Aula 2

Cultivo e Crescimento

de Microorganismos

Por que é importante estudar o crescimento das microbiano?

- Isolar os agentes causais das doenças infecciosas

- Identificação dos agentes causais das doenças infecciosas

- Desenvolvimento de agentes antimicrobianos

- Preservação dos alimentos

Como as bactérias se multiplicam?

Ácidos nucléicos
Proteínas
Lipídeos
polissacarídeos

1

Tempo de Geração

₂

1

₂

20min 20min

4

_20min

8

X= x

₀

.2

n

Onde n= número de gerações

X=1.2

3

Exercícios:

- Sabendo-se de o tempo de geração de

E. coli é de 20 minutos

, partindo-se

de uma única

célula quantas células bacterianas serão obtidas após 1 hora de

cultivo?

R: Em 1 hora de cultivo (60 minutos) teremos 3 gerações (n=3) Então: X= xo.2n

X= 1.23

X= 8

1 hora

2 horas

R: Em 2 horas de cultivo (120 minutos) teremos 6 gerações (n=6)

Então: X= xo.2n

X= 1.26

X= 64

Exercícios:

- Sabendo-se de o tempo de geração de

E. coli é de 20 minutos

, partindo-se

de uma única

célula quantas células bacterianas serão obtidas após 1 hora de

cultivo?

R: Em 1 hora de cultivo (60 minutos) teremos 3 gerações (n=3) Então: X= xo.2n

X= 1.23

X= 8

1 hora

3 horas

R. Teremos 3 gerações a cada hora, 9 gerações (n=9)

Então: X= xo.2n

X= 1.29

X= 8.8.8 = 512

- E após X horas de cultivo?

24 horas

12 horas

4 horas

R. 12 gerações (n=12) Então: X= xo.212 X= 29_.23 _{= 512 . 8 = 4.086} R. Número de gerações= 12 . 3 (n=36) Então: X= xo.236 X= 29_.29_.29_.29 _{= 512 . 512 . 512 . 512 = 6,86.10}10 R. Número de gerações= 24 . 3 (n=72) Então: X= xo.272 X= 236_.236 _{= 4,7.10}21

Curva de Crescimento

A

D

B

C

Fases da Curva de Crescimento de bactérias:

- Fase Lag - Fase Estacionária

- Fase Exponencial ou Logaritmica (Log) - Fase de Declínio

A

C

B

D

- Quero traçar uma Curva de Crescimento Bacteriano. Como o

crescimento da cultura bacteriana pode ser acompanhado?

- Quero traçar uma Curva de Crescimento Bacteriano. Como o

crescimento da cultura bacteriana pode ser acompanhado?

- Quero traçar uma Curva de Crescimento Bacteriano. Como o

crescimento da cultura bacteriana pode ser acompanhado?

1. Contando-se o número de células ao longo do cultivo

2. Acompanhando-se o aumento da turvação ao longo do cultivo

1. 2. Nutrientes Necessárias

~ solução fisiológica (09% NaCl)

Osmolaridade

- Acidófilos - Neutrófilos (pH 5-9) - Alcalófilos

pH

- Vitaminas - Aminoácidos

- Fatores presentes no SANGUE

Fatores de Crescimento

- Na+_{, K}+_{, Mg}++_{, Fe}+++

- traços de Zn++_{, Mn}++_{, Co}++_{, Mo}+++_{, Se}++

Fontes de outros Elementos

- HP0₄

2-- SO4

2-Fontes de

P

e

S

- Orgânicos: NH₄+

- Inorgânicos: N2(fixadoras de nitrogênio), NO2-, NO3

-Fontes de

N

- Orgânicos (Heterotróficos): Açúcares, Proteínas - Inorgânicos (Autotróficos): CO2

Fontes de

C

arbono

- Orgânicos - Inorgânicos - Luz

Fontes de Energia

Vitaminas

Comuns necessárias para a nutrição de algumas bactérias

Electron transport processes Quinones and napthoquinones

Vitamin K

Transfer of methyl groups Cobalamine coupled to adenine nucleoside

Vitamin B₁₂

Decarboxylation of keto acids and transaminase reactions Thiamine pyrophosphate (TPP)

Thiamine (B₁)

Oxidoreduction reactions FMN (flavin mononucleotide) and FAD (flavin

adenine dinucleotide) Riboflavin (B₂)

Transamination, deamination, decarboxylation and racemation of amino acids

Pyridoxal phosphate Pyridoxine (B₆)

Oxidation of keto acids and acyl group carriers in metabolism Coenzyme A and the Acyl Carrier Protein

(ACP) Pantothenic acid

Electron carrier in dehydrogenation reactions NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) and

NADP Nicotinic acid CH₄production by methanogens Coenzyme M Mercaptoethane-sulfonic acid

Transfer of acyl groups in oxidation of keto acids Lipoamide

Lipoic acid

Biosynthetic reactions that require CO₂fixation Biotin

Biotin

Transfer of one-carbon units and required for synthesis of thymine, purine bases, serine, methionine and pantothenate Tetrahydrofolate

Folic acid

Precursor for the biosynthesis of folic acid -p-Aminobenzoic acid (PABA) Function Coenzyme form Vitamin

Growth rate vs pH for three environmental classes of procaryotes. Most free-living bacteria grow over a pH range of about three units. Note the symmetry of the curves below and above the optimum pH for growth.

pH Mínimo, Ótimo e Máximo para o crescimento de alguns procariotos

10.0

7.6-8.6

6.6

Nitrobacter sp

8.3

7.8

6.5

Streptococcus pneumoniae

9.0

7.0

5.7

Thiobacillus novellus

8.0

6.6-7.0

5.6

Pseudomonas aeruginosa

9.3

7.1

5.6

Erwinia caratovora

8.5-9.0

6.0-7.6

5.0-5.8

Clostridium sporogenes

9.0

6.0-7.0

4.4

Escherichia coli

9.3

7.0-7.5

4.2

Staphylococcus aureus

6.8

5.8-6.6

4.0-4.6

Lactobacillus acidophilus

7.5

5.5-6.0

3.5

Zymomonas lindneri

6.0

4.0

2.0

Bacillus acidocaldarius

5.0

2.0-3.0

1.0

Sulfolobus acidocaldarius

4.0-6.0

2.0-2.8

0.5

Thiobacillus thiooxidans

pH máximo

pH ótimo

pH mínimo

Organismo

1.4. Condições Físicas (Fatores Ambientais)

- Psicrófilos

- Mesófilos

- Termófilos

Temperatura

Thermus aquaticus Min. 40o_C òtima:70-72o_C Máxima: 79 o_C

- Aeróbios Obrigatórios

- Facultativos

- Anaeróbios

(Facultativos Estritos)

A)

2 0

₂

+ 2 H

₂

H

₂

0

₂

B)

H

₂

0

₂

H

₂

0

+ 0

₂

Presença de

Oxigênio

(atmosfera)

Superóxido dismutase catalase

The action of superoxide dismutase, catalase and peroxidase. These enzymes detoxify oxygen radicals that are inevitably generated by living systems in the presence of O₂. The distribution of these enzymes in cells determines their ability to exist in the presence of O₂

1.4. Condições Físicas (Fatores Ambientais)

Presença de Oxigênio

Presença de Oxigênio

(atmosfera)

Presença de Oxigênio

(atmosfera)

Aeróbios Obrigatórios

Ex. Pseudomonas spp.

Facultativos

Ex. Escherichia coli

Anaeróbios Obrigatórios

Ex. Clostridium tetani

1

Agar tioglicolato

3

1

2

3 2

2. Metabolismo

Metabolismo Heterotrófico

(quimioheterotrófico)

fermentação

respiração

- Capacidade de hidrolisar os mais diversos materiais

- Diversidade metabólica

- Variedade de Enzimas produzidas (induzidas ou não)

- Produção de Toxinas

Metabolismo Autotrófico

(quimiolitotrófico, Fotolitrotrófico)

Substâncias

Orgânicas

(Bactérias de interesse clínico)

Substâncias

Inorgânicas

(CO2, N2, Luz)

Catabolismo

Anabolismo

Metabolismo Heterotrófico

(quimioheterotrófico)

As células oxidam moléculas orgânicas para obter energia (CATABOLISMO)

Então usam esta energia para sintetizar material celular (ANABOLISMO) - Animais,

- muitas bactérias (

de interesse clinico

, biodegradação ambiental), - poucas arqueias (as que vivem em associação com animais)

2. 2. Metabolismo

- Como a Célula Funciona?

- A “Moeda” da célula é o

ATP

Fermentação

Respiração

Glicose

Piruvato + 2 ATP

Glicose

CO

₂

+ H

₂

0 + 2 ATP

Presença de O2

Ausência de O2

Glicose

CO

₂

+ H

₂

0 + 36 ATP

- Aceptor final de eletrons: NO3-ou SO4++

3. Meios de Cultura Bacterianos

1. Meio Mineral (Meio Mínimo)

3. Meio Diferencial

2. Meio Completo

4. Meio Seletivo

Sais Minerais e Fonte de Carbono (açúcar). Ex. Meio M9

Proteína hidrolisada com ou sem açúcar. Ex. - Caldo Nutriente / Ágar-Nutriente

- LB / LA - TSB / TSA

Contem proteína hidrolisada e outras substâncias que permitem a DIFERENCIAÇÃO VISUAL DAS COLÕNIAS Ex. - Ágar sangue

- Ágar Mac-Conkey

Contem proteína hidrolisada e outras substâncias que permitem que SOMENTE COLÔNIAS DE ALGUMAS BACTÉRIAS CRESÇAM

Questões para Estudo:

1. Desenhe uma Curva de crescimento bacteriano e explique cada uma das fases.

2. Quais são os nutrientes mínimos necessários para o crescimento bacteriano?

3. O que é meio diferencial? Cite um exemplo.

4. Como é feito o cultivo de bactérias anaeróbias?

5. Quando uma célula da bactéria E. coli é semeada em meio sólido Agar Nutriente e é cultivada

a 37oC, ela se divide em duas a cada 20 minutos, após ter atingido a fase exponencial de

crescimento.

Se em uma aula prática de uma terça-feira forem semeadas, por esgotamento, colônias

de E. coli (10:00), imaginando-se que há uma fase lag de 2 horas, quantas bactérias podem

estar presentes em cada colônia na quarta-feira as 9:00hs?