nutrição e crescimento

1. nutrição e crescimento • Nutrição microbiana • Componentes necessários às células • Meios de cultura • Condições ambientais • Crescimento populacional • Velocidade de crescimento • Tempo de geração • Controle do crescimento

2. NUTRIÇÃO MICROBIANA Para o cultivo laboratorial (in vitro) são utilizados meios de cultura que simulam e até melhoram as condições naturais. São necessarios: MACROnutrientes: - Necessários em grande quantidade. - Tem papel importante na estrutura e metabolismo. MICROnutrientes: - Necessários em quantidades mínimas. - Funções enzimáticas e estruturais das biomoléculas Uma célula típica

3. Componentes necessários às células - Macronutrientes • Fonte de Carbono • Compostos orgânicos (microrganismos heterotróficos): • - Carboidratos • - Lipídeos • - Proteínas • Deles se obtém energia e unidades básicas para o crescimento celular. • Utilização de CO2 (microrganismos autotróficos) • É a forma mais oxidada do carbono, assim a fonte de energia provém da luz.

4. Componentes necessários às células • Fonte de Nitrogênio - É elemento mais abundante depois do C, cerca de 12% (constituinte das proteínas, ácidos nucléicos, etc.) ► Moléculas orgânicas (aminoácidos, proteínas, etc.) ► Moléculas inorgânicas (NH3, NO3-, N2)

5. Componentes necessários às células • 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 • - Elemento comum encontrado nas moléculas biológicas (aminoácidos, nucleotídeos, glicerídeos ...) • - É obtido a partir das proteínas e gorduras. • ► Na forma de oxigênio molecular (O2), é requerido por muitos para os processos de geração de energia.

6. Componentes necessários às células Outros macronutrientes: • P – Sínese de ácidos nucléicos, ATP; • S – Estabilidade de aminoácidos, componente de vitaminas; • K – Atividade de enzimas; • Mg – Estabilidade dos ribossomos; • Ca – Estabilidade da parede celular • Na – Requerido em maior quantidade por microrganismos marinhos; • Fe – Papel-chave na respiração, componente dos citocromos e das proteínas envolvidas no transporte de elétrons.

7. Requisitos nutricionais -Micronutrientes • Metais são em quantidades muito pequenas (traço) necessários na composição de um meio de cultura: Zn, Cu, Mn, Co, Mo e B ► Exercem função estrutural em várias enzimas - Nem sempre sua adição é necessária - Meios sintéticos com compostos de alto grau de pureza e água ultra pura podem apresentar deficiências desses elementos.

8. Água e outros aditivos • Água • Componente absolutamente indispensável ► Laboratório: destilada, filtrada, deionizada • Outros aditivos Funções: evitar precipitação de íons, controlar a espuma, provocar inibição, estabilizar o pH. ►Quelantes: na autoclavagem ocorre a precipitação dos fosfatos metálicos Ex.: EDTA, ácido cítrico, polifosfatos

9. Outros aditivos ►Tampões - Carbonato de cálcio - Fosfatos - Proteínas (peptona) ►Inibidores Ex: produção de ácido cítrico por Aspergillusniger Utiliza-se Fosfato e pH < 2 para reprimir o ácido oxálico

10. Outros aditivos ►Indutores - A maioria das enzimas de interesse comercial precisa de indutores. Ex: celulose induz a celulase pectina induz a pectinase amido induz a amilase ►Antiespumantes - Cultivos com aeração ocorre a produção de espuma • Remoção de células, perda do produto, contaminação; • Redução do volume do meio • Um antiespumante reduz a tensão superficial das bolhas (álcoois, ácidos graxos, silicones ... )

11. Microbiologia Clínica • Meios de Cultura Conjunto de substâncias, formuladas de maneira adequada, capazes de promover o cresc. bacteriano, em condições de laboratório. • A maioria das bact. pode ser cultivada em laboratório, utilizando-se meios nutrientes; - Diferentes espécies de bactérias, variam extensivamente quanto as exigências mínimas de substâncias nutrientes;

12. Microbiologia Clínica – Meios de cultura Introdução Classificação dos Meios de Cultura: De acordo com seu conteúdo químico, os meios de cultura podem ser sintéticos ou complexos. 1. Meio de Enriquecimento: Geralmente líquido, de composição química rica em nutrientes, com a finalidade de permitir que as bactérias contidas em uma amostra clínica aumentem em número. Ex.: Caldo Brain Heart Infusion (BHI) Sintéticos (sais, compostos orgânicos purificados, água) Complexos (utilizam hidrolisados – caseína, carne, soja, levedura)

13. BHI (BrainHeartInfusion)

14. Microbiologia Clínica Introdução 2. Meio de Transporte: Consiste em um meio isento de nutrientes, contendo um agente redutor (Tioglicolato ou cisteína). Geralmente mantém o pH favorável, previne a desidratação de secreções durante o transp. e evita a oxidação e auto-destruição enzimática dos patógenos presentes. Ex.: Meio de Stuart, Meio de Cary-Blair e Caldo Tioglicolato.

15. Microbiologia Clínica Introdução 3. 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, antibióticos e outras substâncias com capacidade inibitória para alguns germes. Ex.: Agar Manitol Salgado e Agar SS

16. Microbiologia Clínica – Meios de cultura Introdução 4. Meio Diferencial Possibilita a distinção entre vários gêneros e espécies de microrganismos, por possuir substâncias que permitem uma diferenciação presuntiva, evidenciada na mudança de coloração ou na morfologia das colônias. Ex.: Agar Eosin Methilene Blue (EMB), Agar McConkey e Agar Hektoen. McConkey EMB

17. Microbiologia Clínica – Meios de cultura Introdução 5. Meio Indicador É utilizado no estudo das propriedades bioquímicas das bactérias, auxiliando, assim, sua identificação. O mais simples é aquele usado no estudo das reações de fermentação. Ex.: Agar Triple Sugar Iron (TSI) e Agar Citrato de Simmons

18. Microbiologia Clínica Introdução Seleção dos Meios de Cultura: • A escolha dos meios de cultura, para o processamento inicial das amostras é muito importante e está condicionada à flora patogênica desse local; • Em geral é usado mais de um tipo de meio, no sentido de fornecer condições de crescimento a todos os patógenos possíveis de estarem presentes • Para cada caso em particular, existem os meios utilizados rotineiramente na semeadura primária; • Atualmente, o procedimento mais utilizado é a aquisição de meios pré-fabricados e fornecidos de forma desidratada, onde é necessário apenas a pesagem criteriosa da quantidade necessária ao volume desejado, seguido de dissolução e esterilização.

19. Microbiologia Clínica Classificação quanto ao estado físico Introdução • 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, mobilidade bacteriana

20. Condições ambientais relacionadas ao crescimento bacteriano Efeito da temperatura no crescimento microbiano Temperatura, oxigênio, pH e Pressão osmótica __________________________________________________

21. Efeito da temperatura no crescimento microbiano Psicrófilos: Temperatura ótima: 15°C; Encontrados em oceanos e regiões da Ártica; Psicrotróficos:Temperatura ótima: 20 a 30°C; crescem em temperatura de refrigeradores (4°C); Mesófilos: Temperatura ótima: 25 a 40°C(mais encontrados); Corpo de animais (temperatura da pele); Bactérias patogênicas: temp. ótima 37°C;Degradam alimentos e são patogênicos; Termófilos: Temperatura ótima: 50 a 60 °C Ambiente de águas termais (não crescem em temp. <45°C)Material estocado (altas temp.)= compostagem.

22. Efeito do oxigênio no crescimento microbiano Aeróbio Anaeróbio Facultativo Microaerófilo Anaeróbio aerotolerante

23. Efeito do oxigênio no crescimento microbiano Microrganismos aeróbios 21% de oxigênio  fungos filamentosos e bactérias do gênero Mycobacterium e Legionella; Microrganismos facultativos presença do ar ou anaerobiose  Enterobacteriaceae e leveduras. Microrganismos 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. Microrganismos microaerófilosnão resistem a níveis normais de oxigênio (1 a 15%).

24. Acidez ou Alcalinidade (pH): Diferentes gêneros de microrganismos têm tolerâncias diferentes de pH: - Bactérias: 4 a 9; - Bolores e leveduras: ótimo de 5 a 6; - Protozoários: 6,7 a 7,7; - Algas: 4 a 8,5.

25. Pressão Osmótica [B] Células em meio hipertônico. [A] Células em meio isotônico. [C] Células em meio hipotônico.

26. CRESCIMENTO MICROBIANO • Em microbiologia crescimento geralmente é o aumento do número de células • Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e divisão • Varia de minutos até dias • Depende muito das condições ambientais • Escherichia Coli - 20 minutos • Pisolithus microcarpus – 2,5 dias

27. O padrão de crescimento é o exponencial

28. O ciclo de crescimento • A fase exponencial reflete apenas uma parte do ciclo de crescimento de uma população microbiana • O crescimento de microrganismos em um recipiente fechado (batelada) apresenta um ciclo típico com todas as fases de crescimento.

29. Fase Lag Período de adaptação da cultura • Mudança de meio, preparação do complexo enzimático • Reparação das células com danos. 2)Fase exponencial Fase mais saudável das células onde todas estão se dividindo. • A maioria dos microrganismos unicelulares apresentam essa fase, mas as velocidades de crescimento são bastante variáveis: - Procarióticos – crescem mais rapidamente que os eucarióticos - Eucarióticos menores crescem mais rapidamente que os maiores

30. 3)Fase estacionária: Num sistema fechado (tubo) o crescimento exponencial não pode ocorrer indefinidamente. • Ocorre a limitação por depleção de nutrientes e acúmulo de metabólitos. Divisão = morte → crescimento líquido nulo 4)Fase de morte (declínio): • A manutenção de uma cultura no estado estacionário por longo tempo conduz as células ao processo de morte. - A morte celular é acompanhada da lise celular