Nutrientes para Células Vivas

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PRINCIPAIS MACRONUTRIENTES E MICRONUTRIENTES
	Os elementos químicos mais importantes para a célula viva, são os macronutrientes e micronutrientes. Os macronutrientes são os nutrientes dos quais o organismo precisa em grandes quantidades, já os micronutrientes são aqueles que o organismo necessita em uma quantidade menor.
São exemplos de macronutrientes: Carbono, hidrogênio, enxofre, oxigênio e fósforo.
CARBONO- Principais fontes são o CO2 e compostos orgânicos. Sua função na célula é que ele serve como base de todas as moléculas orgânicas. Os microrganismos que obrigatoriamente requerem uma fonte orgânica de carbono são denominados heterotróficos e as principais fontes, são os carboidratos.
OXIGÊNIO- Principais fontes são H20 e O2, é requerido na forma molecular como aceptor final na cadeia de transporte de elétrons aeróbia. Também é elemento importante em várias moléculas orgânicas e inorgânicas.
HIDROGÊNIO- Principal fonte é H2O e compostos orgânicos. Compõem proteínas, ácidos nucléicos e peptidioglicano.
NITROGÊNIO- é componente de proteínas e ácidos nucléicos, além de vitaminas e outros compostos celulares. Está disponível na natureza sob a forma de gás (N2) ou na forma combinada. Sua utilização como N2 é restrita a um grupo de bactérias cujo principal habitat é o solo. Na forma combinada, o nitrogênio é encontrado como matéria inorgânica (NH3, NO3-, etc.) ou matéria orgânica: aminoácidos, purinas e pirimidinas.
ENXOFRE- faz parte de aminoácidos (cisteína e metionina), de vitaminas e grupos prostéticos de várias proteínas importantes em reações de óxido-redução. Da mesma forma que o nitrogênio, o enxofre pode ser encontrado no ambiente nas formas elementar, oxidada e reduzida; estas duas últimas aparecem como compostos orgânicos e inorgânicos.
Todas as alternativas citadas podem ser utilizadas pelas bactérias, porém são os sulfatos (SO4-2) inorgânicos ou os aminoácidos as formas preferencialmente assimiladas. Na forma oxidada, também pode ser aceptor final de elétrons das cadeias de transporte de elétrons anaeróbias.
FÓSFORO- é encontrado na célula na forma combinada a moléculas importantes como os nucleotídeos (ATP, CTP, GTP, UTP, TTP) e como fosfato inorgânico; nesta última forma é incorporado através de poucas reações metabólicas, embora uma delas seja de fundamental importância: a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato. As substâncias fosforiladas podem estar envolvidas com o armazenamento de energia (como o ATP) ou atuar como reguladoras de processos metabólicos: muitas enzimas tornam-se ativas ao serem fosforiladas.
MICRONUTRIENTES- Os elementos ferro, magnésio, manganês, cálcio, zinco, potássio, sódio, cobre, cloro, cobalto, molibdênio, selênio e outros são encontrados sempre na forma inorgânica, fazendo parte de minerais. São necessários ao desenvolvimento microbiano, mas em quantidades variáveis, dependendo do elemento e do microrganismo considerados. Os micronutrientes podem atuar de diferentes maneiras, incluindo as seguintes funções principais: componentes de proteínas, como o ferro que participa da composição de várias proteínas enzimáticas ou não, de citocromos, etc; Cofatores de enzimas, como o magnésio, potássio, molibdênio; Componentes de estruturas, como o cálcio, presente em um dos envoltórios dos esporos e como osmorreguladores.
FATORES DE CRESSCIMENTO PARA BACTÉRIAS E FUNGOS
	BACTÉRIAS- O desenvolvimento bacteriano é simples, por processos assexuais e, por isso, muito rápido em condições ambientais favoráveis. O crescimento bacteriano é influenciado por vários fatores ambientais, destacando-se o alimento, a temperatura, a umidade, o pH e o oxigênio. Cada um destes fatores é importante e pode limitar o crescimento, determinando o desenvolvimento bacteriano. A presença de alguns organismos, sejam outras bactérias ou determinados fungos pode levar a alterações do crescimento das populações bacterianas, quer pela competição por alimento e espaço quer pela produção de compostos químicos inibidores do seu crescimento.
O alimento: As bactérias necessitam de alimento como fonte de energia, para elaborar o protoplasma e os seus materiais estruturais, diferindo muito entre si nas suas necessidades nutritivas. Os elementos mais importantes são: o carbono, o hidrogênio, o azoto, o oxigênio e o fósforo. Necessitam também de quantidades menores de ferro, magnésio, potássio e cálcio e de outros elementos em quantidades mínimas. Como fontes de carbono e energia utilizam geralmente os hidratos de carbono e os aminoácidos, as necessidades de azoto são satisfeitas com compostos orgânicos que contêm estes elementos, como por exemplo, as proteínas e certos aminoácidos. Uma bactéria pode necessitar para a formação do seu material celular de um ou mais compostos orgânicos que é incapaz de sintetizar a partir de componentes mais simples. Tais nutrientes essenciais são necessários em pequenas quantidades e os nutrientes orgânicos deste tipo conhecem-se como fatores de crescimento. São de três tipos: - aminoácidos que são necessários para a síntese protéica; - purinas e pirimidinas que são necessárias para a síntese de ácidos nucléicos, como por exemplo, DNA e RNA; - vitaminas que são necessárias à síntese de enzimas, como a timina e a riboflavina. Existem diversos grupos de bactérias em relação às suas fontes alimentares.
A temperatura: Este fator tem enorme importância uma vez que influência as velocidades de todas as reações químicas ligadas aos processos de crescimento. A temperatura para a qual um microrganismo cresce com maior rapidez é a temperatura ótima de crescimento. A temperatura máxima é a mais elevada a que cresce um microrganismo, geralmente situa-se poucos graus acima da temperatura ótima. A temperatura mínima de crescimento é a mais baixa temperatura a que tem lugar o crescimento do microrganismo, geralmente bastante inferior à temperatura ótima de crescimento. Atendendo à sua temperatura de crescimento, é possível distinguir pelo menos três grupos fisiológicos de bactérias: - as psicrófilas, têm temperatura ótima de crescimento entre 20 – 35ºC; - as mesófilas, têm temperatura ótima de crescimento entre 30 – 45ºC; - as termófilas têm temperatura ótima de crescimento entre 45 – 70ºC. Notamos, portanto, que qualquer organismo vivo, com temperaturas da ordem dos 35-40ºC está bem dentro do limiar ótimo de desenvolvimento bacteriano para organismos mesófilos. Os restantes grupos são menos comuns e ocupam meios muito específicos.
A umidade: Todos os microrganismos necessitam de água para o seu crescimento, constituindo entre 80 - 90% do peso total das células vivas. É a quantidade de água disponível que determina se existirá crescimento e a sua velocidade. A umidade disponível é expressa como atividade da água, aw, que significa a pressão parcial de vapor de água de uma solução ou de um alimento. A maioria das bactérias cresce bem em meios com aw compreendido entre 0,999 e 0, 998, o crescimento em água pura, (aw = 1,00), é impossível. É de salientar ainda que muitas bactérias não crescem com aw inferior a 0,95. A compreensão do aw dos diversos alimentos e ambientes leva-nos a assumir que nem todos eles, como é sabido, são igualmente favoráveis ao crescimento bacteriano. Não sendo fácil, no entanto, determinar este valor para os diversos meios, até porque este depende das condições de ambiente, este apenas é perceptível muitas vezes pela formação de sinais típicos de crescimento bacteriano, acidificação ou putrefação.
O oxigênio: As atividades das bactérias, como as dos microrganismos em geral, dependem das suas necessidades em oxigênio. As bactérias que dependem, para a sua atividade, do oxigênio livre do ar denominam-se como aeróbias obrigatórias ou aeróbias estritas. Por outro lado, as bactérias anaeróbias obrigatórias, só crescem na ausência do oxigênio livre, sendo a presença de vestígios de oxigênio tóxicos para estes organismos. A maioria das bactérias cresce entre estas necessidades extremas de oxigênio, ou seja, tanto em ausência como em presençade oxigênio livre. A maioria destas bactérias tem preferência pelas condições de aerobiose, e são denominados aeróbios facultativos. Há um quarto grupo de bactérias, denominadas de microaerófilas, estas têm necessidade de oxigênio, mas em concentrações consideravelmente inferiores à do ar. Há uma relação entre a tensão de oxigênio (concentração de oxigênio do meio ambiente) e o potencial oxidação-redução (OR). O potencial OR é essencialmente uma medida da capacidade oxidante/redutora do meio. Portanto, e um meio é um potente agente redutor, baixará o potencial OR o que favorece, consequentemente, o crescimento dos anaeróbios. Por outro lado, como o oxigênio é um agente oxidante, a sua presença assegura potenciais OR relativamente altos, o que favorece o crescimento dos microrganismos aeróbios.
O pH: O pH define-se como o inverso do logaritmo da concentração de íons de hidrogênio (H+). Em termos correntes designa-se normalmente por acidez. Para todos os microrganismos há um valor de pH ótimo, para o qual o crescimento é máximo, um valor de pH mínimo, que corresponde à acidez máxima que permite o seu crescimento e um pH máximo que corresponde à alcalinidade máxima que permite o seu crescimento. A maioria das bactérias tem um pH ótimo próximo da neutralidade ou ligeiramente alcalino (6,8 - 7,5). Algumas preferem um pH mais baixo (4,0 - 6,0), criando elas próprias estas condições ao produzirem ácido através da degradação dos hidratos de carbono. Conhecem-se poucas bactérias que preferem condições fortemente alcalinas (8,5 - 9,0). Destaque-se que a grande maioria das bactérias não tolera ambientes com caráter fortemente ácido, reduzindo o seu crescimento nessas circunstâncias. São exceção a este fator as bactérias proteolíticas, uma vez que a hidrólise de proteínas que usam como alimento é favorecida em condições de acidez. O comportamento perante a acidez do meio influencia dois aspectos essenciais das bactérias: o local onde existem e os agentes desinfetantes a que são resistentes e sensíveis.
	FUNGOS- Muitas espécies fúngicas podem se desenvolver em meios mínimos, contendo amônia ou nitritos, como fontes de nitrogênio. As substâncias orgânicas, de preferência, são carboidratos simples como D-glicose e sais minerais como, sulfatos e fosfatos. Oligoelementos (ferro, zinco, manganês, cobre, molibdênio e cálcio) são exigidos em pequenas quantidades.
   Alguns fungos requerem fatores de crescimento, que não conseguem sintetizar, em especial, vitaminas (tiamina, biotina, riboflavina, ácido pantotênico, etc). Os fungos, como todos os seres vivos, necessitam de água para o seu desenvolvimento. 
TEPERATURA: A temperatura de crescimento abrange uma larga faixa, havendo espécies psicrófilas, mesófilas e termófilas. Os fungos de importância médica (patogênicos), em geral, são mesófilos, apresentando temperatura ótima, entre 20° e 30°C. Os fungos podem ter morfologia diferente, segundo as condições nutricionais e a temperatura de seu
desenvolvimento.Este fenômeno de variação morfológica mais importante em micologia médica é o dimorfismo, que se expressa por um crescimento micelial entre 22° e 28°C e leveduriforme entre 35°C e 37°C. Em geral, essas formas são reversíveis. Este fenômeno é conhecido como dimorfismo fúngico ocorre entre fungos de importância médica, como Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, Paracoccidioides brasiliensis, Sporothrix schenckii.
 pH- Ainda que o pH mais favorável ao desenvolvimento dos fungos esteja entre 5, 6 e 7, a maioria dos fungos tolera amplas variações de pH. Os fungos filamentosos podem crescer na faixa entre 1,5 e 11, mas as leveduras não toleram pH alcalino. Muitas vezes, a pigmentação dos fungos está relacionada com o pH do substrato. Os meios com pH entre 5 e 6, com elevadas concentrações de açúcar, alta pressão osmótica, tais como geléias, favorecem o desenvolvimento dos fungos nas porções em contato com o ar.
LUZ- Muitas espécies fúngicas exigem luz para seu desenvolvimento; outras são por ela inibidos e outras ainda mostram-se indiferentes a este agente. Em geral, a luz solar direta, devido à radiação ultravioleta, é elemento fungicida.
METABÓLITOS- Por diferentes processos, os fungos podem elaborar vários metabólitos, como antibióticos, dos quais a penicilina é o mais conhecido e micotoxinas, como aflatoxinas, que Ihes conferem vantagens seletivas. Com a finalidade de evitar o desenvolvimento bacteriano, que pode inibir ou se sobrepor ao do fungo, é necessário incorporar aos meios de cultura, antibacterianos de largo espectro, como o cloranfenicol. Também pode ser acrescentado a cicloheximida para diminuir o crescimento de fungos saprófitas contaminantes, de cultivos de fungos patogênicos.