NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO DE MICRORGANISMOS

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NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO DE MICRORGANISMOS:
NUTRIÇÃO:
São as necessidades essenciais para o crescimento e divisão celular. De acordo com as diferentes bactérias, há um grau de variação e exigência diferente. 
NUTRIÇÃO MICROBIANA:
As células consistem principalmente em macromoléculas como proteínas e ácido nucléicos. Os precursores dessas moléculas foram retirados do meio ambiente ou sintetizados pelas bactérias a partir de substancias simples. As escolhas dessas macromoléculas dependem da disponibilidade do composto no meio e da capacidade de síntese da molécula. 
EXIGENCIAS NUTRICIONAIS:
	Todos os organismos vivos requerem fontes de energia, fonte de carbono, fonte de nitrogênio, fonte de enxofre, fonte de fosforo, elementos minerais, vitaminas e H2O. 
MACRONUTRIENTES:
Os nutrientes são divididos em dois grupos: os macronutrientes e os micronutrientes. Esta divisão está relacionada a quantidade que são necessários para a célula bacteriana. 
Os macronutrientes são necessários em maior quantidade e são os principais constituintes dos compostos orgânicos celulares e combustíveis. Estes são: carbono, nitrogênio, oxigênio, enxofre, fosforo e hidrogênio. 
CARBONO:
O carbono é importante para o crescimento bacteriano, pois fornece energia e serve como unidade básica do material celular. Este é presente na maioria das substancias que compõe a célula, como esqueleto de carboidratos, lipídeos e proteínas. 
Dependendo de onde os organismos adquirem seu carbono são classificados:
Autotróficas — utilizam carbono inorgânico presente no ambiente (através de carbonatos ou de CO2).
Heterotróficas — carbono orgânico (principal fonte: carboidratos ((ex: glicose)), ácidos graxos, bases nitrogenadas). 
NITROGENIO:
	É o segundo elemento mais abundante. O nitrogênio é componente de proteínas, ácidos nucleicos, peptidioglicano, e outros componentes celulares. Sem o nitrogênio, presente no ácido nucleico (dna e rna), não é possível a codificação para produção de proteínas. 
Na natureza, o nitrogênio é encontrado na forma gasosa através do gás nitrogênio (N2), na qual bactérias presentes nos nódulos em raízes de plantas conseguem fixar o nitrogênio. Além disso, o nitrogênio é encontrado também na forma combinada, em matéria orgânica (aa ou peptídeos) ou inorgânica (amônia, nitrato e outros). 
ENXOFRE:
O enxofre é utilizado em aminoácidos (cistina, cisteína, metionina), vitaminas (biotima, timina e ácido lipoico) e várias outras proteínas.
Há duas fontes de enxofre: através de sulfatos inorgânicos (SO42-) ou sulfetos de hidrogênio (H2S). 
 
FÓSFORO:
Encontrado na forma combinada a moléculas como nucleotídeos e fosfolipídios. Para obter os fosfolipídios há duas fontes possíveis: através do íon fosfato ou de ácidos nucleicos (nas ligações de energia do ATP). 
HIDROGÊNIO:
	O hidrogênio é componente da matéria orgânica e inorgânica e é o elemento comum de toda matéria celular.
OXIGÊNIO:
	É um elemento importante em várias moléculas orgânicas e inorgânicas. Ele participa do metabolismo microbiano. O oxigênio é um aceptor de elétrons da cadeia respiratória. 
Em sua ausência as bactérias que não fazem respiração anaeróbia ou fermentação ficam com seu metabolismo comprometido. 
Os microrganismos aeróbios são aqueles que necessitam oxigênio para metabolismo, para crescer, multiplicar dividir. Já os microrganismos anaeróbios são aqueles que o oxigênio costuma ser letal, e por sua vez, realizam fermentação e respiração sem oxigênio. 
MICRONUTRIENTES:
Micronutrientes são necessários para o desenvolvimento microbiano. A quantidade necessária depende do microrganismo e do micronutriente (alguns precisam de pequenas quantidades ou traços, porem sempre são necessários). 
Os micronutrientes são: ferro, cálcio, zinco, magnésio, sódio, potássio, cobalto, selênio, manganês e cobre.
Os micronutrientes podem ser componentes de proteínas (ferro que participa da composição de várias proteínas enzimáticas, como catalase, peroxidase, entre outras), cofatores de enzimas (magnésio, potássio, molibdênio) e componentes estruturais (como o cálcio que é presente em um dos envoltórios de esporos. --- FUNÇÕES
Entre esses, o principal é o ferro, que desempenha um importante papel na respiração celular. O ferro é um componente essencial para a produção de proteínas com ação enzimática. O ferro é necessário para produzir a catalase peroxidase, que possui ações enzimáticas. 
O magnésio potássio e molibdênio são cofatores moleculares orgânicos ou inorgânicos que são necessários para ativar enzimas. 
O cálcio auxilia ou determina a resistência dos esporos as condições adversas do meio ambiente. Os esporos são mecanismo de dormência que consegue esporular em condições inadequadas de sobrevivência. 
Os micronutrientes mesmo em pequenas quantidades são exigidos para o crescimento. Os fatores de crescimento são:
Cobaltina – é uma vitamina necessária para síntese de desoxirribose e atua no crescimento bacteriano através da síntese de desoxirribose. 
Vitamina K – cadeia de transporte de elétrons.
Ácido fólico – altamente relacionado ao metabolismo de carbono.
BACTERIAS:
Para as bactérias, a forma de nutrição é através de absorção. Para a absorção de nutrientes, há mecanismos diferenças entre gram positivas e gram negativas. 
As gram positivas absorvem por meio da utilização de exoenzimas. As exoenzimas são liberadas no meio externo e servem para quebrar os nutrientes para ficar com menor peso molecular. Os nutrientes são captados por proteínas transportadoras e há a absorção dos nutrientes para que possam ser utilizados no metabolismo. 
As gram negativas possuem a membrana externa hidrofóbicas, portanto não tem afinidade com agua. Dessa forma há uma dificuldade de absorver os nutrientes. Enzimas hidrolises tem a função de hidrolisar a molécula, para que mais moléculas hidrofílicas e de baixo peso molecular possam passar pelas porinas. 
FUNGOS:
Os fungos absorvem nutrientes através de enzimas secretadas no meio, quebrando moléculas orgânicas sem porções menores 
ORGANISMOS - Forma de obter energia
MEIOS DE CULTURA:
Um meio de cultura é uma solução nutriente utilizada para promover o crescimento de microrganismos. Pelo fato de a cultura em laboratório ser requerida para o estudo detalhado de qualquer microrganismo, é necessária atenção criteriosa na seleção e no preparo dos meios para que o cultivo seja bem-sucedido.
Em condições de cultivo no laboratório, os requisitos básicos obrigatórios, são um meio de cultura adequada e condições ambientais adequadas. Deve haver um inoculo ou amostra com pequena quantidade de microrganismos. É necessárias condições adequadas para a multiplicação e aumento em número de massa dos microrganismos. 
Para que se atinja o conteúdo básico de um meio de cultura é necessário ter uma fonte de energética, todas os elementos imprescindíveis a vida da bactéria, fatores de crescimentos (substancias necessárias para o desenvolvimento ou crescimento da bactéria) e compostos não sintetizados pelos organismos que se deseja cultivar (vitaminas e aminoácidos). 
TIPOS DE MEIOS DE CULTURA:
Os tipos de meios de culturas podem ser classificados pela composição química, pelo estado físico e de acordo com a finalidade. 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA:
Os meios quimicamente definidos são aqueles cuja composição é exatamente conhecida. Ocorrem em trabalhos experimentais em laboratório ou para o crescimento de bactérias autótrofas. 
Por exemplo, como mostrado na Tabela 6.2, a glicose é adicionada ao meio para o crescimento da quimio-heterotrófica E. coli. 
Os meios complexos há variação na composição, tendo necessidades de energia, carbono, nitrogênio e enxofre dos microrganismos são fornecidas essencialmente pelas proteínas. São mais usados em laboratórios para crescimento de heterotróficos. 
Vitaminas e outros fatores orgânicos de crescimento são fornecidos pelos extratos de carne ou de levedura. As vitaminas solúveis e os minerais das carnes ou das leveduras são dissolvidos na água de extração, que é, então, evaporada para concentraresses fatores. (Esses extratos também fornecem nitrogênio orgânico e compostos de carbono.) Os extratos de leveduras são particularmente ricos em vitaminas do complexo B. Se um meio complexo se encontra na forma líquida, é chamado de caldo nutriente. Quando ágar é adicionado, é chamado de ágar nutriente. (Essa terminologia pode ser confusa. Deve-se ressaltar que somente o ágar em si não é um nutriente.)
DE ACORDO COM O ESTADO FÍSICO:
Estes podem ser: líquidos, semi-sólidos e sólidos. A solução liquida é uma solução aquosa de nutrientes. A solução sólida é polissacarídeos extraído de algas (ágar) e é obrigatoriamente usado quando pretende separar as células (formação de colônias:
 – aglomerados de células bacterianas ou fúngicas 
-- espécies diferentes X colônias com características morfológicas)
1,5-2% de ágar
Agar – consegue juntar todos os nutrientes quando esquentado e quando esfria solidifica-se 
No meio semi-sólido adiciona-se 0.5% de ágar. Utilizações em testes bioquímicos, transporte e manutenção.
DE ACORDO COM A FILNALIDADE:
De acordo com a finalidade, há os seguintes tipos de meios de cultura: seletivos, diferencial, enriquecimento, transporte e conservação.
No meio de cultivo SELETIVO, contem substancias que inibem o crescimento de um determinado do grupo de microrganismos e favorece o desenvolvimento de microrganismos de interesse. Como na adição de sais bilares, alto de teor de sal, antibióticos, entre outros. Exemplos: Ágar Mac Conkey (gram negativo e Ágar manitol salgado (Sataphylococcus). 
Os meios DIFERENCIAIS facilitam a diferenciação das colônias de um microrganismo desejado em relação a outras colônias crescendo na mesma placa. Como na adição de corantes, sais, sangue (hemólise). Exemplos: Idem aos supracitados. 
Os meios de ENRIQUECIMENTO são utilizados para aumentar um determinado grupo de bactérias (gênero) quando este se encontra em menor quantidade e há outros em maiores quantidades. O meio (meio enriquecido) para enriquecer uma cultura geralmente é líquido e fornece nutrientes e condições ambientais que favorecem o crescimento de um microrganismo específico, e não de outros. Nesse sentido, também é um meio seletivo, mas elaborado para amplificar até níveis detectáveis um número muito pequeno do microrganismo de interesse. Como no caldo Tetrationato (salmonela). 
Há ainda outros meios como o de TRANSPORTE, que visa manter viável o microrganismo até o laboratório, como no ágar cary blair e na solução salina tamponada e o meio de CONCERVAÇÂO, para conservar o microrganismo, como na congelação, como no leite desnatado e no glicerol a 10%. 
	Para incubar as bactérias aeróbicas e fungos, é utilizado a estufa bacteriológica e para bactérias anaeróbias é utilizado jarras de anaerobiose ou uma câmara anaeróbia. 
CRESCIMENTO E DIVISÃO CELULAR:
	O crescimento das bactérias se referem ao número de células (multiplicação) e não ao seu tamanho. As bactérias normalmente se reproduzem por fissão binária. 
Algumas espécies bacterianas se reproduzem por brotamento; elas formam uma pequena região inicial de crescimento (o broto), que vai se alargando até atingir um tamanho similar ao da célula parental, e, então, separa-se dela. Algumas bactérias filamentosas (determinados actinomicetos) se reproduzem pela produção de cadeias de conidiósporos (um esporo assexuado) carreados externamente na ponta dos filamentos. Algumas espécies filamentosas simplesmente se fragmentam, e os fragmentos iniciam o crescimento de novas células.
Outras espécies bacterianas de dividem através de conidiosporos. Esse mecanismo é usado por algumas bactérias filamentosas (como Actinomicetos). Essas bactérias formam esporos assexuados (exósporos) ou conídios, e a partir dos conídios é formado novas bactérias. 
E por fim, outro mecanismo de divisão celular é a fragmentação, em que bactérias filamentosas (actinomecetos) como Nocardia (gram [+], mastite em bovinos). Tais bactérias vão se dividir formando fragmentos rudimentares, fragmentos em bastonetes curtos, que quando liberados vão formar novas bactérias. 
TEMPO DE GESTAÇÃO:
	O tempo necessário para uma célula se dividir (e a sua população dobrar) é chamado de tempo de geração. Ele varia consideravelmente entre os organismos e com as condições ambientais, como a temperatura. A maioria das bactérias tem um tempo de geração de 1 a 3 horas; outras requerem mais de 24 horas por geração. 
 (Cálculo matemático =baseado na fissão binária)
Há variações entre deferentes microrganismos, dependendo de fatores nutricionais, genéticos e temperatura. 
Crescimento exponencial. 
FASES DO CRESCIMENTO MICROBIANO:
	Quando algumas bactérias são inoculadas em um meio líquido de crescimento e a população é contada em intervalos regulares, é possível representar graficamente a curva de crescimento bacteriano, que mostra o crescimento das células em função do tempo. Há quatro fases básicas de crescimento: a fase lag, a fase log, a fase estacionária e a fase de morte celular.
A FASE LAG:
Durante certo tempo, o número de células muda pouco, pois elas não se reproduzem imediatamente em um novo meio. Esse período de pouca ou nenhuma divisão é chamado de fase lag, podendo durar de uma hora a vários dias. Durante esse tempo, contudo, as células não estão dormentes. A população microbiana passa por um período de intensa atividade metabólica, envolvendo principalmente a síntese de enzimas e várias moléculas. (A situação é análoga a uma fábrica sendo equipada para produzir automóveis, ou seja, há atividade de preparação, mas não há produção imediata de automóvel.)
A FASE LOG:
Por fim, as células começam a se dividir e entram em um período de crescimento, ou aumento logarítmico, chamado de fase log, ou fase de crescimento exponencial. A reprodução celular é mais ativa durante esse período, e o tempo de geração (intervalo durante o qual a população dobra) atinge um mínimo constante. Como o tempo de geração é constante, uma representação logarítmica do crescimento durante a fase log gera uma linha reta. A fase log é o momento de maior atividade metabólica, sendo o preferido para fins industriais, pois o produto precisa ser produzido de maneira eficiente. 
A FASE ESTACIONARIA:
Se a fase de crescimento continua sem controle, ocorre a formação de um grande número de células. Por exemplo, uma única bactéria (com peso de 9,5 . 1013 g por célula) se dividindo a cada 20 minutos por somente 25,5 horas pode, teoricamente, produzir uma população equivalente em peso a de um avião de carga de 80 mil toneladas. Na verdade, isso não ocorre. Eventualmente, a velocidade de reprodução diminui, o número de mortes microbianas é equivalente ao número de células novas, e a população se estabiliza. Esse período de equilíbrio é chamado de fase estacionária. A causa da interrupção do crescimento exponencial não é sempre clara. O esgotamento dos nutrientes, o acúmulo de resíduos e mudanças no pH danosas à célula podem ser os motivos. 
A FASE DE MORTE CELULAR:
O número de mortes eventualmente excede o número de novas células, e a população entra em uma fase de morte, ou fase de declínio logarítmico. Essa fase continua até que a população tenha diminuído para uma pequena fração do número de células da fase anterior ou até que a população morra totalmente.
FATORES QUE INFLUENCIAM O CRESCIMENTO MICROBIANO:
A influência dos fatores ambientais ajuda a explicar a distribuição dos microrganismos na natureza. Os fatores mais importantes são: a temperatura, o pH, a presença de oxigênio e a atividade de água e pressão osmótica. 
Classificação dos microrganismos de acordo com a temperatura:
Classificação dos microrganismos de acordo com o pH (potencial de hidrogênio):
Cada microrganismo possui uma faixa em que ocorre o crescimento. 
A maioria dos microrganismos se desenvolve em uma faixa em torno da neutralidade (neutrófilos), que são as bactérias mais adequadas para a absorção de alimentos. 
Porem temos os que são chamados de extredofilos, incluindo os acidófilos (desenvolvem em pH muito baixo, como fungos) eos alcalifílicos (que apresentam valores elevados de pH, atingindo até a 10, como bactérias do domínio archea). 
Classificação dos microrganismos de acordo com o oxigênio:
O oxigênio para os microrganismos pode ser indispensável, letal ou inoculo. 
Classificação dos microrganismos de acordo com a atividade de água:
A atividade da água, ou sua disponibilidade está relacionada com a concentração de solutos, como sais, açúcares entre outros. Se a agua estiver associada a um sal ela não vai estar disponível para ser utilizada pelo microrganismo. 
Variação entre 0 e 1,0;
A maioria não á capaz de sobreviver com baixas quantidades de água. Os que conseguem sobreviver a grandes quantidades de solutos são halófilos extremo.