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Nutrição e Metabolismo microbiano

Nutrição e metabolismo microbiano

1. Introdução

2. Necessidades nutricionais e meios de cultivo bacteriológicos

3. Cultivo e crescimento bacteriano


1. Introdução

O que contém uma célula bacteriana?

De que compostos químicos ela se constitui?


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


•Elementos químicos como nutrientes

•Fonte de carbono

•Nitrogênio

•H, O, S, P

•Outros elementos

Material plástico

Blocos construtores da estrutura celular



•Fonte de carbono

Heterotróficos

Autotróficos

Orgânico oxidação e geração de energia

Inorgânico redução e gasto de energia

CO2



Nitrogênio

Uso de compostos nitrogenados

inorgânicos - NO3-, NO2

-, NH4+

orgânicos- aminoácidos e peptídeos

Fixação de nitrogênio atmosférico



•H, O, S, P

•H e O - necessários aos compostos orgânicos

•S - aminoácidos (cisteína, cistina e metionina)

•P - síntese de ácidos nucleicos e ATP



•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+



•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


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?



Temperatura

temperatura ótima de crescimento

Psicrófilos Mesófilos Termófilos

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




pH

pH ótimo para cada bactéria

pH próximo do neutro para a maioria

Valores extremos são restritos a alguns grupos




pH

Classificação geral

Acidófilos NeutrófilosAlcalófilos

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



Temperatura Temperatura

pH pH

Atmosfera gasosa




pH pH

Atmosfera gasosa

Bactérias aeróbias

facultativas

anaeróbias

microaerófilas

Black, 1999




pH pH

Atmosfera gasosa

Pelczar1993

O oxigênio pode ser tóxico




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




pH pH


Pressão osmótica Pressão osmótica

Pressão hidrostática

Pelczar, 1993


Pressão hidrostática

Exercida pelo peso da água existente sobre eles

microrganismos isolados das profundezas oceânicas

não cultiváveis nas condições normais de laboratório

Microrganismos barófilos



pH pH



Pressão hidrostática Pressão hidrostática

Luz


Luz

Bactérias fotossintetizantes

Bactérias inibidas pela luz



pH pH



Pressão hidrostática Pressão hidrostática

Luz Luz



•Meios para cultivo de bactérias

Mistura dos nutrientes necessários ao crescimento



•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.)


Meio de cultura quimicamente definido para bactérias heterotróficas


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


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.


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


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


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

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