): Diminuição gradual de microoganismos FASE LAG Período de adaptação Produção de enzimas Pode existir ou não Fase menor Fase onde há intensa actividade metabólica FASE EXPONENCIAL A multiplicação é máxima e constante As bactérias crescem assexuadamente por fissão binária Cada duplicação representa uma nove geração FASE ESTACIONÁRIA Falta de nutrientes, e o acumulo de materiais tóxicos no meio podem cessar o crescimento em uma cultura. Não há controle de pH. FASE MORTE Falta de nutrientes Gradualmente diminuem em número, até que a cultura se torne estéril. MEDIDAS DE CRESCIMENTO MICROBIANO Podem ser realizadas pelos seguintes métodos: 1) Peso seco total das próprias células – filtração, secagem e pesagem 2) Peso de algum componente celular – extracção, secagem e pesagem 3) Variação no número de células a) contagem de células totais b) contagem de células viáveis a) Contagem de células totais (contagem microscópica directa) Utilizam-se câmaras especiais de contagem (lâmina com grade quadriculada) Ex.: Câmara de Neubauer CONTAGEM DIRECTA • Vantagens: método rápido e fácil • Desvantagens: Não distingue as células vivas das mortas Pode-se omitir células pequenas Células móveis precisam ser imobilizadas CONTAGEM INDIRECTA Contagem de células viáveis: Contagem das colónias formadas em meio de cultura em placas. DILUIÇÃO DAS SUSPENSÕES CELULARES Amostras concentradas precisam ser diluídas. É contada a placa com 30 a 300 colónias IDENTIFICAÇÃO DE BACTÉRIAS Os meios de culturafornecem informações uteis sobre as bactérias presentes na amostra. O meio influencia: Crescimento bacteriano Aspecto da colónia A identificação e classificação A MORFOLOGIA DAS COLÔNIAS AUXILIA NA CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS A MORFOLOGIA DAS COLÔNIAS AUXILIA NA CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS Temperatura Oxigénio pH Radiação eletromagnética Pressão atmosférica, hidrostática e osmótica Actividade da água (Aw) TEMPERATURAS NOS MICRORGANISMOS EFEITO DA TEMPERATURA NO CRESCIMENTO MICROBIANO EFEITO DA TEMPERATURA NO CRESCIMENTO MICROBIANO Microrganismos psicrófilos Temperatura máxima de crescimento é 20ºC, a óptima é 15ºC e podem crescer a 0ºC As enzimas e proteínas destes microrganismos funcionam bem a baixas temperaturas As membranas têm altos níveis de ácidos gordos insaturados mantendo-se fluidas a baixas temperaturas Ex: Pseudomonas, Listeriae Flavobactérias EFEITO DA TEMPERATURA NO CRESCIMENTO MICROBIANO Microrganismos mesófilos Temperatura máxima de crescimento é 45ºC, a óptima é 20/45ºC e a mínima é 15/20ºC Quase todas as bactérias associadas ao ser humano estão nesta categoria Microrganismos termófilos hipertermófilos Temperatura máxima de crescimento é >100 ºC, a óptima é 55/65ºC e a mínima é 45ºC As suas enzimas e proteínas são estáveis a estas temperaturas; as suas membranas têm lípidos saturados com pontos de fusão muito altos TIPOS DE BACTÉRIAS EM RELAÇÃO À TEMPERATURA EFEITO DO OXIGÉNIO NO CRESCIMENTO MICROBIANO EFEITO DO OXIGÉNIO NO CRESCIMENTO MICROBIANO ÁGUA E AW A actividade aquosa (aw) é uma medida da quantidade de água disponível num habitat de um microrganismo para sua utilização O seu valor máximo é 1 (100%) e decresce à medida que a pressão osmótica sobe por dissolução de solutos Em geral, os microrganismos requerem aw próximos de 1 para se multiplicarem Contudo, alguns microrganismos adaptaram-se a habitats com baixa actividade aquosa Ex: bactérias halofílicas e fungos xerofílicos podem multiplicar-se em aw da ordem dos 0.7 PH Os microrganismos podem crescer em meios com pH muito variável Acidófilos exibem crescimento óptimo a pH 1.0 -5.5 Neutrófilos exibem crescimento óptimo a pH 5.5-8.0 Alcalófilos exibem crescimento óptimo a pH 8.5 -11.5 PH Os microrganismos podem alterar o pH do seu habitat pela produção de produtos de degradação ácidos ou básicos. Ex: Microrganismos fermentativos que formam ácidos orgânicos por fermentação de carbohidratos Thiobacillussp. (quimiolitotrófico) -oxida enxofre reduzido a ácido sulfúrico, Outros microrganismos originam amónia através da degradação de aminoácidos aumentando o pH do meio EFEITO DA RADIAÇÃO UV A radiação ultravioleta é de alta energia e mata microrganismos O efeito mais letal dos raios UV é a 264 nm, o mais eficientemente absorvido pelo DNA Mecanismo de acção: formação de dímeros de timidina localizados na mesma cadeia de forma adjacente, impedindo assim a replicação do DNA
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