Nutrição e Metabolismo microbiano

Nutrição e metabolismo microbiano

1. Introdução

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

3. Cultivo e crescimento bacteriano

Nutrição e metabolismo microbiano

1. Introdução

O que contém uma célula bacteriana?

De que compostos químicos ela se constitui?

Nutrição e metabolismo microbiano

De onde as bactérias captam estes elementos?

•Do seu habitat - grande diversidade de nichos onde bactérias podem ser encontradas

•Dos meios de cultura laboratoriais quando se quer estudá-las em ambiente controlado

•O QUE É PRECISO CONTER?•COM FORMULAR?

Nutrição e crescimento microbiano

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

•Elementos químicos como nutrientes

•Fonte de carbono

•Nitrogênio

•H, O, S, P

•Outros elementos

Material plástico

Blocos construtores da estrutura celular

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

•Elementos químicos como nutrientes

•Fonte de carbono

Heterotróficos

Autotróficos

Orgânico oxidação e geração de energia

Inorgânico redução e gasto de energia

CO2

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

•Elementos químicos como nutrientes

Nitrogênio

Uso de compostos nitrogenados

inorgânicos - NO3-, NO2

-, NH4+

orgânicos- aminoácidos e peptídeos

Fixação de nitrogênio atmosférico

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

•Elementos químicos como nutrientes

•H, O, S, P

•H e O - necessários aos compostos orgânicos

•S - aminoácidos (cisteína, cistina e metionina)

•P - síntese de ácidos nucleicos e ATP

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

•Elementos químicos como nutrientes

•Outros elementos - necessários em quantidades menores

•Cofatores de enzimas, facilitação de transporte intermembranas (Na+)

Fe : citocromos, catalase e outras enzimas

Elementos-traços - Co++, Mn++, Zn++

(oligonutrientes, micronutrientes) K+, Ca++ Cu++, Mo6+

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

•Elementos químicos como nutrientes

•Outros elementos

ÁGUA

Fatores (orgânicos) de crescimento

Ex. vitaminas para humanos

Bactérias em geral sintetizam,

Vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas - fatores de crescimento para algumas espécies

Classificação nutricional

Quimioautotróficos

Quimioheterotróficos

Fotoautotróficos

Fotoheterotróficos

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

TemperaturaTemperatura

pHpH

Atmosfera gasosaAtmosfera gasosa

Pressão osmóticaPressão osmótica

Pressão hidrostáticaPressão hidrostática

LuzLuz

Os nutrientes apresentados até agora, seriam suficientes para permitir que uma cultura bacteriana crescesse?

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

Temperatura

temperatura ótima de crescimento

Psicrófilos Mesófilos Termófilos

Resposta típica de crescimento bacteriano a diferentes temperaturas Pelczar et al., 1993

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

TemperaturaTemperatura

pH

pH ótimo para cada bactéria

pH próximo do neutro para a maioria

Valores extremos são restritos a alguns grupos

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

TemperaturaTemperatura

pH

Classificação geral

Acidófilos NeutrófilosAlcalófilos

pH 1,8-5 5-9 9-11

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa

Bactérias aeróbias

facultativas

anaeróbias

microaerófilas

Black, 1999

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa

Pelczar1993

O oxigênio pode ser tóxico

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa Atmosfera gasosa

Pressão osmótica

Força com que a água passa através da membrana citoplasmática a partir

de baixa concentração de solutos para alta concentração de solutos

Pelczar, 1993

Nutrição e metabolismo microbiano

Condições físicas para o cultivo de bactérias

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa Atmosfera gasosa

Pressão osmótica Pressão osmótica

Pressão hidrostática

Pelczar, 1993

Nutrição e metabolismo microbiano

Pressão hidrostática

Exercida pelo peso da água existente sobre eles

microrganismos isolados das profundezas oceânicas

não cultiváveis nas condições normais de laboratório

Microrganismos barófilos

Nutrição e metabolismo microbiano

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa Atmosfera gasosa

Pressão osmótica Pressão osmótica

Pressão hidrostática Pressão hidrostática

Luz

Nutrição e metabolismo microbiano

Luz

Bactérias fotossintetizantes

Bactérias inibidas pela luz

Nutrição e metabolismo microbiano

Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa Atmosfera gasosa

Pressão osmótica Pressão osmótica

Pressão hidrostática Pressão hidrostática

Luz Luz

Nutrição e metabolismo microbiano

3. Cultivo e crescimento bacteriano

•Meios para cultivo de bactérias

Mistura dos nutrientes necessários ao crescimento

Nutrição e metabolismo microbiano

3. Cultivo e crescimento bacteriano

•Meios para cultivo de bactérias

•Quimicamente definidos

•Complexos - quimicamente não definidos

Sólidos

Líquidos

Semi-sólidos

A composição do meio de cultura deve ser compatível com a bactéria a ser cultivada

Exemplos de meios para cultivo de bactérias

Meio de cultura quimicamente definido para bactérias quimioautotróficas

Componente Função Quantidade

(NH4)2SO4 Fonte de nitrogênio e

energia

0,5 g

NaHCO3 Fonte de carbono na forma

de CO2 em solução aquosa

0,5 g

Na2HPO4 Tampão e íon essencial 13,5 g

KH2PO4 Tampão e íon essencial 0,7 g

MgSO4.7H2O Íon essencial 0,1 g

FeCl3.6H2O Íon essencial 0,014 g

CaCl2.2H2O Íon essencial 0,18 g

Água Solvente 1000 ml (q.s.p.)

Exemplos de meios para cultivo de bactérias

Meio de cultura quimicamente definido para bactérias heterotróficas

Componente Função Quantidade

Glicose Fonte de carbono e

energia

1 g

NH4H2PO4 Fonte de nitrogênio, tampão

e íon essencial

5 g

K2HPO4 Tampão e íon essencial 1 g

NaCl Íon essencial 5 g

MgSO4.7H2O Íon essencial 0,2 g

Água Solvente 1000 ml (q.s.p.)

Os componentes acima representam a composição mínima de um meio para bactérias não fastidiosas comouma Escherichia coli selvagem. Para espécies fastidiosas, tais como Lactobacillus acidophilus, outras

substâncias como amino ácidos e vitaminas têm que ser adicionadas ao meio.

Exemplos de meios para cultivo de bactérias

Composição do Caldo Nutriente, um meio complexo para o crescimento de bactérias heterotróficas

Componente Função Quantidade

Extrato de carne Substâncias de tecido animal

solúveis em água: carboidratos,

compostos orgânicos nitrogenados,

vitaminas e sais

3 g

Peptona Nitrogênio orgânico e algumas

vitaminas

5 g

Cloreto de sódio Necessidades osmótica e iônica 8 g

Água Solvente 1000 ml (q.s.p.)

Se o meio sólido for necessário, 18 g de ágar é adicionado e o meio é denominado Ágar Nutriente.

Meios para cultivo de bactérias

Meios para fins especiais - anaeróbios

Meios seletivosMeios diferenciais

Meios para cultivo de bactériasEstratégias:

inibir do desenvolvimento de determinados grupos

bacterianos anaeróbios

evidenciar atividades metabólicas diferentes

diferenciar colônias