10 - Nutrição e Cultivo

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NUTRINUTRIÇÇÃO E CULTIVOÃO E CULTIVO
Crescimento Microbiano = 
associado ao crescimento de 
uma população de células 
(uma célula dará origem a 
duas ao fim de um certo 
tempo, tempo de geração ou 
de duplicação.)
Crescimento MicrobianoCrescimento Microbiano
11. . Fatores necessFatores necessáários para o crescimentorios para o crescimento
-- Fatores FFatores Fíísicos sicos ( temperatura, pH, pressão osm( temperatura, pH, pressão osmóótica)tica)
-- Fatores QuFatores Quíímicos micos (nutrientes, (nutrientes, áágua, Ogua, O22 etc.)etc.)
2. 2. Meio de CulturaMeio de Cultura
-- Meio ComplexoMeio Complexo
-- Meio DefinidoMeio Definido
3. 3. Crescimento da cultura bacterianaCrescimento da cultura bacteriana
-- QuantificaQuantificaçção Direta ão Direta (n(nºº. de colônias vi. de colônias viááveis ou não)veis ou não)
-- QuantificaQuantificaçção Indireta ão Indireta ((turbidezturbidez, peso seco etc.), peso seco etc.)
-- FATORES FFATORES FÍÍSICOSSICOS::
temperaturatemperatura
pHpH
pressão osmpressão osmóótica tica (concentra(concentraçção de sal)ão de sal)
-- FATORES QUFATORES QUÍÍMICOSMICOS::
ááguagua
fontes de carbono e nitrogêniofontes de carbono e nitrogênio
mineraisminerais
oxigêniooxigênio
fatores orgânicosfatores orgânicos
FATORES FFATORES FÍÍSICOSSICOS
1. TEMPERATURA1. TEMPERATURA::
A maioria dos microrganismos cresce bem nas A maioria dos microrganismos cresce bem nas 
temperaturas ideais para os seres humanos.temperaturas ideais para os seres humanos.
-- Temperatura de crescimento mTemperatura de crescimento míínima: nima: 
< temperatura onde a esp< temperatura onde a espéécie cie éé capaz de crescercapaz de crescer
-- Temperatura de crescimento Temperatura de crescimento óótima:tima:
onde a esponde a espéécie apresenta melhor crescimentocie apresenta melhor crescimento
-- Temperatura de crescimento mTemperatura de crescimento mááxima:xima:
> temperatura, onde ainda > temperatura, onde ainda éé posspossíível o vel o 
crescimentocrescimento
Taxa de crescimento vs. temperatura
FATORES FFATORES FÍÍSICOSSICOS
1. TEMPERATURA1. TEMPERATURA
Microrganismos são classificados em 3 grupos:Microrganismos são classificados em 3 grupos:
-- PsicrPsicróófilos:filos: crescem em baixas temperaturas (crescem em baixas temperaturas (--10 a 15 10 a 15 °°C)C)
-- MesMesóófilos:filos: crescem em temperaturas moderadas (10 a 50 crescem em temperaturas moderadas (10 a 50 °°C)C)
-- TermTermóófilos:filos: crescem em altas temperaturas (40 a 70 crescem em altas temperaturas (40 a 70 °°C)C)
TermTermóófilos extremos filos extremos (68 a 110 (68 a 110 °°C)C)
Curva de crescimento característica de diferentes microrganismos
Termófilos extremos
Psicrófilos: temperatura ótima: 15 °C
encontrados em oceanos e locais da região Ártica
não causam problemas na preservação de alimentos
Psicrotróficos: temperatura ótima: 20 a 30 °C
crescem em temperatura de refrigeradores (4 °C)
encontrados em alimentos estragados
Mesófilos: temperatura ótima: 25 a 40 °C (mais encontrados) 
corpo de animais (temperatura da pele)
bactérias patogênicas: temperatura ótima 37 °C
degradam alimentos e são patogênicos
Termófilos: temperatura ótima: 50 a 60 °C
ambiente de águas termais (***não crescem em temp. < 45 °C)
material estocado (altas temp.)= compostagem
FATORES FFATORES FÍÍSICOSSICOS
2. pH2. pH: : 
-- refererefere--se a acidez ou a alcalinidade de uma soluse a acidez ou a alcalinidade de uma soluçção;ão;
-- maioria dos microrganismos cresce melhor perto da maioria dos microrganismos cresce melhor perto da 
neutralidade (pH 6,5 neutralidade (pH 6,5 –– 7,5);7,5);
-- poucas bactpoucas bactéérias são capazes de crescer em pH rias são capazes de crescer em pH áácido cido 
(como pH 4,0)(como pH 4,0)
BactBactéérias: rias: faixa entre pH 7,0faixa entre pH 7,0
ExceExceçções: ões: 
-- BactBactéérias acidrias acidóófilas:filas: alto grau de tolerância alto grau de tolerância àà acidez (acidez (ThiobacillusThiobacillus de de 
0,5 a 6,0 com 0,5 a 6,0 com óótimo entre 2 e 3,5)timo entre 2 e 3,5)
-- BactBactéérias rias alcalifalcalifíílicaslicas: (: (BacillusBacillus e e ArchaeaArchaea) (pH 10 ) (pH 10 –– 11).11).
FungosFungos -- tendem a ser mais tendem a ser mais acidacidóófilosfilos que as bactque as bactéérias (pH rias (pH 
<5).<5).
Distribuição de alguns microrganismos de acordo com o pH
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
FATORES FFATORES FÍÍSICOSSICOS
3. PRESSÃO OSM3. PRESSÃO OSMÓÓTICA TICA 
Os microrganismos retiram da Os microrganismos retiram da áágua a maioria dos gua a maioria dos 
nutrientes solnutrientes solúúveis (conteveis (conteúúdo celular 80 do celular 80 –– 90 % de 90 % de áágua)gua)
Pressão osmPressão osmóótica: retira a Htica: retira a H22O dentro da cO dentro da céélulalula
ReaReaçção Hipertônica: perda de Hão Hipertônica: perda de H22O do meio intracelular O do meio intracelular 
para o extracelular, atravpara o extracelular, atravéés da membrana plasms da membrana plasmáática tica 
(meio com concentra(meio com concentraçção de sais).ão de sais).
PlasmPlasmóólise: diminuilise: diminuiçção da membrana plasmão da membrana plasmáática da ctica da céélula lula 
devido a perda de Hdevido a perda de H22O por osmose.O por osmose.
-adição de sais: plasmólise
preservação de alimentos (peixe salgado, mel e leite)
Alta concentração de sal ou açúcar
Halofílicas Extremas (ou obrigatórias):necessitam de altas concentrações
de sais para o crescimento (ex: bactérias isoladas do Mar Morto)
Halofílicas Facultativas: mais abundantes
não exigem altas concentrações de sais
-Adição de ágar:
normalmente 1,5% para solidificar o meio
> concentração = inibição de alguns microrganismos
> concentração de sal = pressão osmótica
Não Halófilos: não necessitam de sal e não toleram a 
presença no meio.
Halotolerantes: não necessitam de sal mas toleram a 
presença no meio.
Halófilos: necessitam de sal em uma concentração 
moderada
Halófilos extremos: necessitam de sal em altas 
concentrações.
Taxa de crescimento de alguns microrganismos vs. a concentração de sal.
FATORES QUFATORES QUÍÍMICOSMICOS
1. 1. ÁÁGUAGUA
-- Essencial para os microrganismosEssencial para os microrganismos
-- Disponibilidade variDisponibilidade variáável no ambientevel no ambiente
Ambiente com < concentraAmbiente com < concentraçção de ão de áágua:gua:
desenvolvem mecanismos para obter desenvolvem mecanismos para obter áágua atravgua atravéés do s do 
aumento da concentraaumento da concentraçção de solutos internos seja pelo ão de solutos internos seja pelo 
bombeamento de bombeamento de ííons para o interior celular ou pela ons para o interior celular ou pela 
ssííntese de solutos orgânicos (antese de solutos orgânicos (açúçúcares, cares, áálcoois ou lcoois ou 
aminoaminoáácidos).cidos).
FATORES QUFATORES QUÍÍMICOSMICOS
2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, 2. FONTES DE CARBONO, NITROGÊNIO, 
ENXOFRE E FENXOFRE E FÓÓSFOROSFORO: : 
aa) CARBONO:) CARBONO:
--essencial para a sessencial para a sííntese de todos os compostos orgânicos ntese de todos os compostos orgânicos 
necessnecessáários para a viabilidade celular (elemento estrutural rios para a viabilidade celular (elemento estrutural 
bbáásico para os seres vivos)sico para os seres vivos)
--Base de todas as molBase de todas as molééculas orgânicas;culas orgânicas;
--Representa 50% do peso seco de uma cRepresenta 50% do peso seco de uma céélula bacteriana lula bacteriana 
ttíípica.pica.
Organismos Organismos quimioautotrquimioautotróóficosficos: : aquelesaqueles queque utilizam utilizam 
substâncias qusubstâncias quíímicas (inorgânicas) como fontes de micas (inorgânicas) como fontes de 
energia e dienergia e dióóxido de carbono como principal fonte de xido de carbono como principal fonte decarbono.carbono.
Organismos Organismos quimioheterotrquimioheterotróóficosficos: : aqueles que aqueles que 
utilizam substâncias quutilizam substâncias quíímicas (orgânicas) como fonte micas (orgânicas) como fonte 
de energia e os compostos orgânicos como fonte de energia e os compostos orgânicos como fonte 
principal de carbono.principal de carbono.
•• Organismos Organismos fotoautotrfotoautotróóficosficos-- aqueles que aqueles que 
utilizam a luz como fonte de energia e utilizam a luz como fonte de energia e 
didióóxido de carbono como fonte principal de xido de carbono como fonte principal de 
carbonocarbono
b) NITROGÊNIO:b) NITROGÊNIO:
-- N, S: sN, S: sííntese de protentese de proteíínasnas
-- N, P: sN, P: sííntese de DNA e RNA, ATPntese de DNA e RNA, ATP
Peso seco de uma cPeso seco de uma céélula bacteriana: 14 % N, 4 % S e Plula bacteriana: 14 % N, 4 % S e P
NITROGÊNIONITROGÊNIO
-- utilizado para sintetizar os grupos utilizado para sintetizar os grupos aminosaminos presentes presentes 
nos aminonos aminoáácidos fazendo parte das protecidos fazendo parte das proteíínas.nas.
Obtenção de N:
- Decomposição de materiais orgânicos (proteínas, aminoácidos)
- Amônia (NH4 +) 
- Nitrato (NO3-)
Bactérias Fixadoras de Nitrogênio
•Rizóbio
•Bactérias diazotróficas
•Nomenclatura atual
•Associação de bactérias com determinada espécies vegetais da família 
Leguminoseae
•Nódulos localizados nas raízes ou nos caules
� BENEFÍCIOS DA FBN:
•Aumento da produção vegetal
•Contribuição para a sustentabilidade dos 
sistemas agrícolas
•Recuperação de áreas degradadas
•Incremento da fertilidade e da matéria 
orgânica do solo
•Economia no uso de fertilizantes 
nitrogenados industrializados.
•É reconhecidamente eficiente em 
feijão-caupi
•Pode atingir altos níveis de 
produtividade
•Diminui significativamente o custo de 
produção
�INOCULAÇÃO COM RIZÓBIO
�O que é inoculante
�Quanto custa
�Inoculante X Adubo químico
�Como comprar
c) ENXOFRE E Fc) ENXOFRE E FÓÓSFORO:SFORO:
ENXOFREENXOFRE
-- utilizado na sutilizado na sííntese de aminontese de aminoáácidos contendo S e de cidos contendo S e de 
vitaminas (tiamina e biotina).vitaminas (tiamina e biotina).
FFÓÓSFOROSFORO
-- essencial para a sessencial para a sííntese dos ntese dos áácidos nuclcidos nuclééicos e para os icos e para os 
fosfolipfosfolipíídeosdeos componentes da membrana celular.componentes da membrana celular.
Fontes naturais de S:
íon sulfato (SO4-2), sulfito de hidrogênio, aminoácidos
Fontes naturais de P:
íon fosfato (PO4-3)
d) POTd) POTÁÁSSIO, MAGNSSIO, MAGNÉÉSIO E CSIO E CÁÁLCIO:LCIO:
-- tambtambéém são elementos essenciais para os m são elementos essenciais para os 
microrganismosmicrorganismos
-- freqfreqüüentemente encontrados como coentemente encontrados como co--fatores para as fatores para as 
reareaçções enzimões enzimááticas.ticas.
e) ELEMENTOS TRAe) ELEMENTOS TRAÇÇOS:OS:
-- FERRO, COBRE, MOLIBDÊNIO, ZINCOFERRO, COBRE, MOLIBDÊNIO, ZINCO
-- utilizados como coutilizados como co--fatores essenciais para atividade de fatores essenciais para atividade de 
algumas enzimas algumas enzimas 
3. OXIGÊNIO3. OXIGÊNIO
-- extremamente importante no desenvolvimento extremamente importante no desenvolvimento 
microbianomicrobiano
-- organismos classificados em:organismos classificados em:
1. AERÓBIOS
- Estritos (obrigatórios): necessitam de O2
- Facultativos: não necessitam de O2 mas crescem melhor com O2
- Microaerófilo: necessitam de O2 mas em níveis menores
2. ANAERÓBIOS
- Aerotolerantes: não necessitam de O2, mas crescem melhor sem O2
- Estritos (obrigatórios): não toleram O2 (letal)
3. ANAERÓBICOS FACULTATIVOS
- Utilizam O2, na ausência respiração anaeróbica ou fermentação 
AERÓBIO
ESTRITOS
ANAERÓBIO 
ESTRITO
MICRO
AERÓFILO
AERÓBIO 
FACULTATIVO
ANAERÓBIO 
AEROTOLERANTES
Efeito do oxigênio sobre o crescimento de vários tipos de bactérias.
““Desde a aridez e salinidade extremas dos Desde a aridez e salinidade extremas dos 
desertos salinos da Etidesertos salinos da Etióópia, pia, ààs frs fríígidas gidas 
calotas polares da Antcalotas polares da Antáártida, aos infernos rtida, aos infernos 
sulfurosos do sul da Itsulfurosos do sul da Itáália, lia, ààs emanas emanaçções ões 
da lama negra super aquecida das fossas da lama negra super aquecida das fossas 
abissais do Pacabissais do Pacíífico, ou aos campos fico, ou aos campos 
fortemente radioativos de Chernobyl, a fortemente radioativos de Chernobyl, a 
vida subsiste e propagavida subsiste e propaga--se se 
admiravelmenteadmiravelmente””
Fonte: Santos et al., Biotecnologia MicrobianaFonte: Santos et al., Biotecnologia Microbiana
ExtremExtremóófilofilo
•• Organismos que proliferam em ambientes Organismos que proliferam em ambientes 
extremosextremos
•• Exemplos de Exemplos de extremofiliaextremofilia ocorrem em ocorrem em 
ambos os domambos os domíínios Bacteria e Archaeanios Bacteria e Archaea
•• HipertermHipertermóófilosfilos (temperatura (temperatura óótima de tima de 
crescimento acima de 100crescimento acima de 100°°C)C)
•• HipertermHipertermóófilosfilos
Colonizam nichos onde as temperaturas sobem atColonizam nichos onde as temperaturas sobem atéé 140140°°C, C, 
como como fumarolasfumarolas, fontes termais, superficiais e abissais., fontes termais, superficiais e abissais.
EX: EX: PyrolobusPyrolobus fumariifumarii apresenta temperatura apresenta temperatura óótima de tima de 
crescimento de 106crescimento de 106°°C, continuando a proliferar atC, continuando a proliferar atéé 115115°°CC
•• PsicrPsicróófilosfilos
Colonizam nichos onde as temperaturas giram em torno dos Colonizam nichos onde as temperaturas giram em torno dos 
00°°CC
•• HalHalóófilosfilos
Colonizam ambientes de elevada salinidade (atColonizam ambientes de elevada salinidade (atéé 30 por 30 por 
cento de sal) com exemplo o Mar Mortocento de sal) com exemplo o Mar Morto
•• AcidAcidóófilosfilos
Colonizam ambientes Colonizam ambientes áácidos (pH entre 0,1 e 4)cidos (pH entre 0,1 e 4)
Ex: Ex: PicrophilusPicrophilus se desenvolvem a pH 0se desenvolvem a pH 0
•• AlcalAlcalóófilosfilos
Colonizam lagos salgados e Colonizam lagos salgados e ááguas subterrâneas onde o pH guas subterrâneas onde o pH 
éé superior a 10superior a 10
Complexos que se destinam ao cultivo Complexos que se destinam ao cultivo 
artificial de microrganismosartificial de microrganismos
MEIOS DE CULTURAMEIOS DE CULTURA
Finalidades:
�Crescimento microbiano
�Isolamento de microrganismos
�Estudo da morfologia colonial
�Pesquisa das características bioquímicas
MEIO DE CULTURAMEIO DE CULTURA
MEIO DE CULTURA: material nutriente preparado no MEIO DE CULTURA: material nutriente preparado no 
laboratlaboratóório para o crescimento de microrganismos.rio para o crescimento de microrganismos.
CULTURA: microrganismos que crescem e se multiplicam CULTURA: microrganismos que crescem e se multiplicam 
no meio de cultura.no meio de cultura.
Devem conter substâncias exigidas pelos microrganismos Devem conter substâncias exigidas pelos microrganismos 
para seu crescimento e multiplicapara seu crescimento e multiplicaçção, para que possam ão, para que possam 
fazer a sfazer a sííntese de sua prntese de sua próópria matpria matééria nutritiva.ria nutritiva.
Fontes de CarbonoFontes de Carbono
�Carboidratos
�Triose
�Tetrose
�Pentose
�Hexose
�Heptose
�Glicose
�Galactose
�Manose
�Frutose
�Monossacarídeos
�Dissacarídeos
�Polissacarídeos
Fontes de NitrogênioFontes de Nitrogênio
Fontes de Energia
Fontes de N Orgânico:Fontes de N Orgânico:
•• AsparaginaAsparagina
•• PeptonaPeptona
•• CaseCaseíínana
Elemento estrutural e funcionalElemento estrutural e funcional
Fontes de N Inorgânico:Fontes de N Inorgânico:•• Nitrato de potNitrato de potáássiossio
•• Nitrato de sNitrato de sóódiodio
•• Nitrato de cNitrato de cáálciolcio
Fornecem
•• MEIO DEFINIDO:MEIO DEFINIDO: toda a compositoda a composiçção quão quíímica mica éé conhecidaconhecida
--organismos muito exigentes em termos nutricionais são organismos muito exigentes em termos nutricionais são 
denominados denominados ““fastidiososfastidiosos””..
•• MEIO COMPLEXO:MEIO COMPLEXO: composicomposiçção quão quíímica não conhecida mica não conhecida 
(composto por nutrientes como extrato de levedura, de (composto por nutrientes como extrato de levedura, de 
carne ou de plantas).carne ou de plantas).
--A composiA composiçção quão quíímica exata pode conter pequenas mica exata pode conter pequenas 
variavariaçções em diferentes lotes do produto.ões em diferentes lotes do produto.
--Extratos de carne e levedura: fornecem as vitaminas e os Extratos de carne e levedura: fornecem as vitaminas e os 
outros fatores de crescimento.outros fatores de crescimento.
Meio complexo (lMeio complexo (lííquido)quido)-- caldo nutrientecaldo nutriente
Meio complexo (sMeio complexo (sóólido)lido)-- áágargar nutrientenutriente
MEIO DE CULTURAMEIO DE CULTURA
MEIO DE CULTIVO SELETIVO E DIFERENCIAL:MEIO DE CULTIVO SELETIVO E DIFERENCIAL:
-- Meio seletivo: favorece o crescimento de uma Meio seletivo: favorece o crescimento de uma 
determinada bactdeterminada bactééria de interesse, impedindo o ria de interesse, impedindo o 
crescimento de outras bactcrescimento de outras bactéérias.rias.
EEx: x: áágar gar SabouraudSabouraud dextrose, pH 5,6, dextrose, pH 5,6, éé utilizado no crescimento de utilizado no crescimento de 
fungos que são favorecidos, em relafungos que são favorecidos, em relaçção as bactão as bactéérias, pelo baixo pH.rias, pelo baixo pH.
-- Meio diferencial: facilita a identificaMeio diferencial: facilita a identificaçção de um ão de um 
determinado organismodeterminado organismo..
Ex: meio Ex: meio áágargar--sanguesangue, utilizado para a identifica, utilizado para a identificaçção de bactão de bactéérias rias 
capazes de destruir ccapazes de destruir céélulas sanglulas sangüíüíneas (anel claro em torno da neas (anel claro em torno da 
colônia).colônia).
ex: ex: StreptococcusStreptococcus pyogenespyogenes
(causadora de infec(causadora de infecçções de garganta)ões de garganta)
Ágar Sabouraud
(meio seletivo)
Colônias 02, 04, 09, 11 e 12 mostrando típicos halos de hemólise. 
Pesquisa de Hemolisina Pesquisa de Hemolisina -- Cultivo em Cultivo em ÁÁgar sanguegar sangue
(Meio diferencial)(Meio diferencial)
Agar MacConkey
(seletivo e diferencial)
MEIO DE ENRIQUECIMENTO:MEIO DE ENRIQUECIMENTO:
favorece o desenvolvimento de uma populafavorece o desenvolvimento de uma populaçção bacteriana ão bacteriana 
que esta em desvantagem entre outras populaque esta em desvantagem entre outras populaçções.ões.
MEIOS REDUTORES:MEIOS REDUTORES:
Meios com reagentes, como o Meios com reagentes, como o tioglicolatotioglicolato de sde sóódio, que dio, que éé
capaz de se combinar com o oxigênio dissolvido capaz de se combinar com o oxigênio dissolvido 
eliminando este elemento do meio de cultura (especeliminando este elemento do meio de cultura (especíífico fico 
para microrganismos anaerpara microrganismos anaeróóbicos).bicos).
Jarra de 
anaerobiose
Câmara anaeróbica
Crescimento de Anaeróbicos
Meio redutor
Capelas transparentes seladas
CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS DE 
CULTIVO
Quanto Quanto àà consistênciaconsistência
Líquidos
Os nutrientes são dissolvidos em solução aquosa. O 
crescimento microbiano muda o aspecto do meio, fica 
turvo.
Semi-sólidos
Com pouco polissacarídeo (ágar). Geralmente é
utilizado em tubos inclinados para observar a 
motilidade bacteriana.
Sólidos
Com mais ágar, utilizado para isolamento de 
microrganismos.
Quanto Quanto àà funfunççãoão
�Simples
Possuem apenas componentes essenciais para o 
crescimento de microrganismos pouco exigentes. 
Ex. Caldo simples
�De enriquecimento
São adicionados ao meio simples substâncias 
enriquecedoras como sangue, soro, ovo, extrato de 
leveduras. 
Ex. Ágar Sangue
Quanto Quanto àà funfunççãoão
Permitem o desenvolvimento de grupos de 
microrganismos de características pré-definidas.
Ex. Ágar Mac Conkey (inibidores de crescimento de 
bactérias Gram-positivas).
Mantém a viabilidade da cultura
Ex. Ágar nutriente
�Diferenciais
�De manutenção
ClassificaClassificaçção dos meios de culturaão dos meios de cultura
quanto ao estado fquanto ao estado fíísicosico