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Nutrição e crescimento bacteriano Nutrição microbiana Componentes necessários às células Meios de cultura Crescimento populacional Velocidade de crescimento Tempo de geração Condições ambientais Microbiologia e Imunologia Profª Luana Pires • São extremante diversificados quanto as exigências nutricionais – Alguns podem viver com poucas substâncias inorgânicas – Outros são tão exigentes quanto o homem • Crescimento Introdução Nutrição de bactérias Energia (ATP) Matéria prima Nutrientes – Substâncias retiradas do ambiente e usadas para construir novos componentes celulares ou para obter energia. meio ambiente Componentes celulares Energia • Estrutura rígida da parede celular fagocitose Introdução Modo de nutrição absorção nutrientes em meio aquoso Macronutrientes X Micronutrientes Introdução Classificação dos nutrientes - grandes quantidades - estrutura e metabolismo C; N; O; H; S; P - quantidades mínimas - funções enzimáticas e estruturais das biomoléculas Co; Zn; Mn; Ni; Cu Matéria seca Água C N H P, S, K, Na ... célula 70% Introdução Principais Macronutrientes Principais Macronutrientes: Carbono: Corresponde à base de todas as moléculas orgânicas . Nitrogênio: Corresponde ao segundo elemento mais abundante nas células. Hidrogênio: Elemento presente em proteínas, açúcares e demais moléculas orgânicas. Fósforo: Encontrado em compostos orgânicos (ácidos nucléicos) ou inorgânicos (fosfatos) Enxofre: Compondo a cisteína e metionina, estando presente também em várias vitaminas (biotina) Potássio: Necessário para todos os microrganismos, devido ao seu papel ativador de várias enzimas, tais como aquelas envolvidas na tradução. Introdução Principais Micronutrientes Principais Micronutrientes: Cobalto: Necessário apenas para a formação da vitamina B12. Zinco: Tem papel estrutural em várias enzimas (DNA e RNA polimerases) e outras proteínas de ligação ao DNA. Molibdênio: Presente em certas enzimas. Cobre: Importante para enzimas respiratórias. Manganês: Ativador de muitas enzimas. Níquel: Presente em hidrogenases. • Para cultivo em laboratório - Cultivo in vitro: quando se conhece as exigências nutricionais - Cultivo in vivo: quando não se conhece as exigências nutricionais Ex: Micro-organismo que precisa de hospedeiro para ser cultivado: - Mycobacterium leprae (causador da hanseníase) Introdução Importância nutricional das bactérias Meios de cultura Procedência Constituintes Quimicamente definidos (sais, compostos orgânicos purificados, água) Complexos (utilizam hidrolisados carne e soja, extratos de levedura, sangue, soro, leite, solo e rúmem de bovino) Não existe um meio de cultura universal, mas existem vários tipos para finalidade diversas Sucesso no cultivo de micro-organismos é necessário o conhecimento de suas exigências nutricionais, para que os nutrientes sejam fornecidos de forma e proporção adequada. Mistura de nutrientes para promover o crescimento de micro-organismos Micro-organismos fastidiosos Meios de cultura para bactérias • Normalmente imitam o habitat normal Ex. Se a bactéria prefere os nutrientes encontrados no sangue, então o sangue é adicionado no meio de cultura. Meio definido para heterotróficas Meio complexo para heterotróficas Meios de cultura Estado Físico Líquidos (crescimento de bactérias) Sólidos (ágar 1 a 2%) Semi-sólidos (ágar < 0,5%) (separar as células) Meios de cultura Finalidade Isolamento Simples (caldo nutriente) Enriquecimento (BHI: extrato de cérebro e coração; Rappaport; AS) Seletivos (ágar manitol salgado; SS; MacConkey) Diferenciais (ágar manitol salgado; SS; AS; MacConkey) Ágar manitol salgado Ágar sangue MacConkey Alguns são meios gerais: permitem o crescimento de muitas espécies Caldo ou Ágar nutriente Ágar sangue Outros são meios específicos: servem para identificação de espécies Meio de Loeffler (com soro bovino) Ágar chocolate (sangue e aquecido a 80°C – fatores V e X) Meios para anaeróbicos: adição de agentes redutores (tioglicolato de sódio) Meios de cultura Microplacas com diferentes meios de cultura para identificação de enterobactérias. Meios de cultura • Em microbiologia crescimento geralmente é o aumento do número de células • Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e divisão Tempo de geração: Varia de minutos até dias Depende muito das condições ambientais (°C) CRESCIMENTO MICROBIANO O padrão de crescimento é o exponencial E. coli ~7h (> 106 células)! 20 gerações Padrão de Crescimento • O crescimento bacteriano ocorre 4 fases, sendo representado pela curva de crescimento O Ciclo de Crescimento 1) Fase Lag Período de adaptação da cultura • Mudança de meio, preparação do complexo enzimático • Reparação das células com danos. 2) Fase exponencial ou Log Fase com aumento do n° células onde todas estão se dividindo. • É a fase preferida pelas indústrias - Procarióticos – crescem mais rapidamente que os eucarióticos - Eucarióticos menores crescem mais rapidamente que os maiores 3) Fase estacionária: Ocorre a limitação por depleção de nutrientes e acúmulo de metabólitos. Divisão = morte → crescimento líquido nulo Ainda pode ocorrer catabolismo e produção de metabólitos secundários 4) Fase de morte (declínio): • A manutenção de uma cultura no estado estacionário por longo tempo conduz as células ao processo de morte. A morte celular é acompanhada da lise celular Temperatura Oxigênio pH Pressão osmótica, atmosférica, hidrostática Condições ambientais (fatores abióticos) 1. Psicrófilos – temperatura ótima de 15°C, mas podem crescer a 0°C oceanos gelados, deteriorantes de alimentos 1. Mesófilos – temperatura ótima 25°C – 40°C, patógenos humanos (E. coli) 1. Termófilos – temperatura ótima entre 50°C – 60°C Temperatura Temperatura Temperatura (° C) Mínimo Ótimo Máximo Pseudomonas fluorescens 4 25-30 40 Staphilococus aureus 6.5 30-37 46 Termoactinomyces vulgaris 27-30 60 65-70 Nisseria gonorreae 30 35-36 38,5 Thermus aquaticus 40 70-72 79 Temperatura • Maioria das bactérias 6,5 – 7,5 pH • Acidófilos: pH < 4,5 Helicobacter, fungos • Neutralófilos: pH > 4,5 Patógenos humanos Aeróbio Anaeróbio Facultativo Microaerófilo Anaeróbio Aerotolerante Meio gelatinoso com indicador redox: Rosa quando oxidado Incolor quando reduzido Durante as reações de redução do O2 são formados vários intermediários tóxicos. Ex: H2O2, OH°, O2 - Os microrganismos aeróbios e facultativos utilizam enzimas como a catalase para destruir as formas tóxicas Efeito do oxigênio no crescimento microbiano Sistema para cultivo de anaeróbios Pressão osmótica • Não devem existir grandes diferenças na concentração de solutos dentro e fora da célula, pois podem desidratar-se ou romper-se. Ex: microrganismos marinhos necessitam de teoresde sais mais elevados - HALÓFILAS.
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