Aula teórica número 4-nutrição

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Universidade Federal de Ouro Preto 
Departamento de Ciências Biológicas 
CBI 618– Microbiologia 
 
 
 
 
 
 
 
Nutrição e Cultivo 
de Microrganismos 
Objetivos 
Ao final desta aula você deverá ser capaz de: 
• Citar os principais elementos químicos que 
constituem uma célula microbiana 
 
• Distinguir os principais grupos nutricionais 
microbianos 
 
• Reconhecer os efeitos tóxicos do oxigênio no 
crescimento celular 
 
• Diferenciar os meios de cultura quanto à suas 
características física, química e a função 
 
• Descrever os principais fatores que afetam o 
crescimento microbiano 
Introdução 
• Versatilidade e diversidade em 
exigências nutricionais 
 
• Necessidades básicas: carbono, 
nitrogênio, sais minerais e água 
 
• Cultivo in vitro e in vivo 
Obtenção de Culturas Puras 
• Colônia 
 
• Culturas mistas 
 
• Culturas puras 
Composição Aproximada de Elementos Químicos 
de Uma Célula Bacteriana (E. Coli) 
ELEMENTO 
 
% do PESO SECO 
 Carbono 
 
50 
 Oxigênio 
 
20 
 Nitrogênio 
 
14 
 Hidrogênio 
 
8 
 Fósforo 
 
3 
 Enxofre 
 
1 
 Potássio 
 
1 
 Sódio 
 
1 
 Cálcio 
 
0,5 
 Magnésio 
 
0,5 
 Cloro 
 
0,5 
 Ferro 
 
0,2 
 Outros 
 
0,3 
 
Elementos químicos como 
nutrientes 
• Carbono (CO2, CHO, etc): 
 heterotróficos - moléculas orgânicas 
 autotróficos – dióxido de carbono 
 
• Nitrogênio (N2, NO3
-, NH3): 
 nitrogênio gasoso – fixação biológica de 
nitrogênio 
 compostos nitrogenados inorgânicos 
 compostos nitrogenados orgânicos 
• Hidrogênio (H2, H2O), Oxigênio (O2, H2O), 
Enxofre (SO4
-) e Fósforo (PO4
3-) 
 
• Outros elementos: potássio, sódio, cálcio, 
magnésio, ferro, zinco, cobre, manganês, 
molibdênio, cobalto, etc. 
 
• Fatores orgânicos de crescimento: vitaminas, 
aminoácidos, etc - microrganismos fastidiosos 
Elementos químicos como 
nutrientes 
Grupo 
Nutricional 
 
Fonte de 
Carbono 
 
Fonte de 
Energia 
 
Exemplos 
 
Quimioautotróficos 
 
dióxido de 
carbono 
 
compostos 
inorgânicos 
 
bactérias nitrificantes, 
do ferro, do enxofre 
 
Quimioheterotróficos 
 
compostos 
orgânicos 
 
compostos 
orgânicos 
 
muitas bactérias, 
fungos protozoários e 
animais 
 
Fotoautotróficos 
 
dióxido de 
carbono 
 
luz 
 
bactérias do enxofre 
verde e púrpura, algas, 
plantas, cianobactérias 
Fotoheterotróficos 
 
compostos 
orgânicos 
 
luz 
 
bactérias púrpuras e 
verdes não-sulfurosas 
 
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A 
EXIGÊNCIA DE OXIGÊNIO 
• (A) AERÓBIOS 
ESTRITOS 
• (B) ANAERÓBIOS 
ESTRITOS 
• (C) ANAERÓBIOS 
FACULTATIVOS 
• (D) MICROAERÓFILOS 
• (E) ANAERÓBIOS 
AEROTOLERANTES 
Efeito do Oxigênio sobre o Crescimento 
Produção de 
quantidades 
letais das 
formas tóxicas 
de oxigênio 
quando 
expostos a 
atmosfera 
normal de 
oxigênio 
Presença da 
enzima SOD 
permite a 
neutralização 
parcial das 
formas tóxicas 
de oxigênio 
 
Ausência das 
enzimas que 
neutralizam as 
formas tóxicas 
do oxigênio 
Presença das 
enzimas 
catalase e 
SOD 
permite a 
neutralizaçã
o das formas 
tóxicas de 
oxigênio 
 
Presença das 
enzimas 
catalase e 
SOD permite a 
neutralização 
das formas 
tóxicas de 
oxigênio 
Explicações 
para o efeito 
do oxigênio 
Somente 
crescimento 
aeróbico; 
necessidade de 
oxigênio em 
baixas 
concentrações 
Somente 
crescimento 
anaeróbico; 
crescimento 
continua na 
presença de 
oxigênio 
Somente 
crescimento 
anaeróbico; 
não há 
crescimento na 
presença de 
oxigênio 
Crescimento 
aeróbico e 
anaeróbico; 
aumento de 
crescimento 
na presença 
de oxigênio 
Somente 
crescimento 
aeróbico, 
necessidade 
de oxigênio 
Efeito do 
oxigênio 
sobre o 
crescimento 
microaerófilos Anaeróbios 
aerotolerantes 
Anaeróbios 
estritos 
Anaeróbios 
facultativos 
Aeróbios 
estritos 
Mecanismos de Neutralização de 
Formas Tóxicas do Oxigênio 
• O2 + e
- O2
- (radical superóxido – muito instável) 
 
• 2O2
- + 2H+ SOD O2 + H2O2
 (ânion peróxido O2 
-2 ) 
 
• O2
- + H2O2
 O2 + OH
-2 + OH• (radicais hidroxila) 
 
• 2H2O2 catalase H2O + O2 
 
• H2O2 + 2H
+ peroxidase 2H2O 
 
Cultivo em Anaerobiose 
• JARRA DE 
ANAEROBIOSE 
 
• CÂMARA DE 
ANAEROBIOSE 
Cultivo em Anaerobiose 
Meios de cultura 
Característica 
Física 
 
Característica 
Química 
 
 
Função 
• Sólido: isolamento e estocagem de culturas 
• Líquido: cultivo, produção de massa celular e 
de produtos 
• Semi-sólido: cultivo de microaerófilos e 
contagem de placas de lise por vírus 
 
• Sintético ou Definido: todos os componentes e 
quantidades conhecidas 
• Complexo: adição de componentes cuja 
composição química não é precisa. ex: extrato 
de carne, extrato de levedura, peptonas 
 
• Diferencial 
• Seletivo 
• Meio de enriquecimento 
• Meio redutor 
Meio Quimicamente Definido Para 
Bactérias Quimioautotróficas 
Ingredientes 
 
Função 
 
Quantidade 
 (NH4)2SO4 
 
Fonte de nitrogênio e/ou energia 
 
0,5 g 
 
NaHCO3 
 
Fonte de carbono na forma de CO2 em 
solução aquosa 
 
0,5 g 
 
Na2HPO4 
 
Tampão e íons essenciais 13,5 g 
 KH2PO4 
 
Tampão e íons essenciais 
 
0,7 g 
 MgSO4.7H2O 
 
Íons essenciais 
 
0,1 g 
 
FeCl3.6H2O 
 
Íons essenciais 
 
0,014 g 
 CaCl2.2H2O 
 
Íons essenciais 
 
0,18 g 
 Água 
 
Solvente 
 
1.000 ml 
 
Meio Quimicamente Definido Para 
Bactérias Heterotróficas 
Ingredientes 
 
Função 
 
Quantidade 
 Glicose 
 
Fonte de energia e de carbono 
 
1 g 
 
NH4H2PO4 
 
Fonte de nitrogênio, tampão e íons 
essenciais 
 
5 g 
 
K2HPO4 
 
Tampão e íons essenciais 
 
1 g 
 
 
MgSO4.7H2O 
 
Íons essenciais 
 
0,2 g 
 
 
 
NaCl 
 
Íons essenciais 
 
5 g 
 Água 
 
Solvente 
 
1.000 ml 
 
Ingredientes 
 
Função 
 
Quantidade 
 
Extrato de 
carne 
 
Substâncias hidrossolúveis de tecido 
animal: carboidratos, compostos de 
nitrogênio orgânico, vitaminas, sais 
 
3 g 
 
Peptona 
 
Nitrogênio orgânico, algumas 
vitaminas 
 
5 g 
 
Cloreto de 
sódio 
 
Íons e requerimentos osmóticos 
 
8 g 
 
Água 
 
Solvente 
 
1.000 ml 
 
Composição do caldo nutriente, um meio complexo para o 
crescimento de bactérias heterotróficas fastidiosas 
Meio de Cultura Diferencial 
Meios de Cultura Diferenciais 
Efeito da Temperatura no 
Crescimento Microbiano 
T
ax
a 
d
e 
cr
es
ci
m
en
to
 
Reações enzimáticas 
ocorrendo em velocidade 
máxima 
ótima 
Máxima 
Mínima 
Temperatura 
Desnaturação protéica, colapso da 
membrana citoplasmática, lise 
térmica 
Solidificação da membrana 
transporte lento, crescimento 
não ocorre 
Reações enzimáticas 
ocorrendo em 
velocidade crescente 
Classificação dos Microrganismos 
Quanto à Temperatura de Crescimento 
Fonte: Microbiologia – Tortora et al., 2000 
Influência do pH 
Efeito do pH sobre o crescimento 
bacteriano
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
pH
L
o
g
 d
a
 p
o
p
u
la
ç
ã
o
• pH mínimo 
• pH ótimo 
• pH máximoPressão Osmótica 
• Osmose 
– Plasmólise 
 
• Meio hipertônico 
• Meio hipotônico 
• Meio isotônico