Metabolismo, nutrição e crescimento microbiano

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1 Metabolismo, nutrição e crescimento microbiano

2 Diversidade metabólica Tipo nutricional Fonte energia Fonte carbono Exemplo Fotoautotrófico Luz CO 2 cianobactérias anoxigênicos: bactérias oxigênicos: verde e púrpura Fotoheterotrófico Luz Compostos orgânicos bactérias verde e púrpura não sulfurosas Quimioautotrófico Química CO 2 bactérias oxidativas ferro Quimioheterotrófico Química Compostos orgânicos bactérias, protozoários, fungos

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4 Metabolismo conjunto reações químicas ocorrem célula Conceitos Catabolismo quebra de compostos complexos, reações hidrolíticas e exergônicas (reações catabólicas ou degradativas) Anabolismo construção de compostos complexos, reações de desidratação e endergônicas (reações anabólicas ou biossintéticas)

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7 ATP Adenosine triphosphate Has ribose, adenine, and 3 phosphate groups. Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

8 The Structure of ATP Copyright 2010 Pearson Education, Inc. Figure 2.18

9 ATP Is made by dehydration synthesis Is broken by hydrolysis to liberate useful energy for the cell Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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12 adição de grupo fosfato a um composto químico Fosforilação em nível de substrato ATP gerado quando P é transferido diretamente de um composto Fosforilação oxidativa e - são transferidos de compostos orgânicos para um grupo de carreadores Fotosforilação há conversão de energia luminosa em química (também há uma cadeia de transporte de e - ) Fosforilação

13 The Generation of ATP ATP is generated by the phosphorylation of ADP Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

14 Substrate-Level Phosphorylation Energy from the transfer of a high-energy PO 4 to ADP generates ATP Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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20 Alternatives to Glycolysis Pentose phosphate pathway Uses pentoses and NADPH Operates with glycolysis Entner-Doudoroff pathway Produces NADPH and ATP Does not involve glycolysis Pseudomonas, Rhizobium, Agrobacterium Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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26 A Summary of Respiration Aerobic respiration: The final electron acceptor in the electron transport chain is molecular oxygen (O 2 ). Anaerobic respiration: The final electron acceptor in the electron transport chain is not O 2. Yields less energy than aerobic respiration because only part of the Krebs cycles operates under anaerobic conditions. Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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29 Fermentation Scientific definition: Releases energy from oxidation of organic molecules Does not require oxygen Does not use the Krebs cycle or ETC Uses an organic molecule as the final electron acceptor Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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37 Nutrição microbiana Nutrientes Macronutrientes (essenciais) Micronutrientes (elementos traço) Fatores de crescimento (compostos orgânicos)

38 Carbono Nutrição microbiana Moléculas orgânicas estruturais, fonte energia Quimioheterotróficos usam fontes carbono orgânico Autotróficos usam CO 2 Nitrogênio Aminoácidos e proteínas Maioria bactérias decompõem proteínas Algumas bactérias usam NH 4 + ou NO 3 Algumas poucas bactérias usam N 2 na fixação nitrogênio Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

39 Enxofre Aminoácidos, tiamina e biotina Maioria bactérias decompõem proteínas Algumas bactérias usam SO 4 2 ou H 2 S Fósforo DNA, RNA, ATP e membranas PO 4 3 é uma fonte de fósforo Elementos traço Nutrição microbiana Elementos inorgânicos requeridos em pequenas quantidades Usualmente atuam como cofatores enzimáticos Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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44 Meio de cultura Meio de cultura: nutrientes preparados para crescimento microbiano Estéril: ausência de microrganismos vivos Cultura: microrganismos crescendo no meio de cultura polissacarídeo complexo agente solidificante geralmente não metabolizado pelos microrganismos liquefaz a 100 o C Solidifica a ~40 o C Ágar Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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56 Crescimento microbiano Aumento do número de células, não do tamanho celular Populações Colônias Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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60 Mensurando o crescimento microbiano Métodos diretos Contagem em placa Filtragem NMP Contagem em lâmina Métodos indiretos Turbidimetria Atividade metabólica Massa seca Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

61 Crescimento de populações microbianas

62 Crescimento de populações microbianas

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64 Crescimento de populações microbianas Medindo o crescimento bacteriano (número células) contagem de células totais

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66 Crescimento de populações microbianas Medindo o crescimento bacteriano (número células) unidades formadoras de colônias

67 Diluições seriadas

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70 Crescimento de populações microbianas Medindo o crescimento bacteriano (turbidimetria) concentração algum componente celular

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73 Crescimento de populações microbianas Turbidimetria

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75 Fatores associados ao crescimento microbiano Físicos Temperatura ph Pressão osmótica Químicos Carbono Nitrogênio, enxofre e fósforo (principais) Elementos traço Oxigênio Fatores orgânicos de crescimento Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

76 Fatores associados ao crescimento microbiano Temperatura

77 Fatores associados ao crescimento microbiano

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80 Fatores associados ao crescimento microbiano

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83 Fatores associados ao crescimento microbiano Potencial hidrogeniônico (ph) amplitude para crescimento fungos vs. bactérias lise celular força próton motiva uso de tampões em meios

84 ph Muitas bactérias crescem entre ph 6,5 e 7,5 Bolores e leveduras crescem entre ph 5,0 e 6,0 Acidófilos crescem em ambientes ácidos Alcalifílicos crescem em ambientes altos ph Copyright 2010 Pearson Education, Inc.

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86 Fatores associados ao crescimento microbiano halófilos halotolerantes halófilos extremos osmófilos xerófilos

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