NUTRIÇÃO MICROBIANARoseana Florentino [email protected] NUTRIÇÃO MICROBIANA Todos os seres vivos para crescer e manter suas necessidades metabólicas necessitam : - Energia - Nutrientes - Fatores físicos no cultivo: temperatura, pH, exigências atmosféricas polissacarídeos. • Síntese de enzimas. • Mobilidade . • Crescimento e multiplicação. incluindo: • Biossíntese das partes estruturais da célula. • Armazenamento de nutrientes e excreção de produtos de escória. fosfolipídeos e outros componentes químicos da célula. ácidos nucleicos. membrana ou apêndices externos. tais como paredes celulares. • Reparo de danos e manutenção da célula em boas condições.NUTRIÇÃO MICROBIANA Uma célula viva requer energia e nutrientes para realizar diferentes tipos de trabalho. NUTRIÇÃO MICROBIANA Tabela 1. hidrogênio e enxofre Algas. Classificação nutricional das bactérias e outros organismos Grupo nutricional Fonte de carbono Fonte de energia Exemplos Quimioautotróficos CO2 Compostos inorgânicos Bactérias nitrificantes. protozários e animais Bactérias púrpuras e vedes nãoenxofradas Fotoautotróficos Quimioheterotróficos CO2 Compostos orgânicos Compostos orgânicos Luz Compostos orgânicos Luz Fotoheterotróficos . fungos. plantas e cianofíceas Muitas bactérias. do ferro. . Matéria seca Água ..Em grande quantidade.NUTRIÇÃO MICROBIANA Para o cultivo laboratorial (in vitro) são utilizados meios de cultura que simulam e até melhoram as condições naturais. Na . .Papel importante na estrutura e metabolismo.Componentes de proteínas e co-fatores de enzimas Uma célula típica C N H P. S.Em quantidades mínimas. MICROnutrientes: . São necessários: MACROnutrientes: . K. . Todos os organismos requerem alguma forma de carbono . lactose) ou polissacarídeos (amido. Fontes: Simples: monossacarídeos (glicose.Macronutrientes • Carbono . Fornecem energia para o crescimento e servem como unidade básica para a biossíntese . maltose. melaço.Autotróficos utilizam o CO2 como fonte de carbono. dissacarídeos (sacarose.Esqueleto das 3 maiores classes de nutrientes orgânicos: lipídeos. milho. frutose). glicogênio). etanol. celulose. caldo-de-cana. carboidratos e proteínas.Heterotróficos utilizam compostos orgânicos como fonte de carbono .Componentes necessários às células . mandioca . glicerol etc Complexas: extrato-de-carne. compostos orgânicos de nitrogênio: aminoácidos e peptídeos Podem utilizar o N2 (fixação biológica).Macronutrientes • Nitrogênio É elemento mais abundante depois do C.Componentes necessários às células . nitratos. cerca de 12% Parte essencial dos aminoácidos e ácidos nucléicos Em geral. nitritos e sais de amônia . glicerídeos .) .Macronutrientes • Hidrogênio .Principal elemento dos compostos orgânicos e de diversos inorgânicos (água. . sais e gases) • Função do H: – Manutenção do pH – Formação de ligações de H entre moléculas – Serve como uma fonte de energia nas reações de oxi-redução da respiração • Oxigênio . Na forma de oxigênio molecular (O2).Componentes necessários às células .É obtido a partir das proteínas e gorduras.. nucleotídeos.Elemento comum encontrado nas moléculas biológicas (aminoácidos.. é requerido por muitos para os processos de geração de energia. Macronutrientes Outros macronutrientes: •P •S •K – Sínese de ácidos nucléicos. componente dos citocromos e das proteínas envolvidas no transporte de elétrons. ATP. – Estabilidade de aminoácidos. • Mg – Estabilidade dos ribossomos. componente de vitaminas. • Fe – Papel-chave na respiração.Componentes necessários às células . • Ca – Estabilidade da parede celular • Na – Requerido em maior quantidade por micro-organismos marinhos. . – Atividade de enzimas. Mn. .Requisitos nutricionais . Ni.Co-fatores de enzimas . Cu.Nem sempre sua adição é necessária. Co. presentes na água.Meios sintéticos com compostos de alto grau de pureza e água ultra pura podem apresentar deficiências desses elementos. Cr. Mo e B . .Micronutrientes • Metais são em quantidades muito pequenas (traço) necessários na composição de um meio de cultura: Zn. Se. Componente essencial para os micro-organismos: absorção de nutrientes dissolvidos ► Laboratório: destilada. ►Quelantes: na autoclavagem ocorre a precipitação dos fosfatos metálicos Ex. ácido cítrico. filtrada.: EDTA. controlar a espuma.Água e outros aditivos • Água . estabilizar o pH. polifosfatos . deionizada • Outros aditivos Funções: evitar precipitação de íons. provocar inibição. Carbonato de cálcio: usado quando o pH está abaixo de 5.Proteínas (peptona) .0 .Fosfatos: controlam o pH na faixa de 6.0 .4 a 7.Outros aditivos Tampões . solidifica a 45oC.0 Facilmente hidrolisável por bactérias. extraído de algas marinhas Polissacarídeo Características Difícil hidrólise por micro-organismos.Outros aditivos Agentes solidificantes: usados em meios de cultura solidificados ou semisolidificados Tabela 2. 12-20g/L a pH>5. solidifica de 15 a 20oC. Tipos de agentes solidificantes para meio de cultura Componente Agar ou Agar-Agar Composição Polissacarídeo. difícil manuseio Gelatina Sílica-gel Inorgânica . 150200g/L Não pode ser hidrolisado por micro-organismos. capazes de promover o crescimento bacteriano. variam extensivamente quanto as exigências mínimas de substâncias nutrientes. formuladas de maneira adequada. . . A maioria das bactérias pode ser cultivada em laboratório. utilizando-se meios nutrientes.Classificação dos meios de cultura Meios de Cultura Conjunto de substâncias.Diferentes espécies de bactérias. em condições de laboratório. caldo glicosado. levedura) 2. meio com álcool etc. compostos orgânicos purificados. carne.Classificação dos meios de cultura 1. Meio para Bolores: Czapeck. caldo glicosado.Finalidade: Meios para Bactérias: caldo simples. Meios para Leveduras: Gelose Sabouraud. gelose simples com agar-agar. caldo melaçoamônia. soja. água peptonada. água) Complexos (utilizam hidrolisados – caseína. Godoy. Malte-agar. . meio de leite . meio com tioglicolato de sódio (para anaeróbias).Conteúdo químico Sintéticos (sais. mobilidade bacteriana .Quanto ao estado físico Líquidos ou caldos: crescimento indiscriminado com turvação do meio Sólidos: crescimento de colônias isoladas. muito utilizado para culturas puras Semi-sólido: adição de menor quantidade de ágar.Classificação dos meios de cultura Introdução 3. com a finalidade de permitir que as bactérias contidas em uma amostra clínica aumentem em número. de composição química rica em nutrientes.Classificação dos meios de cultura Introdução 4. Ex.: Caldo Infusão de cérebro e coração(BHI) .Meio de Enriquecimento: Geralmente líquido. : Meio de Stuart. Meio de Cary-Blair e Caldo Tioglicolato. Ex. Geralmente mantém o pH favorável.Meio de Transporte: Consiste em um meio isento de nutrientes. .Classificação dos meios de cultura 5. previne a desidratação de secreções durante o transporte e evita a oxidação e auto- destruição enzimática dos patógenos presentes. contendo um agente redutor (Tioglicolato ou cisteína). : Agar Manitol Salgado e Agar SS .Meio Seletivo A finalidade deste tipo de meio é selecionar as espécies que se deseja isolar e impedir o desenvolvimento de outros germes (adição de corantes.Classificação dos meios de cultura Introdução 6. Ex. antibióticos e outras substâncias com capacidade inibitória para alguns germes. Meio Diferencial Possibilita a distinção entre vários gêneros e espécies de micro-organismos. evidenciada na mudança de coloração ou na morfologia das colônias.: Agar Eosin Methilene Blue (EMB). Agar McConkey e Agar Hektoen. por possuir substâncias que permitem uma diferenciação presuntiva.Classificação dos meios de cultura Introdução 7. Ex. EMB McConkey . Relação entre a taxa de crescimento e a temperatura . oxigênio. pH e Pressão osmótica __________________________________________________ Efeito da temperatura no crescimento microbiano Figura.Influência dos fatores físicos Temperatura. Termófilos extremos Figura 2. Curva de crescimento característica de diferentes micro-organismos Figura. o que pode afetar as reações químicas da célula.Efeito da temperatura no crescimento microbiano Os micro-organismos não possuem qualquer mecanismo de controle interno deste fator. Classificação segundo a temperatura de crescimento 22 . Corpo de animais (temperatura da pele). Bactérias patogênicas: temp.Efeito da temperatura no crescimento microbiano Psicrófilos: Temperatura ótima: 15°C. Psicrotróficos: Mesófilos: Temperatura ótima: 25 a 40°C (mais encontrados). crescem em temperatura de refrigeradores (4°C). <45°C) Material estocado (altas temp. Temperatura ótima: 50 a 60 °C Ambiente de águas termais (não crescem em temp. Degradam alimentos e são patogênicos. Encontrados em oceanos e regiões da Ártica. Temperatura ótima: 20 a 30°C.) = compostagem. Termófilos: . ótima 37°C. Efeito do oxigênio no crescimento microbiano Aeróbio Anaeróbio Facultativo Microaerófilo Anaeróbio aerotolerante . mas pode sobreviver em atmosferas que contenham o mesmo . Micro-organismos facultativos presença do ar ou anaerobiose Enterobacteriaceae e leveduras. Micro-organismo aerotolerante não requer oxigênio e cresce melhor na sua ausência. Micro-organismos anaeróbios podem ser mortos pelo oxigênio. não crescem em presença do ar e não utilizam oxigênio para reações de produção de energia. Câmara de anaerobiose ou jarra de anaerobiose.Efeito do oxigênio no crescimento microbiano Micro-organismos aeróbios 21% de oxigênio fungos filamentosos e bactérias do gênero Mycobacterium e Legionella. Micro-organismos microaerófilos não resistem a níveis normais de oxigênio (1 a 15%). Protozoários: 6.5 – 7. .7.Bolores e leveduras: ótimo de 5 a 6.Bactérias: 4 a 9. .5).7 a 7. .5. .Algas: 4 a 8.Acidez ou Alcalinidade (pH): Diferentes gêneros de micro-organismos têm tolerâncias diferentes de pH mas a maioria dos micro-organismos cresce melhor perto da neutralidade (pH 6. . Frasco de Fernbarch(c).CULTIVO DE AERÓBIOS a) Aeração pelo aumento da exposição dos meios à atmosfera Com Recipientes Especiais: Frasco de Kolle (a).Cultivo de micro-organismos no laboratório I . Frasco de Kolle Garrafa de Roux Fernbarch 27 . Garrafa de Roux (b). Cultivo de micro-organismos no laboratório b) Aeração pela agitação dos meios líquidos em equipamentos específicos Mesas agitadoras c) Adição forçada de ar esterilizado: através de compressor 28 . Cultivo de micro-organismos no laboratório II . CO2) c) Utilizando sistemas geradores de atmosfera inerte Exemplo: SISTEMA GASPAK O sistema Gaspak Plus H2 + CO2 produz uma atmosfera de hidrogênio e dióxido de carbono (uma atmosfera anaeróbia enriquecida com dióxido de carbono). carbonato) b) Supressão do oxigênio através de meios mecânicos seguido de adição de substância inerte (N2.CULTIVO DE ANAERÓBIOS a) Adição ao meio de substância química que reaja com o oxigênio (tioglicolato. 29 .