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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS CCA 025 – MICROBIOLOGIA GERAL Microbiologia Geral Práticas de Laboratório Cruz das Almas – Bahia 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS CCA 025 – MICROBIOLOGIA GERAL Microbiologia Geral Práticas de Laboratório Ana Cristina Fermino Carla da Silva Sousa Josilda Cavalcante Lydice Meira Haddad Patrícia Lopes Leal Aluno: ------------------------------------------------------------------------------- Cruz das Almas - Bahia 3 SUMÁRIO Assunto Página Equipamentos e vidrarias------------------------------------------------------------------------ 5 Presença de microrganismos no ambiente-------------------------------------------------- 9 Tipos e preparo de meios de cultura---------------------------------------------------------- 11 Métodos químicos e físicos de controle do crescimento microbiano------------------ 14 Isolamento de fungos, bactérias e actinomicetos do solo-------------------------------- 17 Cultura pura: purificação e conservação de culturas-------------------------------------- 21 Preparações e observações microscópicas a fresco, fixadas e coradas (coloração Gram).---------------------------------------------------------------------------------- 24 Isolamento de fungos de plantas com sintoma de doença------------------------------ 27 Preparações e Observações Microscópicas de Fungos--------------------------------- 29 Caracterização fisiológica de micro-organismos e testes de antibiose--------------- 31 Coloração de raízes (colonização micorrízica) e extração de esporos--------------- 36 4 NORMAS PARA USO DO LABORATÓRIO DURANTE AS AULAS PRÁTICAS • USO OBRIGATÓRIO do jaleco durante as aulas práticas e, também, o uso de sapatos fechados e calças compridas; • No laboratório existem trabalhos de teses de alunos em andamento, desta forma É PROIBIDO mexer nos materiais do laboratório, concentre apenas na sua aula; • Na bancada de trabalho não deve haver acúmulo de objetos e materiais, bem como, bolsas e mochilas; • Após o trabalho prático deixar a bancada em ordem; • Cada aluno deve trazer para as aulas: isqueiro, caneta rde marcação de vidrarias para identificação de materiais, etc; • Todo material utilizado (placas de Petri, tubos, etc) deve ser devidamente identificado, para observações posteriores; • Sempre lavar as mãos APÓS o trabalho prático; • Em caso algum acidente, avisar imediatamente o professor. 5 EQUIPAMENTOS E VIDRARIAS EQUIPAMENTOS Câmara de Fluxo Laminar Estufa de crescimento tipo B.O.D. Microscópio Estufa de secagem e esterilização Autoclave 6 VIDRARIAS Placa de Petri Balão volumétrico Proveta Pipeta Graduada Pipeta Volumétrica Pissete Erlenmeyer Tubo de Ensaio Becker Estante para tubos de ensaio Espátula Vidro de relógio Bastão de vidro Funil Pêra Alça de platina Alça de Drigalski Lamparina Lâmina e lamínula Pipeta de Paster 7 EQUIPAMENTOS Centrífuga: é utilizada para acelerar o processo de decantação devido ao movimento de rotação, que arremessa as partículas de maior densidade, por inércia, para o fundo do tubo. Estufa: é utilizada para esterilizações a seco (não a vapor), demora mais do que a autoclave para esterilizar. Esterilização de vidrarias – 2 horas a 180ºC Autoclave: é utilizado para esterilizações a vapor sob pressão, é o meio mais rápido de esterilização. Preparo de meio de cultura (30 minutos) e esterilização de material (20 minutos). Câmara de exaustão: é utilizada para o manuseio de reagentes e preparo de soluções, principalmente aqueles que liberam gases tóxicos. Microscópio: é utilizado para observação microscópica de materiais biológicos. Estufa incubadora de crescimento tipo B.O.D.: é utilizada para a incubação de microrganismos sob condições controladas de umidade, temperatura e luminosidade. Câmara de fluxo laminar: é utilizada para criar ambientes limpos permitindo o manuseio de microrganismos em condições assépticas. VIDRARIAS: Tubo de ensaio: é utilizado para efetuar reações químicas em análise qualitativa, com pequenas porções de reagentes. Becker: é utilizado para efetuar reações químicas com porções maiores de reagentes, recolher filtrados, fazer decantações, preparar soluções. Sua capacidade é variável, podendo ser graduado ou não. Erlenmeyer: é utilizado para efetuar reações químicas principalmente em análise volumétrica. Devido ao seu formato, facilita a agitação sem perda de reagente. Balão volumétrico: É utilizado em medições mais precisas de volumes líquidos. Proveta: é utilizada em medições aproximadas de volumes líquidos. Uma proveta poderá medir várias alíquotas (porções). Pipeta: é utilizada para medir volumes menores e mais acurados, se apresentam em dois tipos: 1. Graduadas: Apresentam escala de volume, podendo medir várias alíquotas. 2. Volumétricas: Apresentam aferição única, e medem volumes com maior precisão. Funil: é utilizado em filtrações simples e na transferência de líquidos de um recipiente para outro. Vidro de relógio: é utilizado para pesagens de reagentes (sólidos), para cobrir becker com soluções e para evaporar líquidos. Pissete: é utilizado para lavagem de precipitado, cristais, recipientes e para completar e aferir volumes. 8 Bastão de vidro: é utilizado para auxiliar na dissolução de reagentes, agitações e na transferência de um líquido de um recipiente para outro, evitando perdas. Espátula de pesagem: é utilizado na pesagem de substâncias sólidas. Funil de vidro: é utilizado para realizar operações de filtração, ou para transferir líquidos entre recipientes. Pipetadores automáticos e pêra de borracha: é utilizado para aspirar soluções através das pipetas graduadas e volumétricas. Alça de platina: é utilizada na repicagem de microrganismos em meio de cultura. Alça de Drigalski: é utilizada para facilitar a distribuição uniforme de microrganismos em meio de cultura. Pipeta de Paster: é um tubo de vidro de ponta bastante afilada que, enchendo-se por sucção, serve para transvasar líquidos. Placas de Petri: são utilizadas para o cultivo de microrganismos. 9 PRESENÇA DE MICRORGANISMOS NO AMBIENTE INTRODUÇÃO Os microrganismos são minúsculos seres vivos, individualmente muito pequenos para serem vistos a olho nu. O grupo inclui bactérias, fungos, protozoários e algas microscópicas. Os microrganismos são encontrados em qualquer ambiente, em suspensão ou assentados com a poeira em várias superfícies. Embora a tendência de associar os microrganismos a doenças graves, infecções desagradáveis e a inconveniências mais comuns, como comida estragada, esses pequenos seres vivos são em sua maioria inócuos ou benéficos, contribuindo de forma crucial para a manutenção do equilíbrio entre os organismos vivos e os compostos químicos do nosso ambiente. Nos ambientes aquáticos, os microrganismos constituem a base da cadeia alimentar. No solo, eles auxiliam na ciclagem dos nutrientes e na degradação de compostos poluentes. O homem e muitosanimais dependem dos microrganismos em seus intestinos para a digestão e síntese de muitos alimentos. Além disso, os microrganismos possuem aplicações comerciais participando da síntese de produtos químicos, tais como acetona, enzimas, drogas. A indústria de alimentos também inclui os microrganismos na produção de vinagre, picles, bebidas alcoólicas dentre outros produtos. O microbiologista deve estar apto a estimular e otimizar o desenvolvimento dos microrganismos benéficos e combater aqueles que causam doenças ou deterioram os alimentos e o ambiente. Nesta aula, o aluno deverá conhecer as normas básicas, os materiais e equipamentos necessários ao Laboratório de Microbiologia. Terá a oportunidade de verificar a presença de microrganismos no ambiente, justificando na prática a importância das normas propostas. OBJETIVOS: 1. Reconhecer materiais, equipamentos e normas do Laboratório de Microbiologia; 2. Demonstrar a presença de microrganismos no ambiente MATERIAIS: Meios: Agar nutriente e BDA (batata-ágar-dextrose) Utensílios: placa de Petri, swabe e bico de Bunsen. PROCEDIMENTO: 1. Exponha uma placa a uma condição de inoculação de sua preferência: Ar – Deixe a placa exposta ao ar, por 15 minutos ou a coloque sobre o parapeito da janela e levante a poeira com uma folha de papel. 10 Pele ou cabelo – Passe os dedos em vários pontos da superfície do meio de cultura na placa ou coloque um fio de cabelo sobre a superfície do meio de cultura. Respiração – Inocule a placa tossindo, assoprando ou espirrando diretamente sobre o meio de cultura. 2. Abra uma placa na proximidade da chama do bico de Bunsen e permaneça por 1 minuto. 3. Uma placa permanecerá fechada e será utilizada como controle para os procedimentos anteriores. 4. As placas deverão ser identificadas com iniciais do aluno, data e turma prática. RESULTADOS: Enumere e caracterize (cor, tamanho e forma) as colônias que cresceram na superfície das placas comparando-as com a placa controle e com a placa aberta próxima ao bico de Bunsen. Ensaio Controle Bico de Bunsen 11 TIPOS E PREPARO DE MEIOS DE CULTURA INTRODUÇÃO Os meios de cultura são associações quantitativas e qualitativas de substancias de contem os nutrientes necessários além das condições de oxigênio, pH, temperatura e pressão osmótica adequadas para o crescimento dos microrganismos. Os meios de cultura devem ser preparados com água destilada, aquecidos até que se dissolvam completamente e em seguida esterilizados por autoclavagem a 121ºC. TIPOS DE MEIO DE CULTURA 1. Quanto ao estado físico: Sólidos – contém agentes solidificantes que corresponde entre 1 a 2%; Semi-sólidos – contém agentes solidificantes que corresponde a 0,075 a 0,5% da composição do meio; Líquidos – não contem agentes solidificantes. 2. Quanto a finalidade: Meios de pré-enriquecimento - são aqueles que permitem a dessensibilização de microrganismos injuriados. Meios de enriquecimento – são aqueles que proporcionam nutrientes adequados ao crescimento de microrganismos presentes em baixos números ou de crescimento lento, bem como microrganismos exigentes e fastidiosos. Diferenciais – são aqueles que contêm substâncias que permitem diferenciar microrganismos muito parecidos. Seletivos – são aqueles que contêm substâncias que inibem o desenvolvimento de determinados grupos de microrganismos, permitindo o crescimento de outros. Meios de triagem – são meios que avaliam determinadas atividades metabólicas permitindo caracterização e identificação perfunctória ou presuntiva de muitos microrganismos. 12 Identificação – são aqueles utilizados para a realização de provas bioquímicas e verificação de funções fisiológicas de organismos submetidos a identificação. Dosagem – são aqueles empregados nas determinações de vitaminas, antibióticos e aminoácidos. Contagem – são aqueles empregados para a determinação quantitativa da população microbiana. Estocagem ou manutenção – são aqueles utilizados para conservação de microrganismos no laboratório, garantindo sua viabilidade. Função de alguns componentes do meio de cultura Extrato de carne – serve como fonte de carbono orgânico, nitrogênio, vitaminas e sais minerais. Peptona – serve como fonte de nitrogênio. Dextrose – serve como fonte de carbono Agar – serve para solidificação do meio, não sendo metabolizado pelos microrganismos. Meio de cultura sólido • O crescimento dos microrganismos é paralisado por exaustão de nutrientes; • É necessária a transferência das colônias para outro meio; • Permite a individualização de colônias; Meio de cultura liquido • Permite melhor difusão e obtenção de metabólitos produzidos pelos microrganismos. • Não permite individualização de colônias PREPARO DO MEIO DE CULTURA BDA (batata-dextrose-ágar) Batata............................100 g Dextrose........................10g Agar...............................7,5g Procedimento: 13 1. Cozinhar 100g de batata cortada em rodelas em 250 ml de água destilada; 2. Coar e transferir os 250 ml do caldo de batata para uma proveta e completar para 500 ml com água destilada; 3. Transferir para becker e acrescentar os 10g de dextrose; 4. Transferir para um erlenmeyer contendo os 7,5g do agar. 5. Autoclavar a 121ºC por 30 minutos. Agar nutriente Peptona..........................1,25g Extrato de carne.............0,75g Ágar................................4g Água destilada................250ml Procedimento: 1. Medir o volume da água destilada em uma proveta e transferir para béquer; 2. Acrescentar os reagentes e homogeneizar com bastão de vidro até a completa dissolução; 3. Transferir para um erlenmeyer contendo os 4g do agar. 4. Autoclavar a 121ºC por 30 minutos. Observações: O erlenmeyer a ser utilizado para autoclavagem do meio deverá sempre ter a capacidade correspondente ao dobro da quantidade de meio a ser preparado; O ágar deverá ser pesado diretamente no erlenmeyer a ser utilizado para autoclavagem do meio, para evitar desperdício do mesmo, uma vez que este componente somente é solúvel a 60ºC 14 MÉTODOS QUÍMICOS E FÍSICOS DE CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO Métodos físicos de controle do crescimento microbiano Calor seco – É a esterilização com ar quente que necessita de uma temperatura de 170ºC por 2 horas para oxidação das moléculas microbianas. Calor úmido – Provoca a desnaturação das proteínas, matando os patógenos bacterianos e fungos, e quase todos os vírus dentro de 10 minutos, embora seja menos efetivo em esporos. Pasteurização – É a esterilização utilizando calor (72ºC por 2 horas) para causar a desnaturação de proteínas de microrganismos presentes principalmente no leite e bebidas alcoólicas. Calor úmido (autoclave) Calor seco (estufa) Filtração Radiação ionizante (irradiador) Radiação não ionizante (Câmara fluxo laminar) Liofilização (liofilizador) Refrigeração – É a esterilização utilizando baixa temperatura (5ºC) para causar redução das reações químicas e possíveis alterações nas proteínas. Tem efeito bacteriostático, ou seja, não mata os microrganismos apenas inibe sua multiplicação. 15 Filtração – É a esterilização utilizando membranas que permitem a separação de bactérias de um líquido ou gás. Liofilização– Neste método, a água é removida por alto vácuo em baixa temperatura proporcionando a conservação prolongada de culturas microbianas por reduzir as reações químicas e possíveis alterações de proteínas. Radiação – Pode ser ionizante, em que a esterilização ocorre através da utilização de raios gama e feixe de elétrons de alta energia que destroem o DNA ou não ionizante, em que ocorre a lesão do DNA através da utilização de luz ultravioleta com lâmpada UV. Métodos químicos de controle do crescimento microbiano Halogênios – Atuam inibindo a função das proteínas (iodo) ou altera os componentes celulares (cloro). Fenol e compostos fenólicos - Atuam na ruptura da membrana plasmática, desnaturação de proteínas e desativação de enzimas. Álcoois – Atuam na desnaturação de proteínas e dissolução dos lipídeos. É bactericida e fungicida, não sendo efetivo contra esporos ou vírus não envelopados. Agentes de superfície – Atuam na inativação ou ruptura das enzimas (detergentes aniônicos) ou na inibição de enzimas,desnaturação das proteínas e ruptura das membranas plasmáticas. São bactericidas, bacteriostáticos, fungicidas e viricidas contra vírus envelopados. Ácidos Orgânicos – Atuam na inibição metabólica,sendo a sua ação não relacionada à sua acidez afetando principalmente os bolores. Aldeídos – Atuam na desnaturação das proteínas. Peroxigênios – Possuem ação oxidante, sendo muito efetivos contra os microrganismos anaeróbios sensíveis ao oxigênio. Sabonetes antimicrobianos Mertiolate Cloro 16 Enxaguante bucal Álcool 70% Iodo Avaliação da eficiência de antissepticos Material necessário: 1. Placas com meio de cultura agar nutriente; 2. Antissépticos (álcool 70%, hipoclorito de sódio 1%, enxaguante bucal PLAX, mertiolate, iodo e sabonete PROTEX); 3. Algodão. Procedimento: 1. Colocar a digital em contato com o meio agar nutriente; 2. Escolher um antisséptico para esterilizar a digital e novamente colocar em contato com o meio agar nutriente. Digital Antisséptico 17 ISOLAMENTO DE FUNGOS, BACTÉRIAS E ACTINOMICETOS DO SOLO INTRODUÇÃO Isolar significa separar um tipo de microrganismo a partir de uma população que o contém. Em habitats naturais, raramente encontramos os microrganismos em cultura pura (um único tipo de microrganismo), portanto faz-se necessário um procedimento de isolamento para separar e identificar os distintos tipos de microrganismos presentes. O isolamento pode ser feito diretamente a partir de uma amostra quando os microorganismos estão numa proporção adequada. Quando o microrganismo que se deseja isolar se encontra em pequena quantidade, é realizado o procedimento chamado enriquecimento que significa elevar a quantidade do microrganismo de interesse com relação ao restante da população. Posteriormente se isola empregando o método de isolamento por estrias ou por diluição, para posterior identificação. Uma vez que o número de bactérias de uma dada amostra é muito grande, torna-se necessário diluir a amostra inicial e posteriormente semear um dado volume da amostra diluída em meio de Agar Nutriente, ou outro meio de cultura geral à escolha. DILUIÇÃO SERIADA Material necessário: Erlenmyer contendo 90 ml de solução salina a 0,85% Tubos de ensaio contendo 9 ml de solução salina a 0,85% Alças de Drigalski Pipetas automáticas de 1 ml e 50 µl Ponteiras das pipetas Placas contendo meio Agar nutriente Placas contendo meio Amido Caseína Amostras de solo rizosférico Vortex 18 Pprocedimento: - Pese 10 g de amostra de solo rizosferico, e transfera para Erlenmyer contendo 90 mL de solução salina NaCl (0,85%). Agite o Erlenmyer da amostra a analisar, de modo a misturar bem os possíveis microrganismos que aí se encontram. - 1º tubo: Retire 1ml desta amostra e transfira para o 1º tubo contendo 9 ml de solução salina. NaCl (0,85%). Misture bem utilizando o vortex. Este será o tubo de diluição 1: 10.Escreva no tubo a sua diluição. Pipete deste tubo 100µl para uma placa de Petri contendo o meio de cultura. Escreva na placa a diluição da amostra inoculada. Em seguida espalhe bem a solução com auxílio da alça de Drigalski. - 2º tubo: Retire 1 ml do 1º tubo e transfira para o 2º tubo de diluição, utilizando outra ponteira. Misture bem e identifique o tubo com a diluição correspondente 1:100. Pipete deste tubo 100µl para uma nova placa de Petri contendo o meio de cultura. Escreva na placa a diluição da amostra inoculada. Em seguida espalhe bem a solução com auxílio da alça de Drigalski. - 3º tubo: Retire 1ml do 2º tubo de diluição e transfira para o 3º tubo de diluição. Proceda da mesma forma que anteriormente, identificando o tubo como de diluição 1:1000. Pipete deste tubo 100µl para uma placa de Petri contendo o meio de cultura. Escreva na placa a diluição da amostra inoculada. Em seguida espalhe bem a solução com auxílio da alça de Drigalski. 19 TÉCNICAS DE SEMEADURA Podem ser utilizadas duas técnicas de sementeira distintas, de modo a atingir o objetivo de estimar o número de microrganismos na amostra diluída. Uma das técnicas designa-se por Sementeira por Espalhamento (Spread Plate), em que um volume de 1ml ou 0.1ml da amostra é pipetado e espalhado na superfície do meio de cultura sólido com auxílio de uma alça de Drigalski. A segunda técnica, designada por Sementeira por incorporação (Pour plate) consiste na mistura de 1 ou 0.1ml da amostra diluída com o meio de cultura ainda no estado líquido. Após o período de incubação, quando se deseja realizar a contagem do número de unidades formadas de colônia (UFC), o ideal é que a placa apresente de 25 a 250-300 colônias. Alguns procedimentos são indispensáveis para detecção e quantificação de diferentes microrganismos. Estas técnicas consistem de regras de assepsia e segurança para evitar a contaminação dos meios de cultura com microrganismos do ambiente; para obter culturas puras; para evitar acidentes laboratoriais. 20 1. A alça de platina deve ser flambada antes e depois de qualquer operação de semeadura. Para tanto, devem ser aquecidos no bico de Bunsen. A posição correta para a flambagem da alça é que a mesma faça um ângulo de 45° em relação à mesa de trabalho. 2. Antes de retirar o material para a elaboração do esfregaço ou para semeadura deve-se esfriar a alça na parede interna do tubo ou na tampa da placa de Petri. 3. Para a semeadura em tubos de ensaio, deve-se flambar rapidamente a boca dos mesmos logo após a retirada do tampão de algodão. Este deverá ser mantido seguro pelo dedo mínimo da mão que está segurando a alça. Após a retirada do material com a alça, flambar novamente a boca do tubo e recolocar o tampão de algodão. Flambar a alça após o uso. Não pousar os tampões sobre a bancada. 4. As placas de Petri deverão ser abertas próxima ao bico de Bunsen para evitar contaminação com germes do ar. Uma vez semeadas as placas devem ser incubadas em B.O.D. com tampa voltada para baixo. 21 CULTURA PURA: PURIFICAÇÃO E CONSERVAÇÃO DE CULTURAS PURIFICAÇÃO DAS COLÔNIAS CULTURA PURA: Quando uma colônia isolada é transferida para um novo meio, as células se multipliquem livres de outras espécies de microrganismos. COLÔNIA: agregado de células idênticas. - OBTENÇÃO DE CULTURAS PURAS METODO DO ESGOTAMENTO DO INÓCULO EM SUPERFÍCIE DE MEIO SÓLIDO: • Estrias Simples 1. Esterilize a alça de repicagem em Bico de Bunsen. Resfrie e colete uma pequena porção da suspensão contendopopulações microbianas mistas. 2. Transfira assepticamente a suspensão microbiana contida na alça de repicagem para a superfície do meio. Espalhe vigorasamente o inóculo contido na alça de repicagem sobre a superfície do meio fazendo movimentos em zig zag: • Estrias Compostas Divida a placa em 4 quadrantes. Espalhe o inóculo no 1º quadrante, esgotando com a alça de repicagem, fazendo-se movimento de zig-zag. Flambe novamente a alça e esfrie encostando a alça de repicagem na superfície do ágar. Gire a placa 90 graus, toque a alça no canto da estria do 1º quadrante e deslize várias vezes, repedindo o movimento de zig-zag até o outro extremo do 2º quadrante da placa. Repita a operação no 3º e 4º quadrantes. 22 Técnicas de armazenamento de microrganismos Armazenamento por até 1 mês Repicar o microrganismos em placas de Petri, contendo meio espécifico. Cultivar na temperatura e período adequado para cada espécie, vedar a placa com filme PVC. Manter no refrigerador a 4ºC. Esta técnica é indicada para fungos e bactérias. Armazenamento por até 1 ano Repicar o microrganismo em microtubos hermeticamente fechados e em frascos (tampados com rolha de borracha) contendo 2/3 do volume com meio de cultura. Deve-se evitar o ressecamento do meio. Manter no refrigerador a 4ºC. Esta técnica é indicada para fungos e bactérias. Da mesma maneira, podem ser usados tubos de ensaio com meio de cultura inclinado e vedados com rolhas ou filme PVC. Armazenamento de 1 a 4 anos Óleo mineral Adicionar óleo mineral sobre microrganismos cultivadas sobre meio sólido inclinado, descritos anteriormente e mantê-los a temperatura ambiente. Esta técnica é indicada para fungos e bactérias. Método de Castelani Nesta metodologia, o microrganismo deve ser cultivado em meio sólido e posteriormente, fragmentos do meio de cultura contendo pedaços da colônia devem ser retirados e colocados em frascos contendo água esterilizada. Manter em temperatura ambiente. Congelamento As culturas também podem ser armazenadas por períodos mais longos em congeladores (freezers) – 80ºC. Os isolados devem ser cultivados em meio líquido, suplementado com o crioprotetor e amostras devem ser distribuídas em tubos criogênicos, a fim de evitar que, durante o congelamento, ocorra danos à estrutura das células e conseqüente comprometimento da viabilidade das mesmas. Para crioproteção, a cultura microbiana 23 deve ser suplementada com 7-8% de dimetilsulfóxido (DMSO) ou 15-25% de glicerol antes do congelamento a -80ºC. Para o armazenamento a -20ºC, devem ser utilizadas concentrações de 40-50% de glicerol. Armazenamento por 1 a mais de 4 anos Liofilização As células microbianas são liofilizadas, mantendo a viabilidade por longos períodos. Manter no refrigerador a 4ºC. Sílica Faz-se uma suspensão de esporos em uma solução de leite (5%). 100 µl da suspensão são adicionados a um tubo (2 ml) mantida a 0ºC (no gelo) contendo sílica previamente esterilizada. Manter no refrigerador a 4ºC ou temperatura ambiente. 24 PREPARAÇÕES E OBSERVAÇÕES MICROSCÓPICAS A FRESCO, FIXADAS E CORADAS (COLORAÇÃO GRAM). Introdução A visualização de bactérias, fungos, leveduras só é possível com auxílio de microscópios óticos, que são instrumentos capazes de ampliar o tamanho de estruturas pequenas (impossível de visualizar a olho nu) através de um conjunto de lentes. Existem duas técnicas que permitem a preparação de material para observação de células com auxílio do microscópio ótico. A primeira, preparação microscópica a fresco, a suspensão dos micro-organismos pode ser examinada viva com auxílio ou não de corantes vitais, ideal para observar viabilidade, motilidade, tamanho e forma natural. Na outra, preparação microscópica fixada, a camada de suspensão dos micro-organismos é fixada pelo calor e corada com corantes específicos, para visualizá-los e diferenciá-los em grupos para estudos. As preparações fixadas podem ser ainda utilizadas para coloração simples, que usa um único corante, útil para visualizar forma e arranjo e, também para a coloração diferencial que utiliza mais de um corante e reagentes químicos, que permitem visualizações de flagelos, cápsulas, esporos e a separação dos micro-organismos em grupos. A coloração diferencial mais importante é a coloração de Gram, que separa as bactérias em dois grupos: Gram-positivo e Gram-negativo, importante para classificação e identificação das bactérias. Objetivo Preparar lâminas a fresco e fixadas. Realizar a coloração de Gram para diferenciar as bactérias em dois grandes grupos. Observar as formas, arranjos, cor, tamanho das células dos micro-organismos. Material Micro-organismos: cultura de bactérias, leveduras Soluções: água, fucsina ou safranina, cristal violeta, lugol (solução de iodo), álcool Equipamento e utensílios: microscópio ótico, lâminas, lamínulas, alça de repicagem, bico de Bunsen Procedimento Uso do Microscópio ótico 1. Verifique a voltagem antes de ligar o equipamento; 2. Gire o revólver, colocando em posição a objetiva de menor aumento (4X); 3. Coloque a lâmina sobre a platina, com a preparação para cima, e prenda-a com a presilha; 4. Movimente o charriot de modo que o esfregaço fique em baixo da objetiva 5. Acenda a luz; 6. Regule a quantidade de luz utilizando o diafragma e o condensador; 7. Com o parafuso macrométrico eleve a platina ate o seu ponto máximo; 8. Olhando pela ocular abaixe lentamente a platina com o parafuso macrométrico até que o material a ser observado possa ser visualizado; 9. Ajustar o foco apenas com o botão micrométrico; 25 10. Encaixe a objetiva de 10X e ajuste o foco novamente, apenas com o botão micrométrico (uma vez que se tenha obtido o foco com a objetiva de 4X, acertar o foco das outras objetivas, 10 X, 20X, etc apenas com o botão micrométrico; 11. Antes de encaixar a objetiva de 100X (objetiva de imersão) colocar uma gota de óleo de imersão sobre o esfregaço e encaixar a objetiva. Após a adição do óleo de imersão não voltar para a objetiva de 40 X; 12. Após o término das observações, retirar a lâmina, desligar a lâmpada, girar o revolver e encaixar a objetiva de 4X, baixar a platina e limpar a objetiva de imersão, cuidadosamente. Preparações Microscópicas a Fresco: 1. Sobre a lâmina limpa e seca, coloque uma gota do material a ser examinado; 2. Cubra a gota com a lamínula encostando um dos bordos da lamínula na gota, deixando descer suavemente, evitando a formação de bolhas de ar entre a lâmina e a lamínula; 3. Focalize no microscópio e observe o material. Preparações microscópicas fixadas: 1. Pegue uma lâmina limpa e seca e flambe-a com o bico de Bunsen e deixe esfriar; 2. Transfira, assepticamente, com auxilio da alça de repicagem e bico de bunsen, uma gota da cultura de bactérias em meio líquido ou raspe, levemente, a superfície do Agar caso a cultura esteja em meio sólido, transfira sobre a lâmina já contendo uma gota d’água; 3. Esfregue com movimentos circulares a suspensão, apenas na área central da lâmina; 4. Deixe secar ao ar; 5. Fixe o esfregaço, passando a lâmina 3 vezes acima da chama do bico de Bunsen (o lado do esfregaço fica para cima), deixe esfriar; 6. Faça a coloração do material com o corante específico; 7. Lave o esfregaço com água; 8. Seque ao ar; 9. Focalize no microscópio e observe o material. Coloração Diferencial: Coloração de Gram: 1. Prepare um esfregaço, transferindo assepticamente uma porção da cultura da bactériaem meio sólido para uma lâmina contendo uma gota d’água destilada. Utilizando a alça de repicagem faça movimentos circulares para formar uma suspensão na área central da lâmina; 2. Fixe o esfregaço, passando 3 vezes a lâmina sobre o bico de Bunsen. Deixe esfriar; 3. Coloração de Gram: cubra o esfregaço com o corante cristal violeta por 1 min, em seguida, com o auxílio da piseta, lave com água destilada; 4. Cubra o esfregaço com a solução lugol por 1 min, lave com água; 26 5. Lave a lâmina com etanol 95 % rapidamente (até que não se desprenda mais corante do esfregaço); 6. Lave o excesso de álcool com água; 7. Cubra o esfregaço com solução de fucsina, por 30 segundos; 8. Lave a lâmina com água e deixe secar; 9. Faça a observação ao microscópio do material. Resultados Desenhe os campos observados, observando forma, tamanho, arranjos. 27 ISOLAMENTO DE FUNGOS DE PLANTAS COM SINTOMA DE DOENÇA O isolamento de fungos causadores de doenças de plantas é uma etapa fundamental para a identificação e para estudos deste patógeno e da interação planta-patógeno. Através da cultura pura pode-se ter melhor entendimento do patógeno como, requerimentos nutricionais, reprodução, substâncias resultantes do metabolismo e, também, a interação do patógeno-planta. Para obter-se a cultura pura do patógeno é necessário fazer o isolamento a partir de uma amostra com sintoma de doença, podendo ser diretamente a partir da transferência de esporos ou micélio para o meio de cultura ou indiretamente, a partir de fragmentos de tecido foliar contendo estruturas fúngicas transferidos para meio de cultura. Esta aula tem como objetivo o treinamento de técnicas de isolamento de microrganismos de plantas com sintomas de doenças. Isolamento direto: Procedimento: 1. Recolha, com alça de repicagem, esporos ou micélio de fungos da superfície da planta com sintomas de doença; 2. Transfira os esporos para a superfície do meio BDA em placa de Petri; 3. Incube as placas à temperatura ambiente por uma semana. 4. Após crescimento do microrganismo de interesse, transfira a colônia para um novo meio de cultura e armazene a sua cultura pura. Isolamento indireto: Procedimento: 1. Escolha no material vegetal os locais que apresentam lesões recentes, para evitar que organismos saprófitos dificultem o isolamento do patógeno; 2. Lave o material em água corrente e seque o mesmo em papel absorvente; 3. Com uma lâmina, corte fragmentos de 1 a 3 mm das partes lesadas, tendo cuidado para também, incluir porções saudáveis do tecido; 4. Embeba os fragmentos em álcool a 70 % por 30 segundos, para quebrar a tensão superficial e iniciar a descontaminação superficial do material vegetal; 5. Com o auxílio de uma pinça, transfira os fragmentos para uma placa de Petri contendo solução de hipoclorito a 1 %, por aproximadamente, 30 segundos; 6. Com pinça previamente flambada, retire fragmentos da solução de hipoclorito, lave-os em água estéril e seque-os em papel de filtro esterilizado; 28 7. Com o auxílio de uma pinça, transferia os fragmentos, bem separados, sobre a superfície do meio BDA (batata dextrose Agar); 5. Incube as placas à temperatura ambiente por uma semana. 6. Após crescimento do microrganismo de interesse, transfira a colônia para um novo meio de cultura e armazene a sua cultura pura. 29 PREPARAÇÕES E OBSERVAÇÕES MICROSCÓPICAS DE FUNGOS INTRODUÇÂO Os fungos são organismos eucarióticos, heterotróficos, aeróbios, adaptados a diversos ambientes. Apesar de abundantes em todo o mundo passam despercebidos em função do pequeno tamanho das suas estruturas, sendo notados apenas quando frutificam, a exemplo, os bolores e os cogumelos. Desempenham papel importante na decomposição da matéria orgânica, na ciclagem de nutrientes, na indústria alimentícia (fermentação, enzimas), na indústria farmacêutica (antibióticos) e são responsáveis pela causa de doenças em plantas e seres humanos. Os fungos podem existir como saprófitas degradando matéria orgânica, transformando-a em formas químicas simples que retornam ao solo; como parasitas causando doenças em animais e vegetais e como simbiontes que associam com outros organismos, tal como algas (liquens) e raízes de plantas (micorrizas). A classificação dos fungos é baseada em suas estruturas reprodutoras, como esporos, corpos de frutificação, natureza do ciclo de vida e características morfológicas do seu ciclo de vida. Os fungos formam esporos e produzem hifas que são estruturas filamentosas e cilíndricas que a partir de seu crescimento formam um micélio bem desenvolvido. Nesta aula você fará observações microscópicas de alguns fungos, visualizando suas estruturas, como esporos e hifas. MATERIAL Cultura de Penicillium sp., Aspergillus sp., Curvularia sp. , Phyllosticta sp., Trichoderma sp.; lâminas, lamínulas, lactofenol, microscópio ótico, alça de repicagem. PROCEDIMENTO Preparações Microscópicas 1. Com o auxílio de uma alça de repicagem, remova uma parte do micélio do fungo em cultura pura; 2. Transfira a amostra coletada uma lâmina contendo 1 gota de azul de lactofenol; 3. Cubra com a lamínula; 4. Observe e desenhe as estruturas dos fungos. 30 Esquematize as observações microscópicas das amostras dos fungos 31 CARACTERIZAÇÃO FISIOLÓGICA DE MICRO-ORGANISMOS E TESTES DE ANTIBIOSE Os sistemas de produção agrícola têm se tornado cada vez mais intensivos e dependentes dos agroquímicos, o que tem gerado problemas com o desenvolvimento de resistência dos patógenos aos produtos utilizados e impactos ambientais negativos devido ao amplo espectro de ação destes produtos, atingindo organismos não-alvo e causando riscos à saúde humana e animal. Neste sentido, a utilização de micro- organismos com ação de biocontrole e/ou promoção de crescimento vem sendo apontada como uma alternativa viável para sistemas de produção agrícola ecologicamente e economicamente sustentáveis. Dentre as avaliações realizadas in vitro para a seleção de agentes de controle biológico e promoção de crescimento de plantas, características como atividade antagônica ao patógeno (antibiose), capacidade de colonização do sistema radicular, produção de sideróforos, enzimas líticas e substâncias reguladoras de crescimento de plantas, entre outros são de fundamental importância. Produção de quitinase Os micro-organismos são multiplicados em meio de sais minerais ágar (Tuite, 1969), suplementado com quitina coloidal, como única fonte de carbono. As culturas são incubadas em câmara de crescimento tipo B.O.D., a 28±2ºC por dez dias. Após esse período, a atividade quitinolítica dos isolados é avaliada pela formação de um halo hialino em torno das colônias crescidas. Produção de celulase e xilanase Os micro-organismos são multiplicados em meio de sais minerais ágar (Tuite, 1969), suplementado com celulose ou xilana, como única fonte de carbono. Os micro-organismos são incubados em câmara de crescimento tipo B.O.D., 28±2ºC por dez dias. Após esse período, são adicionados 10 mL da solução de vermelho congo a 0,5% em cada placa, seguido de incubação a temperatura ambiente por 15 minutos. Após esse período, é drenado o excesso da solução vermelho congo e adicionados 10 mL da solução deNaCl (1 M) em cada placa, seguido de incubação por 30 minutos. Após ter removido o excesso da solução, verifica-se a formação do halo de coloração alaranjada em torno das colônias crescidas, indicando a atividade celulolítica e xilanolítica dos isolados. 32 Produção de lipase A produção de lípase pelos isolados, é avaliada no meio de cultura usando Tween 80 como fonte de carbono. Os micro-organismos são incubados em câmara de crescimento tipo B.O.D., a 28±2ºC por dez dias. A produção da enzima é detectada pela formação de um halo branco difuso, constituído de minúsculos precipitados de oleato de cálcio, ao redor das colônias crescidas dos microorganismos. Produção de amilase Os micro-organismos são multiplicados no meio de cultura ágar amido, constituído de 0,2% de amido solúvel. Posteriormente, as culturas são incubadas em câmara de crescimento tipo B.O.D., a 28±2ºC por dez dias. Após o crescimento das colônias, foram adicionados 10 mL da solução de lugol nas placas. A produção da enzima amilase é detectada pela descoloração do meio em torno da colônia, devido à hidrólise do amido. 33 Solubilização de fosfato Os micro-organismos são cultivados em meio de cultura triptocaseína de soja, diluído 1/10 e acrescido de CaHPO4, e as placas incubadas em câmara de crescimento tipo B.O.D., a 28±2ºC, por dez dias. Após esse período, a solubilização de fosfatos é detectada pela formação de halo claro em torno das colônias crescidas. TESTES DE ANTIBIOSE 34 Método metabólito em meio de cultura Alíquotas de 10 ml de metabólitos do micro-organismo antagonista é transferida para Erlenmeyers com capacidade para 250 mL, contendo 90 mL de BDA fundente (aproximadamente 70oC). O meio é vertido para placas de Petri (20 ml/placa), e após solidificado é transferido discos de 0,5 cm de diâmetro do fungo fitopatogênico, retirado da borda de cultura com oito dias de cultivo para o centro das placas. A testemunha consiste de placas de Petri contendo o meio BDA, com o fungo fitopatogênico e sem metabólitos do micro- organismo antagonista. Com auxílio de uma régua milimetrada, é medido o crescimento micelial do fungo diariamente. Quando o fungo ocupar toda a placa no tratamento testemunha é paralisada a medição. Método do pareamento em risca O micro-organismo antagonista é riscado no centro de uma placa contendo meio BDA. Posteriormente, é adicionado na placa 2 discos de 0,5 cm do fungo fitopatogênico, com 8 dias de cultivo. Se for testado como microrganismo antagonista actinomiceto, a placa deverá ser incubada em B.O.D. por 5 dias. Com auxílio de uma régua milimetrada, é medido o crescimento micelial do fungo diariamente. Quando o fungo ocupar toda a placa no tratamento testemunha é paralisada a medição. 35 36 COLORAÇÃO DE RAÍZES (COLONIZAÇÃO MICORRÍZICA) E EXTRAÇÃO DE ESPOROS As micorrizas arbusculares (MA) são associações entre plantas e fungos do solo do filo Glomeromycota. O benefício da associação para a planta surge do aumento da extensão da superfície de absorção e, em troca, o fungo é subsidiado por carboidratos fotoassimilados. A colonização radicular pelos fungos micorrízicos arbusculares (FMA) é restrita às células do córtex, não invadindo o cilindro central, sendo, portanto, incapaz de causar qualquer dano às raízes, caracterizando, deste modo, uma associação simbiótica. Os FMA exercem grande influência na estruturação das comunidades vegetais, promovendo o aumento na absorção de nutrientes, também aumentam a tolerância das plantas a doenças radiculares influenciam a diversidade e a produtividade vegetal, e favorecerem a comunicação de duas ou mais plantas através das hifas fúngicas. Avaliações da ocorrência de FMA em solos Colonização micorrízica Raízes finas (< 2mm) são lavadas repetidas vezes em água destilada e, em seguida, imersas em solução de KOH 10% + H2O2 (na proporção 1:3) até ficarem claras. Após esse período, são lavadas com água corrente, e imersas em solução de HCl 1% por 3 minutos. Posteriormente, são imersas em solução de azul de trypan 0,05% lactoglicerol por 24 h, em temperatura ambiente. Após este período, devem ser conservadas em lactoglicerol ácido, até avaliação. Para avaliação da percentagem de colonização micorrízica, fragmentos de raízes coradas são transferidos para placa quadriculada (quadrículas de 1,27 cm) e observados em microscópio estereoscópico (40x), sendo contados 100 segmentos de raiz que fizerem interseção com as linhas verticais e horizontais e registrando-se o número de segmentos colonizados. São considerados colonizados, os segmentos de raízes que apresentarem estruturas típicas de fungos micorrízicos, tais como vesículas, arbúsculos, hifas e pelotões. COLORAÇÃO DE RAÍZES (Koske & Gemma, 1989) Procedimento: • Separar 1 g de raízes; • Colocar as raízes em mistura KOH 10% + H2O2 10% (proporção 1:3) durante 45 minutos a temperatura ambiente; • Lavar as raízes; 37 • Colocar as raízes em HCl 5% por 5 minutos; • Colocar as raízes em azul de metila 0,05% por 24 horas; • Conservar as raízes coloridas em glicerol ácido até avaliação. Preparo dos reagentes: HCl (Ácido clorídrico) - 5% 132 ml de HCl P.A. (38%) em 950 ml de água destilada KOH (Hidróxido de sódio) – 10% Peso molecular 56,11g 100 g de KOH dissolver em 900 ml de água destilada Peróxido de hidrogênio – 10% 345 ml de peróxido de hidrogênio P.A. (28%) completar para 1000 ml com água destilada. Azul de metila – 0,05% • 200 ml de ácido lático • 200 ml de água destilada • 200 ml de glicerol • 0,3g de azul de metila Glicerol ácido • 250 ml de glicerol • 15 ml de HCl - 5% • 85 ml de água destilada AVALIAÇÃO DA COLONIZAÇÃO MICORRIZICA (Giovannetti e Mosse, 1980). Procedimento: • Espalhar as raízes coloridas uniformemente em placa quadriculada (quadrículas de 1,27 cm); • Registrar o número de segmentos radiculares que fazem interseções com linhas verticais e horizontais e destes quais apresentam estruturas do fungo (vesículas, arbúsculos, células auxiliares, esporos ou hifas) 38 Referências GIOVANNETTI, M.; MOSSE, B. An evaluation of techniques to measure vesicular-arbuscular mycorrhizal infection in roots. New Phytologist, v.84, p.484-500, 1980. KOSKE, R.E.; GEMMA, J.N.A. modified procedure for staining roots to detect mycorrhizas. Mycological Research. v. 48, p. 486-488, 1989. Densidade de esporos de FMA Para extração de esporos de FMA 50 g de solo é transferida para um recipiente contendo 1000 ml de água, homogeneizados com a mão para desestruturação de todos os torrões (aglomerados) existentes. Na seqüência, o material é decantado por um minuto, sendo o sobrenadante vertido sobre três peneiras sobrepostas de 50µm, 100µm e 250µm. O material retido nas peneiras éi recolhido em um tubo de ensaio e submetido à centrifugação em água (3000 rpm) por 3 minutos. O sobrenadante é descartado e, ao material depositado no fundo, foi adicionada solução de sacarose 70%. O material é ressuspenso com auxílio de bastão de vidro e os tubos de ensaio são novamente levados à centrífuga (2000 rpm) por 1 minuto. O sobrenadante é vertido na peneira de 50µm e os esporos retidos na mesma foram lavados em água corrente para retirada do excesso de sacarose, e transferidos para placa canaletada, onde é realizada contagem com auxílio de microscópio estereoscópico (40x). EXTRAÇÃO E CONTAGEM DE ESPOROS DE FMA (Gerdemann & Nicolson, 1963) Procedimento: • Colocar 50 g de solo em recipiente com 1000 mL de água e agitar, deixar repousar por alguns segundos; • Passar em peneirasde malhas 40 e 400 mesh; • Recolher o material retido na peneira de 400 mesh e transferir com auxílio de pisseta com água destilada para tubos de centrífuga; • Centrifugar material durante 5 minutos a 3000 rpm; • Descartar sobrenadante e adicionar solução de sacarose 50% até completar tubo; • Agitar e centrifugar o material durante 2 minutos a 2500 rpm; 39 • Recolher o sobrenadante com peneira de 400 mesh; • Lavar com água corrente para retirar excesso de sacarose; • Transferir o material retido na peneira para placa de Petri; • Levar ao estereomicroscópio para contagem dos esporos. Serão considerados viáveis ou esporos que adquirem coloração vermelha ou rósea após contato com o reagente Preparo das soluções: Solução de sacarose - 45% Colocar 500g de açúcar e completar para 1000 ml com água destilada. Essa proporção é sempre compatível com a quantidade de solução que se deseja preparar. GERDEMANN, J.W.; NICOLSON, T.H. Spores of mycorrhizal Endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. Transactions of the British Mycological Society, v.46, p.235-244, 1963.
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