Fisiologia e metabolismo

MICROBIOLOGIA BÁSICAMICROBIOLOGIA BÁSICA

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UNIDADE IV – FISIOLOGIA E UNIDADE IV – FISIOLOGIA E METABOLISMO MICROBIANOMETABOLISMO MICROBIANO

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FISIOLOGIA MICROBIANAFISIOLOGIA MICROBIANA

MICRORGANISMOS SÃO VERSÁTEIS E DIVERSIFICADOS EM SUAS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS.

EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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NUTRIENTES QUE OS MICRORGANISMOS UTILIZAM PARA O SEU DESENVOLVIMENTO: SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS; COMPOSTOS ORGÂNICOS;

NESSECIDADES NUTRICIONAIS COMUNS:

C, H, O e N.

EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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O CULTIVO DE MICRORGANISMOS REQUER MEIOS DE CULTURA APROPRIADOS; MEIOS: são preparações de nutrientes utilizados para o crescimento dos microrganismos em laboratório.

EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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OS MICRORGANISMOS NECESSITAM DE UMA VARIEDADE DE ELEMENTOS QUÍMICOS COMO NUTRIENTES; IMPORTÂNCIA DOS NUTRIENTES: Síntese de compostos; Funcionamento normal dos componentes celulares; PRINCIPAIS ELEMENTOS QUÍMICOS PARA O CRESCIMENTO DAS CÉLULAS: C, H, O, N, S e P.

EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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ELEMENTO QUÍMICO

IMPORTÂNCIA

CARBONO Forma o esqueleto de : proteínas, lipídeos e carboidratos

NITROGÊNIO Parte essencial: aminoácidos que formam as proteínas, ácidos nucléicos, vitaminas

HIDROGÊNIO Fazem parte de muitos compostos orgânicos

OXIGÊNIO Fazem parte de muitos compostos orgânicos

ENXOFRE Biossíntese de aminoácidos que contenham S, vitaminas e grupos prostéticos

FÓSFORO Síntese de ácidos nucléicos e ATP

ELEMENTOS TRAÇO:

EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

ELEMENTO QUÍMICO EXEMPLOS DE IMPORTÂNCIA

Sódio Transporte de substância na membrana plasmática

Ferro Exigido como co-fator para enzimas

NaCl Bactérias halofílicas extremas (osmorregulador)

ELEMENTOS TRAÇO EXEMPLOS DE IMPORTÂNCIA

Zinco, Cobre, Manganês, Molibdênio, Cobalto

Requeridos para ativar enzimas

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CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL DOS CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL

DEFINIÇÃO

QUIMIOAUTOTRÓFICOS MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM COMPOSTOS QUÍMICOS INORGÂNICOS COMO FONTE DE ENERGIA E CO2 COMO PRINCIPAL FONTE DE CARBONO

QUIMIOHETEROTRÓFICOS MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM COMPOSTOS QUÍMICOS ORGÂNICOS COMO FONTE DE ENERGIA E COMPOSTOS ORGÂNICOS COMO PRINCIPAL FONTE DE CARBONO

FOTOAUTOTRÓFICOS MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM A LUZ COMO FONTE DE ENERGIA E CO2 COMO PRINCIPAL FONTE DE CARBONO

FOTOHETEROTRÓFICOS MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM A LUZ COMO FONTE DE ENERGIA E COMPOSTOS ORGÂNICOS COMO PRINCIPAL FONTE DE CARBONO

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CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL DOS CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

GRUPO NUTRICIONAL FONTE DE CARBONO

FONTES DE ENERGIA

EXEMPLOS

QUIMIOAUTOTRÓFICOS CO2COMPOSTOS

INORGÂNICOSBactérias nitrificantes, do ferro, hidrogênio e

enxofre

QUIMIOHETEROTRÓFICOS COMPOSTOS ORGÂNICOS

COMPOSTOS ORGÂNICOS

Muitas bactérias, fungos, protozoários e

animais

FOTOAUTOTRÓFICOS CO2LUZ Bactérias do enxofre

verde e púrpura, algas, plantas e cianofíceas

FOTOHETEROTRÓFICOS COMPOSTOS ORGÂNICOS

LUZ Bactérias púrpuras e verdes e nâo-

enxofradas

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MEIOS DE CULTURA: material nutriente preparado em laboratório para o cultivo de microrganismos;

FINALIDADE DOS MEIOS DE CULTURA:Cultivar e manter microrganismos viáveis no laboratório, sob a forma de culturas puras.

MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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TIPOS DE MEIOS DE CULTURA:

LÍQUIDOS: caldos; SÓLIDOS: agarizados (úteis na contagem e isolamento de microrganismos);

ÁGAR: polissacarídeo complexo extraído de algas marinhas (CONCENTRAÇÃO DE USO DO: 1,5 – 2,0%);

SEMI-SÓLIDOS: utilizados para a detecção de placas de lise em culturas bacterianas infectadas por vírus.

MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

MEIOS DE CULTURA LÍQUIDOS - CALDOS

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MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MEIOS UTILIZADOS PARA CULTIVO DE MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

MEIO SÓLIDO - ÁGAR

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CONDIÇÕES FÍSICAS PARA O CULTIVO DOS CONDIÇÕES FÍSICAS PARA O CULTIVO DOS MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

TEMPERATURA; pH; ATMOSFERA GASOSA; PRESSÃO OSMÓTICA;

CULTIVO BEM SUCEDIDO: NUTRIENTES APROPRIADOS + CONDIÇÃO FÍSICA ADEQUADA.

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OS MICRORGANISMOS CRESCEM NUMA FAIXA DE TEMPERATURA; A TAXA DE CRESCIMENTO GERALMENTE DOBRA PARA CADA AUMENTO DE TEMPERATURA DE 10ºC.

TEMPERATURATEMPERATURA

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TEMPERATURA MÍNIMA DE CRESCIMENTO: menor temperatura em que o microrganismo é capaz de crescer; TEMPERATURA ÓTIMA DE CRESCIMENTO: é a temperatura na qual uma espécie de microrganismo cresce mais rapidamente; TEMPERATURA MÁXIMA DE CRESCIMENTO: temperatura mais alta na qual ainda é possível o crescimento do microrganismo.

TEMPERATURATEMPERATURA

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TTEEMMPPEERRAATTUURRAA

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CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS DE ACORDO COM A VARIAÇÃO DE TEMPERATURA NA QUAL CRESCEM MELHOR: PSICRÓFILOS: microrganismos que crescem em baixas temperaturas; MESÓFILOS: microrganismos que crescem em temperaturas moderadas – maioria dos microrganismos; TERMÓFILOS: microrganismos que crescem em altas temperaturas (a maioria procarióticos).

TEMPERATURATEMPERATURA

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TERMÓFILOS EXTREMOS

CURVA DE CRESCIMENTO CARACTERÍSTICA DE DIFERENTES MICRORGANISMOS.

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TEMPERATURATEMPERATURA

TEMPERATURATEMPERATURA

MICRORGANISMO TEMPERATURA MÍNIMA

(ºC)

TEMPERATURA ÓTIMA

(ºC)

TEMPERATURA MÁXIMA

(ºC)

PSICRÓFILOPSICRÓFILO -5 a +5 12 a 15 15 a 20

MESÓFILOMESÓFILO 5 a 15 30 a 45 35 a 47

TERMÓFILOTERMÓFILO 40 a 45 55 a 75 60 a 90

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TEMPERATURATEMPERATURA

PSICRÓFILOS:

Encontrados em oceanos e regiões polares; Ex: algumas bactérias, fungos e protozoários.

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MESÓFILOS: Microrganismos parasitários de homens e animais; Microrganismos patogênicos: 37°C; Ex: algumas bactérias saprófitas, fungos, algas e protozoários.

TERMÓFILOS Podem ser encontrados em ambiente de águas termais e em áreas vulcânicas (NÃO CRESCEM EM TEMPERATURAS < 40°C); Ex: procariotos.

TEMPERATURATEMPERATURA

TERMÓFILOS

MESÓFILOS

PSICRÓFILOS

PSICROTRÓFICOS

TEMPERATURAS LETAIS

TEMPERATURAS DE CRESCIMENTO

TEMPERATURAS DE SOBREVIVÊNCIA

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PHPH

PH PRÓXIMO À NEUTRALIDADE (6,5 a 7,5): MAIS FAVORÁVEL PARA A MAIORIA DOS MICRORGANISMOS;

BOLORES > LEVEDURAS > BACTÉRIAS: tolerância a baixos pHs;

AS BACTÉRIAS PATOGÊNICAS SÃO MAIS EXIGENTES QUANTO AO PH.

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PHPH

OS MICRORGANISMOS TÊM TOLERÂNCIAS DIFERENTES DE PH:

MICRORGANISMOS

PH MÍNIMO PH ÓTIMO

PH MÁXIMO

BACTÉRIAS (MAIORIA) 4,5 6,5 a 7,5 9,0

LEVEDURAS 1,5 a 3,5 4,0 a 6,5 8,0 a 9,0

BOLORES 1,5 a 3,5 4,5 a 7,0 8,0 a 11,0

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PHPH

PH ADVERSO: AFETA PRINCIPALMENTE A RESPIRAÇÃO DOS MICRORGANISMOS, POR AÇÃO DE SUAS ENZIMAS E NO TRANSPORTE DE NUTRIENTES PARA DENTRO DA CÉLULA MICROBIANA.

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MICRORGANISMOS AERÓBIOS: requerem O2 para o seu crescimento, ex: fungos filamentosos e bactérias do gênero Mycobacterium e Legionella;

MICRORGANISMOS FACULTATIVOS: crescem na presença do ar ou em anaerobiose, ex: Enterobacteriaceae e leveduras.

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ATMOSFERA GASOSAATMOSFERA GASOSA

MICRORGANISMOS ANAERÓBIOS: o O2 é tóxico para esses microrganismos, não crescem em presença do ar e não utilizam oxigênio para reações de produção de energia, ex: bactérias do gênero Clostridium; MICRORGANISMOS MICROAERÓFILOS: são aeróbicas (necessitam de O2), mas não resistem a níveis normais de oxigênio (1 a 15%).

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ATMOSFERA GASOSAATMOSFERA GASOSA

ATMOSFERA GASOSAATMOSFERA GASOSA

MICRORGANISMOS ANAERÓBIOS AEROTOLERANTES: toleram o O2 mas não podem utilizá-lo para seu crescimento, a maioria das bactérias aerotolerantes é capaz de fermentar carboidratos produzindo ácido lático (ex. Lactobacilos);

POSSUEM ENZIMAS (SUPERÓXIDO DISMUTASE) OU SISTEMAS SIMILARES QUE NEUTRALIZAM AS FORMAS TÓXICAS DE O2.

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AERÓBIOESTRITOS

Alta [O2]

ANAERÓBIO ESTRITO

Ausência [O2]

MICROAERÓFILO

Baixa [O2]

AERÓBIO FACULTATIVO

Alta/Baixa [O2]

Alta/Baixa [O2]

ANAERÓBIO AEROTOLERANTES

EFEITO DO OXIGÊNIO SOBRE O CRESCIMENTO DE VÁRIOS TIPOS DE MICRORGANISMOS.

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ATMOSFERA GASOSAATMOSFERA GASOSA

PRESSÃO OSMÓTICAPRESSÃO OSMÓTICA

OS MICRORGANISMOS NECESSITAM DE ÁGUA PARA SUA SOBREVIVÊNCIA;

PRECISAM DE ÁGUA NA FORMA DISPONÍVEL: METABOLISMO E MULTIPLICAÇÃO;

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A adição de sais, açúcar e de outras substâncias; a remoção de H2O (desidratação) e congelamento diminuem a água disponível para o desenvolvimento dos microrganismos.

REPRODUÇÃO E MULTIPLICAÇÃO DE REPRODUÇÃO E MULTIPLICAÇÃO DE MICRORGANISMOSMICRORGANISMOS

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REPRODUÇÃO E MULTIPLICAÇÃO DE REPRODUÇÃO E MULTIPLICAÇÃO DE BACTÉRIASBACTÉRIAS

REPRODUÇÃO EM MICRORGANISMOS PROCARIÓTICOS

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CURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO TÍPICOCURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO TÍPICO

Tempo (h)

Lo

g d

o n

úm

ero d

e b

actérias viáveis

FASE LAG

FASE LOG

FASE ESTACIONÁRIA

FASE DE MORTE CELULAR

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CURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO TÍPICOCURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO TÍPICO

FASE DE CRESCIMENTO

TAXA DE CRESCIMENTO

CARACTERÍSTICAS

LAG ZEROFase adaptativa, ocorre intensa atividade metabólica (síntese de DNA e de enzimas)

EXPONENCIAL OU LOG

MÁXIMA OU CONSTANTE

Período de maior atividade metabólica celular, as células iniciam seu processo de divisão celular

ESTACIONÁRIA ZEROO número de morte celular é equivalente ao número de células novas e a população se torna estável

MORTE CELULAR NEGATIVA

Fase de declínio, o número de células diminui até existir uma fração ínfima da população original

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