2.NUTRIÇÃO MICROBIANA 2012

(1)

1

(2)

2

INTRODUÇÃO



Todos serer vivos para crescer e manter

_{Todos serer vivos para crescer e manter}

suas necessidades metabólicas necessitam:

• Energia

_Energia

• Nutrientes

_Nutrientes

• Fatores físicos

no cultivo: temperatura,

pH, exigências atmosféricas

(3)

3

Energia Da Célula

Uma célula viva requer energia e nutrientes

para realizar diferentes tipos de trabalho, incluindo:



Biossíntese das partes estruturais da célula, tais como

paredes celulares, membrana ou apêndices externos;



_{Síntese de enzimas, ácidos nucleicos, polissacarídeos,}

fosfolipídeos e outros componentes químicos da célula;



_{Reparo de danos e manutenção da célula em boas}

condições;



_{Crescimento e multiplicação;}



_{Armazenamento de nutrientes e excreção de produtos}

de escória;

(4)

4

Diferenças Metabólicas entre

Microrganismos



AUTOTRÓFICOS:

_{têm a capacidade de fabricar}

suas moléculas orgânicas, usando para isso

substâncias inorgânicas e energia do ambiente



QUIMIOTRÓFICOS



Utilizam energia de substâncias inorgânicas



FOTOTRÓFICOS

(5)

5

Exigência nutricionais

Nutrientes -

são elementos ou substâncias químicas retiradas do ambiente e usadas para construir novos componentes celulares ou para obter energia

I) Macronutrientes

Classificação dos nutrientes: I – Macronutriente II - Micronutriente 1) Carbono Compostos orgânicos: Carboidratos Lipídeos Proteínas Composto inorgânico: CO₂

(6)

6 6 I) Macronutrientes: 2) Nitrogênio N₂, NO₃ -Orgânica: aminoácidos 3) Fósforo PO4 3-4) Enxofre SO42- H2S e aminoácido

Exigência nutricionais

(7)

7

Os elementos ferro, magnésio, manganês, cálcio, zinco, potássio, sódio, cobre, cloro, cobalto, molibdênio, selênio e outros são encontrados sempre na forma inorgânica II - Micronutrientes Componentes de proteínas Cofatores de enzimas Componente de estruturas

Exigência nutricionais

(8)

8

Meios de cultura

MEIO DE CULTURA: Associação de substâncias que permite o

cultivo dos microrganismos fora do seu “habitat”, ou meio natural.

• ÁGUA

• CARBONO:

utilizadas como constituinte de materiais celulares

principalmente na forma de carboidratos e nas reações químicas de

respiração e fermentação como doadores e receptores de elétrons

respectivamente.

a) CO

₂

CO

₂

+ 2H

₂

+ Energia  (CH

₂

O)

_x

+ H

₂

O (autotróficos)

carboidrato

CH

₃

COCOOH + CO

₂

 HOOCCH

₂

COCOOH

(9)

9

b)

Substâncias orgânicas (para organismos heterotróficos)

C

₆

H

₁₂

O

₆

+ 6O

₂

 6CO

₂

+ 6H

₂

O + Energia (Respiração aeróbica)

C

₃

H

₆

O

₃

+ H

₂

SO

₄

 2C

₂

H

₄

O

₂

+ 2CO

₂

+ H

₂

S + 2H

₂

O + Energia (Resp.

anaeróbica)

C

₆

H

₁₂

O

₆

 C

₂

H

₅

OH + CO

₂

+ Energia (Fermentação alcoólica)

C

₆

H

₁₂

O

₆

 2C

₃

H

₆

O

₃

+ Energia (Fermentação lática)

FONTES DE CARBONO

Simples

:

monossacarídeos( glicose, frutose), dissacarídeos (sacarose,

maltose, lactose)ou polissacarídeos (amido, celulose, glicogênio), etanol,

glicerol etc

(10)

10

NITROGÊNIO

: são encontradas nas proteínas, ácidos nucleicos, coenzimas e

como doadores de elétrons no metabolismo energético de bactérias

nitrificantes e receptores de elétrons nas bactérias desnitrificantes.

N

₂

Atmosférico:

bactérias (cianobactérias) fixadoras de nitrogênio

Exemplo: Rhizobium + planta

Bactérias nitrificantes (em bactérias autotróficas)

2 NH

₃

+ 3 O

₂

 2 HNO

₂

+ 2 H

₂

O + Energia (Nitrosomonas)

HNO

₂

+ O

₂

 NO

₃

+ Energia (Nitrobacter)

Bactérias desnitrificantes (autotróficos e heterotróficos)

(11)

11

FONTES DE NITROGÊNIO

Substâncias Inorgânicas:

• Sais de amônio: (NH

₄

)

₂

SO

_4,

NH

₄

Cl

• Nitratos: KNO

₃

, NaNO

₃

• Nitritos:

Compostos Orgânicos

• Simples: Uréia

Complexa: obtidos da hidrólise química ou enzimática

de materiais proteicos

(12)

12

SAIS INORGÂNICOS:

Usados para fornecer íons para reações enzimáticas, como

controladores de pH ou como fonte de elemento químico: S,P...

Enxofre

: é parte constituinte de proteínas e funciona como doador de

elétrons no metabolismo de bactérias redutoras de sulfato

Bactérias Autotróficas

H

₂

S + 2O

₂

 H

₂

SO

₄

(Quimiossíntese)

Controladores de pH

CaCO

₃

 usado quando o pH está abaixo de 5,0

Tampão fosfatados: KH

₂

PO

₄

e K

₂

HPO

₄

 controlam o pH

na

faixa de 6,4 a 7,0

(13)

13

COMPONENTE

COMPOSIÇÃO

CARACTERÍSTICAS

Agar ou

Agar-agar

Polissacarídeo,

extraído de algas

marinhas

Difícil hidrólise por

microrganismos, solidifica a

45

0

_{C, 12-20g/l a pH>5,0}

Gelatina

polissacarídeo

Facilmente hidrolisável por

bactérias,

Solidifica de 15 a 20

0

C, 150 –

200g/L

Sílica-gel

Inorgânico

Não pode ser hidrolisado por

microrganismos, difícil manuseio

AGENTES SOLIDIFICANTES: usados em meios de cultura

solidificados ou semi-solidificados

(14)

14

Meios de cultura

2.Pelo estado físico

Líquidos

Líquidos Semi-sólidoSemi-sólido:: SolidificadosSolidificados _Sólidos_Sólidos Caldo simples

Caldo simples (0,3-0,5% (0,3-0,5% de ágar)

de ágar) (1,5-2% de ágar)_{Ágar-simples}(1,5-2% de ágar)_{Ágar-simples}

Ágar-sangue Ágar-sangue Fatias de batata Fatias de batata 1.Pela composição: 1.Pela composição:

• Sintético:

formado de substâncias puras com composição

definida

• Complexo:

formado de substâncias complexas (de origem

biológica), com composição química não definida

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15

4. Meio Diferencial

PERMITEM A DIFERENCIAÇÃO VISUAL DAS _COLÕNIAS

Ex. - Ágar sangue

Contêm substâncias que

permitem ao observador

distinguir microrganismos

•

_{Meios para Bactérias: caldo simples, água peptonada, caldo glicosado,}

gelose simples com agar-agar, meio com tioglicolato de sódio (para

anaeróbias), meio de leite , meio com álcool etc.

•

_{Meios para Leveduras: Gelose Sabouraud, caldo glicosado, caldo}

melaço-amônia, Godoy.

Meio para Bolores: Czapeck, Malte-agar.

3. Quanto à finalidade

Meios de cultura

(16)

16

6. Meio Seletivo/Diferencial

Contêm substâncias que favorece o crescimento de

determinados grupos de microrganismos

Ex: Meio de Caldo lactosado

5. Meio seletivo

Contem substâncias que permitem que SOMENTE COLÔNIAS DE ALGUMAS BACTÉRIAS CRESÇAM Ex. - Ágar MacConkey ,Meio Levine, Meio Endo Contem sais biliares e corante

(17)

17

Microrganismos são classificados em 3 grupos:

-

Psicrófilos: crescem em baixas temperaturas (7°C - 20°C) ou

- Mesófilos: crescem em temperaturas moderadas (25°C a 40 °C)

- Termófilos: crescem em altas temperaturas (50°C a 70 °C)

Termófilos extremos (70°C a 110 °C)

1. TEMPERATURA

(18)

18

18 •

Temperatura

importante, pois os microrganismos não possuem

qualquer mecanismo de controle interno deste fator, o que pode afetar as reações químicas da célula.

(19)

19

Figura 2. Curva de crescimento característica de diferentes microrganismos

Termófilos extremos

(20)

20

2. pH:

- refere-se a acidez ou a alcalinidade de uma solução;

- maioria dos microrganismos cresce melhor perto da

neutralidade (pH 6,5 – 7,5);

- poucas bactérias são capazes de crescer em pH ácido

(como pH 4,0)

Bactérias: faixa entre pH 6,5-7,0

Exceções:

Bactérias acidófilas: alto grau de tolerância à acidez

(Thiobacillus de 0,5 a 6,0 com ótimo entre 2 e 3,5)

- Bactérias alcalifílicas: (Bacillus e Archaea) (pH 10 – 11).

Fungos - tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH

entre 5-6).

(21)

21 AERÓBIO ESTRITOS alta [O₂] ANAERÓBIO ESTRITO sem O₂ MICRO AERÓFILO baixa [O₂] ANAERÓBIO FACULTATIVO alta e baixa [O₂] Sobrevive em _{baixa [O}₂_] ANAERÓBIO AEROTOLERANTES

Figura1. Efeito do oxigênio sobre o crescimento de vários tipos de bactérias.

(22)

22

Exigências atmosféricas

OS MICRORGANISMOS PODEM SER DIVIDIDOS EM:

– Aeróbios obrigatórios:

são microrganismos que, para crescerem e se multiplicarem, necessitam de uma atmosfera que contenha O2 em uma

concentração equivalente ao ar atmosférico (20-21%). Ex: micobactérias, fungos filamentosos (bolores);

–

Microaerófilas

: o oxigênio requerido para multiplicação é menor do que

aquele encontrado no ar atmosférico (cerca de 5% de O2)

Ex: Espécies de Campylobacter, causadora da diarréia;

–

Anaeróbios estritos

: crescem somente na ausência total de oxigênio.

–

Anaeróbios facultativos

: crescem tanto na presença como na ausência de oxigênio.

Ex.: Enterobactérias, estreptococos e estafilococos;

–

Anaeróbios aerotolerantes:

não requer oxigênio e cresce melhor na sua ausência, mas pode sobreviver em atmosferas que contenham o mesmo.