Aula 02 características gerais dos microrganismos

Tamanho

Forma

Fisiologia

Mobilidade

Mecanismo de divisão

Patogenicidade

Desenvolvimento

Adaptação

Metabolismo: • grego: metabole = mudança, transformação

• Toda a atividade química realizada pelos organismos

São de dois tipos gerais:

- Aquelas que envolvem a liberação de energia: CATABOLISMO

- Aquelas envolvidas na utilização da energia: ANABOLISMO

Muitos dos mecanismos metabólicos microbianos são também

utilizados pelos macro organismos, inclusive o homem.

Requerimentos de energia:

Síntese dos componentes celulares: parede, membrana, etc.

síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, fosfolipídios

reparos e manutenção da célula

crescimento e multiplicação

acumulação de nutrientes e excreção de produtos indesejáveis

mobilidade

Para a maioria dos microrganismos a energia é retirada de moléculas químicas (nutrientes, substratos)

Para outros a energia é proveniente da luz.

Quimiotróficos(utilizam substâncias

químicas como fonte de energia)

QuimiolitotróficosC= CO2

QuimiorganotróficosC=orgânico

A maioria dos microrganismos

Quimiorganotróficos (quimioheterotróficos)

- substâncias orgânicas:

Streptococcus lactis

glicose ácido lático + energia

Quimiolitotróficos (quimioautotróficos)

- substâncias inorgânicas:

Nitrosomonas europaea

Amônia + CO2 nitrito + energia

Fototróficos

Anabaena cylindrica (cianobactéria)

Luz energia

Organismos

Agregação do solo

Produção de húmus

Transformações inorgânicas

Relações tróficas

Produção de metabolitos

Decomposição mineralização

Interações biológicas

Erosão conservação

Retenção

agua aeração

destoxificação

Fluxo de energia

Ciclo de elementos

intemperização

Regulação crescimento

evolução

Equilibriobiologico

bioproteção

Patogenoe parasita

biofertilização

Principiosativos Aleloquimico

s e toxinas

ATP

Fototróficos

Quimiotróficos

Compostos organicos

intermediarios

Compostos organicos

LitotróficosNADHFADH Organotróficos

Substrato organico

biomassa

Heterotróficos

CO2, HC3-, CH4

Autotróficos

CarbonoEnergiaElétrons

Heterotrofico e autotrofico

Quimiotrofico e fototrofico

Litotrofico e organotrofico

Quimiorganoheterotrofico

fotolitoautotrofico

Substrato Taxa de decomposição

Eficiência na utilização

Kg dia-1 %

Açucares aminados 0,2 60

Celulose – hemicelulose 0,08 4-

Lignina 0,01 10

Produtos microbianos 0,3 a 0,8 25 a 40

MOS protegida 0,3 X 10-3 20

MOS envelhecida 0,8 X 10-6 20

C6H1206 + 6O2 4ATP 6H2O + 6CO2 + 36ATP

Latica Acido latico

Alcolica Alcool + CO2

Acetica Acido acetico

Extremo Termo espécie Domínio Habitat min ótimo Max

Temperaturaalta

Hipertermófilo Pyrolobus Fumarii Archaea Quente, fendas

90 106 113

Temperatura baixa

psicrófilo PolaromonasVacuolata

Bacteria Mares gelados

0 48 128

pH baixo Acidófilo PicrophilusOshimae

Archaea Fontes acidas

0,06 0,7 4

pH alto Alcalifilico Natronobacteriumgregoryi

Archaea Lagoscarbonati..

8,5 10 12

Pressão Barofílico Moritella yayanosii Bacteria Sedimentos oceanicos

500 atm

700 atm

1000atm

Sal Halófilo Halobacteriumsalinarum

Archaea salinas 15% 25% 32%

Patogenicas : virulencia

Tambem não patogenicas

Gram-positivas

Gram-negativas

Cianobacterias

Euryarchaeota extremofilas

Crenarcheota termofilas

Fungos

Bolores

algas

Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a umaumento do número de células e não ao aumento dasdimensões celulares.

Influência dos fatores físicos Temperatura pH Pressão osmótica

Influência dos fatores químicos Carbono Nitrogênio, enxofre, fósforo Oxigênio

Temperatura: Temperatura de crescimento:

Mínima (menor temperatura onde é capaz de crescer)

Ótima (onde apresenta melhor crescimento)

Máxima (mais alta temperatura para crescer)

Classificação primária:

Psicrófilos – crescem em temperaturas baixas (-10° – 20°C ) Psicotróficos - temperatura de refrigeração (0° – 30°C)

Mesófilos – crescem em temperaturas moderadas (10° – 50°C)

Termófilos – crescem em temperaturas altas (40° – 70°C) Termófilos extremos ou hipertermófilos (ótima em > 80°C)

Influência dos fatores físicosClassificação microbiana - Temperatura

pH Ideal para bactérias:

faixa da neutralidade (6,5 – 7,5) - Neutrófilas

Exceção:

Acidófilas – pH 0,5 a 6,0 (com ótimo entre 2 e 3,5) Alcalófilos – pH acima de 7,0

Ex.: Bacillus e Archaea

Fungos filamentosos e leveduras:

São tolerantes a maior variação de pH

Ótimo na faixa de 5 - 6

Pressão osmótica

Osmose Plasmólise

Conservação dos alimentos com sal ou açúcar

Classificação:

Halofílicas extremas

Halofílicas obrigatórias

Halofílicas facultativas

Carbono

Corresponde à base de todas as moléculas orgânicas (aminoácidos, ácidos orgânicos, açúcares, bases nitrogenadas, etc.)

Peso seco bacteriano (50% C, 14% N e 4% S e P)

Obtenção:

Quimioheterotróficas: a partir de materiais orgânicos como proteínas, carboidratos e lipídeos

Quimioautotróficas e fotoautotróficas: a partir de dióxido de carbono

Nitrogênio, fósforo e enxofre

Síntese de aminoácidos e proteínas

Síntese de DNA e RNA

Síntese de ATP

Composição de vitaminas – tiamina e biotina

Obtenção do nitrogênio

Decomposição matéria orgânica protéica

Íons amônia (NH4)

Nitratos

Fixação do nitrogênio - alguns microrganismos são capazes de absorver nitrogênio atmosférico

Ex.: Rhizobium e Bradyrhizobium

Oxigênio

Aeróbios estritos ou obrigatórios

Anaeróbios facultativos

Anaeróbios obrigatórios Enzimas: superóxido desmutase, catalase, peroxidase

Anaeróbios aerotolerantes

Microaerófilas

Aeróbios estritos ou obrigatórios – necessitam da presença de O2 livre para crescer Ex. Mycobacterium tuberculosis

Anaeróbias facultativas – crescimento aeróbio e anaeróbio. Ex. Staphylococcus, Escherichia

Anaeróbias obrigatórias – só crescem na ausência de O2. Ex. Treponema pallidum

Anaeróbias aerotolerantes – crescem na ausência de O2, mas toleram sua presença. Ex. Streptococcus

Microaerófilas – crescimento aeróbio, porém, em baixas concentrações de O2.

Ex. Neisseria

1)Aeróbicos estritos

2)Anaeróbicos estritos

3)Anaeróbico facultativo

4)Microaerófilo

5)Anaeróbicos aerotolerantes

Meio quimicamente definido

sintéticos : toda a composição química é conhecida

Ex: meio para cultivo de células

Meio complexo

sintéticos: composição química não conhecida (composto por nutrientes como extrato de levedura, de carne ou de plantas)

Meio enriquecido:

favorece o desenvolvimento de uma população bacteriana que está em desvantagem entre outras populações.

Ágar sangue

Meio seletivo:

favorece o crescimento de uma determinada bactéria de interesse, impedindo o crescimento de outras bactérias.

Ex: ágar Sabouraud dextrose, pH 5,6, é utilizado no crescimento de fungos que são favorecidos, em relação as bactérias, pelo baixo pH.

Meio indicador:

facilita a identificação de um determinado organismo.

Ex: meio ágar-sangue, utilizado para a identificação de bactérias capazes de destruir células sangüíneas (anel claro em torno da colônia).

Ágar Chapman

Ágar sangue

Meio de manutenção:

Estocagem ou manutenção - utilizados para conservação de microrganismos no laboratório, ou seja, garantem a viabilidade de microrganismos

Ex: ágar Conservação, Meios com leite, Ágar suco de tomate, Ágar Simples, meio

semi-sólido, etc.

Obtenção de culturas puras

Isolamento:

técnica de semeadura por esgotamento

Preservando culturas bacterianas

Congelamento em baixas temperaturas (meio liquido + glicerol e congelamento rápido de -50 a -95°C)

Liofilização (rapidamente congelado, em meio líquido, sob temperaturas de -54 a -72°C e imediatamente

submetido à remoção de água por vácuo)

Divisão bacteriana – Fissão binária ou bipartição

A – alongamento da célula

B – duplicação do material

genético

C – invaginação da parede

D – separação das

paredes

E – separação das duas

células-filhas

Divisão bacteriana - Brotamento

Tempo de geração

Tempo necessário para uma célula se dividir formando duas células-filhas idênticas

Ex.: Escherichia coli – tempo de geração de 20min.

Curva de crescimento bacteriano

a – Fase lag

b – Fase log

c – Fase estácionária

d – Fase de morte

celular

Fases da curva de crescimento

Fase lag: processo de divisão pouco ou ausente; adaptação das células ao meio.

Fase log: alto processo de divisão; crescimento exponencial; absorção de nutrientes do meio; produção de metabólitos (toxinas).

Fase estacionária: diminuição da velocidade de divisão bacteriana; diminuição da atividade metabólica; tiram nutrientes das células mortas; acúmulo de substâncias tóxicas; esporulação.

Fase de morte celular: número de células mortas excede o número de células vivas.

Microrganismos da agua

Microrganismos do ar

“ Estuda a estrutura e função do ecossistema solo”

Estrutura: composição da comunidade biológica e componentes abióticos

Função: fluxo de energia, ciclagem biogeoquímica e regulação mútua dos organismos e ambiente

Odum (1971)

Ordem hierárquica Genes -> Células -> órgãos -> organismos ->

Populações -> comunidades -> ecossistemas

Redundância funcional

Sistema em equilíbrio

Dogmas da ecologia

Comunidade reflete seu habitat Populações se desenvolvem ate um limite biológico ou

abiótico Quanto maior a complexidade, maior a estabilidade Qualquer mudança é benéfica para um tipo de individuo

Componentes bióticos: Heterogêneos: organismos com metabolismo diversos

convivendo lado a lado, interagindo em equilíbrio dinâmico muitas vezes com dependência associada e gerando alta biodiversidade

Matéria

Orgânica

5%

Minerais

45%Água

25%

Ar

25%

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

5 15 25 45 75 105

Profundidade (cm)

No

méd

io d

e o

rgan

ism

os

por

g s

olo

(x 1

07)

Plantas superiores

CO2 Energia solar

Resíduos vegetais

NematóidesÁcaros Minhocas

Matéria orgânica

ProtozoáriosBactérias e

Actinomicetos

CO2 Humus

Nutrientes minerais

Nutrientes minerais

Fungos

Produção primária

Perda deenergiacalórica

Colêmbolas

Consumidores

Pinusspp.(Pine)Endomicorrizasarbuscular

Ectomicorrizas

Bioindicadores da qualidade do solo: sensíveis à poluição

Pisumsativum(pea)

Fixação do nitrogênio no solo

Interação entre os microrganismos:Parasitismo

Associação simbiótica negativa

Doenças

Microrganismo A

Microrganismo B

Espaço

Nutrientes Água

Oxigênio

Mesmo Microhabitat

Maior habilidade

Microrganismo A

Secreção de produtos tóxicos

Afeta Microrganismo B