Elementos de microbiologia 2

Elementos de microbiologia 2Nutrio MicrobianaNecessidades nutricionais dos microrganismos so as mesmas que a dos seres vivos. Exigem fontes de energia e de material plstico Tipos nutritivos:Vegetais:- Fotossintticos: energia da luzAutotrficos: nutrem-se exclusivamente de substncias inorgnicas

Animais: Quimiotrficos: energia a partir de reaes qumicas Heterotrficos: exigem fontes orgnicas de carbonoFontes de EnergiaAlgas: fotossintticas clorofila gua a doadora de eltrons com liberao de O2.

6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + O2

Bactrias fotossintticas: no tem clorofila. No produzem O2

Litotrficas: utilizam compostos inorgnicos como fonte energtica

Organotrficas: doadores orgnicos de eltrons

50 % do oxigenio da terra proveniente das algas.3Fontes de EnergiaFungos e maioria das bactrias: quimiotrficos energia a partir das reaes qumicas de oxidao de substratos adequados.

Litotrficos: oxidam compostos inorgnicos

Organotrficos: oxidam compostos orgnicos

Ex: Bactrias do gnero Thiobacillus so capazes de oxidar enxofre produzindo cido sulfrico.Fontes de Material PlsticoCompreende os nutrientes necessrios aos componentes estruturais da clula, minerais e fatores de crescimento.

Formas usuais da maioria dos elementos necessrios biossntese dos componentes celulares

C - CO2 e compostos orgnicos (carboidratos, lipdeos, lcoois, etc)N - Amnia (NH3); Nitrato (NO-3); N2 e compostos orgnicos (aminocidos)H - H2O e compostos orgnicosP - FosfatoO - H2O e O2 S -H2S; sulfato; compostos orgnicosFontes de Material PlsticoFontes de Carbono:

Autotrficos CO2 ou on bicarbonato

Heterotrficos fontes orgnicas de carbono: carboidratos (D-glicose, aminocidos, cidos monocarboxlicos), lipdeos, lcoois, polmeros (amido e celulose).

Fontes de Material PlsticoFontes de Nitrognio:Algumas bactrias: retiram o N2 diretamente da atmosfera e o convertem em N2 orgnico (processo conhecido por fixao do nitrognio).

Fontes de Material PlsticoFontes de Nitrognio:

Algumas algas azul esverdeadas: cianobactrias

Seres humanos: usam protenas como fonte de nitrognio

Numerosos fungos, algas e quase todas as bactrias: utilizam compostos inorgnicos de nitrognio (sais de amnio) e algumas vezes nitratos.

Fungos e algumas bactrias: fontes orgnicas de nitrognio (aminocidos) ou hidrolisados de protenas.Fontes de Material Plsticoons Inorgnicos Essenciais:Macronutrientes:

Fsforo (fosfatos) metabolismo energtico e sntese de cidos nuclicos

Enxofre aminocidos (cistina e cistena) e sntese de vitaminas (biotina e tiamina)

Potssio ativador de enzimas e regulador da presso osmtica

Magnsio ativador de enzimas extracelulares e fator importante na esporulao

Ferro sntese de citocromos e certos pigmentos orgnicos Fontes de Material Plsticoons Inorgnicos Essenciais:Micronutrientes: funo no muito conhecida Cobre, Cobalto, Zinco,Mangans, Sdio, Boro...

Fatores de Crescimento: compostos orgnicos indispensveis a um determinado microrganismo e que ele no consegue sintetizar: vitaminas (complexo B tiamina (B1), biotina e cobalamina (B12)); entre outros (cido flico, cido nicotnico, riboflavina e vitamina K); aminocidos, nucleotdeos e cidos graxos.guaNo um nutriente;

o solvente universal; regulao da presso osmtica

Regulao trmica (elevado calor especfico)

Esporngios de Aspergillus (com esporos)Oxignio AtmosfricoNo um nutriente

Receptor final de hidrognio nos processos de respirao aerbiaMicrorganismos aerbios exigem a presena de O2 livreMicroaerfilos no toleram as presses normais de O2 atmosfricoMicrorganismos anaerbios no toleram a presena de O2 livre

Facultativos: podem crescer na presena ou ausncia de O2

Bactrias: apresentam os trs tipos de comportamento

Fungos: aerbios ou facultativosNecessidades do AmbienteAlm das necessidades nutricionais, devem ser controladas as seguintes condies do ambiente de cultivo: acidez (pH), oxignio, atividade de gua e temperatura

Necessidades do AmbienteAcidez e alcalinidade:

Cada microrganismo tem um pH onde a expresso melhorMicrorganismos Acidfilos pH timo na faixa cidaMicrorganismos Alcaloflicos pH timo na faixa alcalina

Tampo tem a funo de manter o pH do meio aproximadamenten constante.

Durante o crescimento do microrganismo podem ocorrer variaes de pH, para detectar essas alteraes, normalmente se adicionam corantes indicadores ao meio.Necessidades do AmbienteTemperatura:

Cada microrganismo cresce numa faixa de temperatura

Cultivar o microrganismo em condies um pouco abaixo da tima de forma a evitar que uma elevao acidental da temperatura provoque a morte dos microrganismos

Psicrfilos crescem em baixas temperaturasMesfilos timo prximo temperatura ambiente (18-25 C) e corporal (37 C)Termfilos temperatura tima elevada (acima de 60 C)Necessidades do Ambiente

Meios de CulturaMeio de Cultura: soluo aquosa que contm os nutrientes

Meio de Cultura deve conter os elementos essenciais ao crescimento do microrganismo

No existe um meio de cultura universal

Cada microrganismo duplicado ou multiplicado deve possuir todos os componentes da clula originalMeios de CulturaComposio dos Meios de Cultura

Meios de Cultura Sintticos (meios definidos)

Cada componente do meio obtido na sua forma pura. Sua composio qualitativa e quantitativamente conhecida

Alguns componentes do meio exercem dupla funo

Meios de CulturaMeios de Cultura ComplexosMeio enriquecido com substncias mais complexas (vitaminas e aminocidos) usadas para o crescimento de microrganismos mais complexosComposio qumica no perfeitamente conhecidaExemplos: extrato de malte, extrato de carne (msculo) e extrato de levedura; triptofano; extrato de casena, peptona; extrato de rgos animais (fgado, corao); extrato de vegetais (soja, arroz); sangue, soro

Meios de CulturaEstado Fsico dos Meios de Cultura

Meios de cultura podem ser preparados em estado lquido ou slido (gel)

Meios lquidos: dispersos em tubos ou frascos onde pode ocorrer a inoculao e incubao

Meios slidos: ao meio lquido adiciona-se um agente gelificante (gar, gelatina e slica-gel). Contem de 15 a 30g/L de agente solidificante (quando a placa invertida no ocorre derramamento)Meios de CulturaEstado Fsico dos Meios de CulturaMeio semi-slido: contem de 2 a 10 g/L de agente solidificanteAgar polissacardeo obtido de algas marinhas. No nutriente para a maioria dos microrganismos, logo no produz alteraes significativas na qualidade do meio. Funde a 100 C e solidifica a 45 C

Microrganismos crescem melhor em meio lquido se houver mais de um tipo de organismo difcil de separar aquele de interesse

Culturas puras: geralmente obtidas em meios slidos.

21Meios de CulturaMeios Seletivos e Diferencias

Seletivos: impedem o crescimento de certos microrganismos

Corantes bsicos impedem o crescimento de bactrias gram-positivas; azida sdica inibe o crescimento das gram-negativas.

Normalmente contem substncias inibidoras ao crescimento de microrganismos indesejadosMeios de CulturaMeios Seletivos e Diferencias

Diferenciais: conferem caractersticas especiais s colnias que em condies normais seriam idnticas.

Embora muitos microrganismos possam crescer neste meio, somente um tipo capaz de realizar a reao especfica.

Normalmente adiciona-se um corante

Muito usados em anlises clnicas, anlises de alimentos, de leite.

Conservao dos MicrorganismosA cultura pura deve ser conservada para estudo ou uso futuro Cultura Estoque

Cultura Estoque (cepa): deve ser mantida livre de contaminantes; deve reter a viabilidade, e manter as caractersticas verdadeiras do microrganismo.Conservao dos MicrorganismosTcnicas de Manuteno das Culturas:

Semear em meio slido distribudo em tubos, e periodicamente transferi-lo para novo meio

Tempo de transferncia: depende da resistncia do microrganismo

Reduzir o metabolismo microbiano ao mnimo geladeira

Recobrir a cultura com uma camada de leo mineral estril (menor suprimento de O2)Conservao dos MicrorganismosLiofilizao microrganismos so suspensos em meio adequado (leite ou albumina), colocados em uma ampola e rapidamente congelados a 30 C. Secar o material por sublimao da gua, e aps fechar hermeticamente as ampolas. Conservar temperatura ambiente.

Conservao em temperatura de nitrognio lquido (-179 C)

Combinando-se a tcnica de liofilizao e nitrognio lquido os microrganismos podem ser conservados por muito tempo, sem necessidade de renovao e sem alteraes em suas propriedadesConservao dos MicrorganismosFungos: conservar os esporos em areia, solo ou slica previamente esterilizados

Instituies especializadas em identificar, armazenar e vender culturas de bactrias, fungos e vrus:

ATCC American Type Culture CollectionGerman Collection of MicrorganismsNRRL Culture Collection (EUA)Coleo de Culturas Tropical (Campinas, http://www.cct.org.br)Controle dos microrganismosControle dos Microrganismos pela Ao dos Agentes FsicosEsterilizao: inativao irreversvel dos organismos de um material em suspenso, inclusive as formas esporuladasTemperatura Mtodo mais eficiente Calor Seco promove uma oxidao violenta dos componentes do protoplasmaNo tem muita capacidade de penetraoBaixa eficinciaTemperatura 160 180 CTempo: mnimo 2 horasUsos: vidraria, leos e psControle dos microrganismosCalor mido promove a desnaturao de protenas e dissoluo de lipdeos

Alta capacidade de penetrao, podendo ser utilizado para uma grande variedade de materiais, inclusive biolgicos

Temperatura: 60 CTempo: 1 horaMicrorganismos termfilos: necessrio 100 C por 15minMicrorganismos mais resistentes: 120 C, 1 atm, 20min (autoclave)Controle dos microrganismosPasteurizao aquecimento a 62 C por 30min, seguido de resfriamento brusco.No um processo de esterilizaoUtilizado para interromper certos processos microbiolgicos industriais (leite, cerveja)

Flambagem passar o material diretamente na chama do bico de bunsen

Congelamento lento promove a formao de cristais de gelo, que perfuram a membrana e a parede celular. Alternar congelamento e descongelamentoControle dos microrganismosRadiaesUltravioleta (UV)

Comprimento de onda entre 240 e 280 nm (absorvidas pelos cidos nuclicos)

Lmpadas de mercrio

Ionizantes

Atingem os tomos; so mais eficientes (seringas, agulhas e materiais descartveis)Controle dos microrganismosFiltrao

Filtros com poros capazes de reter microrganismos podem ser usados para remover bactrias e fungos, porm no so eficientes para vrus

Aplicaes: esterilizao de solues termossensveis ou entradas de ambientes onde no podem estar presentes organismos no arControle dos microrganismosVibraes snicas

Destruio de microrganismos em vibraes ultra-snicas (> 200,00 kHz).

Ocorre destruio por lise e extravasamento do contedo celular

Princpio: cavitao gases dissolvidos em lquidos submetidos a tais vibraes microbolhas chocam-se com as paredes microbianas rompendo-as.Controle dos microrganismosControle pela Ao de Agentes Qumicos Classificao: desinfetantes e agentes quimioterpicos

Desinfetantes substncias que agem diretamente sobre estruturas microbianas, causando a morte dos microrganismos.

No matam, necessariamente, todos os microrganismos.Diminuio do nmero dos indesejveis at um certo limiteEstruturas e molculas alvo: membrana citoplasmtica (dissoluo dos lipdeos que a formam) e protenas (enzimticas ou estruturais)Normalmente txicosControle dos microrganismosAgentes Quimioterpicos interferem, em muitos casos, em determinadas vias metablicas

Aplicao: em microrganismos com via metablica sensvel.

Exemplo: sulfanilamida age competindo com o cido p-aminobenzico (metablito essencial para a sntese do cido flico).

Microrganismos incapazes de sintetizar cido flico so resistentes a esse composto.

Sintticos sulfasNaturais antibiticos (penicilina, estreptomicina...)Controle dos microrganismosAgente microbicida: morte do microrganismo

Agente microbiosttico: impede a proliferao dos microrganismos

Terminologia industrial:

Desinfetante qualquer agente qumico empregado num processo microbiolgico para inibir ou matar microrganismos contaminantes indesejveisControle dos microrganismosFatores que influem na atividade do desinfetante:

temperatura, pH, presena de sais, presena de protenas estranhas.Controle dos microrganismosPrincipais grupos:

lcoois: etlico, isoproplico, propilenoglicol, etilenoglicol

Aldedos: frmico (formol), glutrico

Fenis: fenol, cresol, timol, clorocresol, cloroxilenol

Halognios: iodo, cloro, cido hipocloroso, cloraminas, hipocloritoControle dos microrganismosPrincipais grupos:

Metais pesados: sais de mercrio, prata, cobre, zinco

Agentes oxidantes: gua oxigenada, permanganato de potssio

Agentes de superfcie: cloreto de benzalcnio, cloreto de benzetnio, cloreto de cetil-piridineo, clorohexidina

Gases: xido de etileno, xido de propileno, beta-propil-lactona, dixido de cloro, ozona.RefernciaBORZANI, W.; SCHMIDELL, W.; LIMA, U.A. & AQUARONE, E. Biotecnologia Industrial, vol. 1 Fundamentos. Editora Edgard Blcher Ltda, So Paulo, 2001. Captulo 1.