Em formação

Quais nutrientes são mais adequados para o cultivo de E. coli


Estou procurando cultivar E.Coli (em um prato de ágar nutriente) para ser usado em um gramado de E.Coli e gostaria de saber quais nutrientes específicos deveriam ser usados ​​para garantir que o E.Coli cresça de forma otimizada? Quaisquer respostas ou links para recursos relativos são muito apreciados!


Ideal é uma coisa engraçada; depende do que você deseja. A finalidade da bactéria, é provavelmente o aspecto mais importante quando se considera os nutrientes. Existem muitas receitas capazes de cultivar E. coli. O que é ideal ou melhor significa para você e por quê? Seletividade ou diferenciação é um fator? Qual a importância do custo? Seu objetivo é a produção de nível industrial ou apenas testes. Você tem um biorreator? Ou você está procurando por algo de baixa tecnologia ... talvez no food-mart?

Pelo que vale a pena, você pode achar meios de sais mínimos e fermentação em estado sólido interessantes.

Diferentes cepas gostam de diferentes nutrientes, é claro. Portanto, os testes fenotípicos às vezes são úteis para descobrir o que uma cepa não descrita gosta (e não gosta).

Dito isso ... posso oferecer algumas dicas aqui.

"+" para crescimento / utilização; "-" para fraco ou nenhum crescimento / utilização:

E. coli E. coli inativa ** E. coli 0157: H7 Pectina - - - Dextrina ++ ++ - Sacarose - - +++ Glicerol +++ +++ +++ Estaquiose - - - D-Frutose ++ ++ ++ D-Maltose + ++ ++ D-Rafinose + - +++ α-D-Glicose + + + α-D-Lactose + - ++ D-Trehalose ++ +++ +++ D- Galactose ++ +++ +++ L-Fucose +++ +++ +++ L-Ramnose +++ - ++ D-Sorbitol +++ + - D-Manitol + ++ ++ Metil Piruvato ++ + +++ +++ Tween 40 - - -

Gelatina - - - L-Alanina +++ +++ +++ L-Arginina + - - L-Histidina - - - D-Serina +++ +++ - L-Serina +++ +++ +++ Ácido D-Aspártico - - - Ácido L-Aspártico +++ +++ +++

Ácido D-glucorônico +++ +++ +++

Ácido Cítrico - - - Ácido L-Málico +++ +++ +++ Ácido Acético +++ +++ +++ Ácido Acetoacético + + - Ácido L-Lático + - - Ácido Múcico ++ - +++ D -Ácido Málico + +++ +++ Ácido Propiônico ++ ++ +++ Ácido Fórmico + - +

D-Salicina - - - Cloreto de Lítio +++ ++ ++ Butirato de Na +++ +++ +++ pH 5 +++ +++ +++ 8% NaCl ++ + - D-Serina (alto) ++ + - Telurato de potássio + + +++ Na Bromato +/- - ++

E. coli inativa ** é lactose-negativa, não móvel - muitas vezes erroneamente identificada como Shigella


Como sugerido por Chris, o meio LB clássico deve ser adequado. Há uma razão pela qual ele tem sido usado nos últimos 65 anos. Algumas pessoas o complementam com sacarose extra ou cloreto de sódio, mas acho que são meros costumes, e não melhorias comprovadas experimentalmente.

Se você deseja recriar o LB a partir de componentes puros, leia sobre mídia mínima. Eles são uma mistura de glicose, sais de amônio, microelementos e vitaminas. Uma lista bastante longa que não postarei aqui pode ser encontrada em http://structuralbiology.uchc.edu/protocols/pdfs/nmr_sample_preparation.pdf


Canais intra-colônia em E. coli funcionar como um sistema de absorção de nutrientes

A capacidade dos microrganismos de crescerem como assembléias agregadas é conhecida há muitos anos; no entanto, sua estrutura permaneceu amplamente inexplorada em múltiplas escalas espaciais. O desenvolvimento do Mesolens, um sistema óptico que permite imagens simultâneas de bactérias individuais em um campo de visão de 36 mm 2, possibilitou o estudo de bactérias maduras. Escherichia coli arquitetura de biofilme de macro-colônia como nunca antes. O Mesolens permitiu a descoberta de canais intracolônias da ordem de 10 μm de diâmetro, que são parte integrante de E. coli biofilmes de macro-colônia e forma como uma propriedade emergente de crescimento de biofilme. Esses canais têm uma estrutura característica e se reformam após a total desagregação mecânica da colônia. Demonstramos que os canais são capazes de transportar partículas e desempenhar um papel na aquisição e distribuição de nutrientes através do biofilme. Esses canais oferecem potencialmente uma nova rota para a distribuição de agentes de dispersão de drogas antimicrobianas para biofilmes, reduzindo, em última análise, seu impacto na saúde pública e na indústria.


Tipos de programas de alimentação com nutrientes - prós e contras

Conforme discutido em postagens anteriores, existem 12 nutrientes essenciais para as plantas e fertilizar com eles ajudará a otimizar o crescimento. Para a agricultura em grande escala, presume-se que já existam nutrientes contidos no solo e, portanto, uma amostra é enviada a um laboratório para análise e o fertilizante é aplicado com base nos nutrientes deficientes no solo. Para a produção de safras de alto valor, muitas vezes é melhor começar com "uma tela em branco" quase sem nutrientes e, em seguida, ser capaz de adicioná-los artificialmente, controlando assim quando e quanto é dado de um determinado elemento.

Para qualquer um desses sistemas, sempre há o potencial de ter níveis abaixo do ideal de um determinado nutriente. Além disso, um cenário mais provável é ter um nutriente em excesso, o que é um desperdício.

Ao usar todas as substâncias naturais, presume-se que um solo saudável produzirá uma planta saudável e, por sua vez, aqueles que consomem a cultura também serão mais saudáveis.

  • Menos desperdício, pois é uma boa maneira de reciclar alimentos e resíduos de quintal por meio de compostagens.
  • Produzirá solos mais saudáveis ​​com benefícios de longo prazo. Por outro lado, as operações em grande escala dependem do preparo do solo para o controle de ervas daninhas, o que contribui para a erosão do solo.
  • Alguns nutrientes serão bloqueados e indisponíveis para a planta. O fósforo é de longe o maior problema aqui, pois pode levar anos ou décadas para se tornar absorvível pela planta.
  • Utiliza dejetos animais como componente principal. Isso leva à possível contaminação por E. coli e outros patógenos em produtos alimentícios.

Observe que, para a terminologia dos seguintes tipos, é o que é conhecido localmente pelo autor e pode haver outros tipos de nomes em outros locais.

Sistema de uma parte

Este consiste em um componente usado para todo o ciclo vegetativo e um segundo usado para todo o ciclo de floração.

  • Os níveis de nutrientes não podem ser personalizados entre semanas.
  • Contém cálcio junto com fósforo e enxofre. Eles normalmente não são compatíveis e combiná-los é um processo especializado, que aumenta o custo de produção, o que se traduz em um produto mais caro para o consumidor.

Sistema de duas partes

Consiste em um crescimento e uma parte de flor junto com um "comum" que geralmente é nitrato de cálcio. Embora não sejam tão amplamente usados ​​agora, eles eram populares no passado.

Sistema de três partes

Consiste em um Grow, um Bloom e um Micro componente. O Micro contendo nitrato de cálcio e os micronutrientes. É o tipo de programa de alimentação mais comum usado na indústria.

  • Mais envolvido, pois as taxas estão sempre mudando e, portanto, há uma maior probabilidade de erro do usuário.

Sistema de Quatro Partes

Consiste em duas partes usadas em conjunto no crescimento vegetativo e duas partes usadas em conjunto durante a floração.

  • Geralmente é mais uma opção mais cara do que usar uma de três partes.
  • Não projetado para um regimento de alimentação variado, mas em vez disso, as peças são usadas em uma proporção de um para um com a simplicidade em mente.

Para qualquer coisa na vida, tira-se o que se põe e isso certamente é verdade quando se trata de cultivo de plantas. Para alguém que é inexperiente ou apenas deseja crescer casualmente, um programa de alimentação simples será suficiente, mas para o produtor que deseja maximizar o potencial de produção, um programa de alimentação mais avançado é essencial.

Bio:
Loren, o Diretor de Tecnologia de Fertilizantes da Future Harvest, cresceu em uma fazenda mista de grãos e gado em North West Saskatchewan. Ele passou a estudar biotecnologia e trabalhou em agrociências em Saskatoon por vários anos antes de passar para a Future Harvest e a indústria de alimentos para plantas hidropônicas. Começando na produção de fertilizantes, seu foco agora está em formulações de fertilizantes e assuntos regulatórios. Suas áreas de especialização incluem: agronomia, química analítica, cultura de tecidos de plantas, melhoramento de plantas, biologia molecular e nutrição de plantas. Fora do trabalho, Loren coleciona camisetas de shows vintage e é um cervejeiro amador especializado em estilos de cerveja históricos e menos conhecidos.


Quais nutrientes são mais adequados para o cultivo de E. coli - Biologia


Introdução

Este Relatório de Aplicação é parte de uma série que documenta o crescimento da cultura no BioFlo 110. Com recipientes e módulos de controle apropriados, o BioFlo 110 pode ser usado para cultivar células de mamíferos, células de plantas, células de insetos, leveduras e bactérias de maneira eficiente.

Para este relatório, um Kit de Fermentação Avançada BioFlo 110 de 7,5 L, NBS Catalog Number M1273-1125 foi usado pela primeira vez para uma fermentação de lote alimentado de E. coli.

Em seguida, um controlador de mistura de gás BioFlo 110, M1273-3104, foi adicionado e a fermentação repetida com suplementação de oxigênio do gás de dispersão. Esta segunda cultura, descrita no APÊNDICE, atingiu um peso celular seco muito alto de 57,2 g / L. Nenhuma das execuções foi totalmente otimizada, mas as descrições de procedimentos e materiais, bem como a discussão de dados, serão úteis para operadores de fermentadores semelhantes.

Navio
O Kit de Fermentação Avançada BioFlo 110 utilizado para este trabalho foi equipado com um tanque de fermentação termofixado de 7,5 L com um volume nominal de trabalho de 5,7 L. Todos os tanques de fermentação BioFlo 110 são configurados com uma inserção de aço inoxidável de 4 defletores, impulsores de agitação Rushton duplos e um sistema de agitação de acionamento direto de alta velocidade com vedação facial mecânica. Sondas de oxigênio dissolvido e pH (Mettler-Toledo) também estão incluídas com esses fermentadores. Esperamos resultados semelhantes de tanques de fermentação BioFlo 110 de 1 a 14 L em volume e em configurações de manta térmica e de manta d'água.

Sistema de controle
Os quatro módulos de controle incluídos no Kit de Fermentação Avançada foram usados ​​para a primeira execução. (Veja o gráfico)

Itens Pequenos
Garrafas de adição de líquido (3), cabos, tubos, braçadeiras e outros itens pequenos foram fornecidos com o fermentador BioFlo 110.


Materiais e métodos

Inóculo
O inóculo foi preparado usando caldo LB a uma concentração de 25 g / L como meio do frasco de agitação. O inóculo foi cultivado durante a noite a 28 ° C em um agitador rotativo (modelo NBS G25) a 240 rpm. A DO 600 nm era de 5,50 no momento da inoculação. O volume do inoculo foi de 5% do volume de trabalho de 5 L, ou 250 ml.

Médio
Quatro litros e meio de meio E. coli K12 foram preparados e despejados no recipiente para uma corrida de 5L. Meio litro do volume do vaso foi reservado para os componentes, incluindo o inóculo, a serem adicionados após a esterilização.

Composição inicial do meio:
Fosfato de potássio monobásico (anidro). . .2 g / L
Fosfato de potássio dibásico (anidro). . . . . .3 g / L
Fosfato de amônio dibásico (anidro) ... . . 5 g / L
Tastone 900AG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 g / L
Breox FMT 30 (International Specialty Chemicals,
Southampton, Reino Unido). (agente anti-espuma). . ... . . . . 0,35-0,4 ml / L

Depois de autoclavar e resfriar o recipiente, adicionamos:

Glicose,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . 0,25 g / L
(50 ml / L de solução de glicose estéril a 50%)
Sulfato de magnésio heptahidratado. . . . . . . . . 0,5 g / L
Tiamina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1 mg / L
Solução de traços de metais K12 (1). . . . . . . . . . . 0,5 ml / L

Pontos de ajuste de controle
Os pontos de ajuste foram inseridos no controlador antes da inoculação e, exceto para o OD que permaneceu alto, o recipiente foi autorizado a se equilibrar antes da inoculação.

Temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... .37C
pH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .7.0
Oxigênio dissolvido . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,35%
Agitação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ... .300-1200 rpm
(responde automaticamente à demanda de oxigênio)

Controle de oxigênio dissolvido (DO)
A sonda DO foi calibrada a 0% (obtido ao desconectar brevemente o cabo) e a 100% (obtido com agitação de 1.200 rpm e fluxo de ar de 5L / M [1 vvm]). Após a calibração, o DO permaneceu em aproximadamente 100% até a inoculação.

Uma cascata de agitação foi selecionada no controlador para manter o OD no ponto de ajuste por meio do ajuste automático da velocidade de agitação. Uma cascata de agitação aumenta a velocidade de agitação com o aumento da demanda de oxigênio. Para configurar a cascata, usamos o display de controle DO e o teclado na PCU para selecionar:

Cascade:. . . . . . . . . .Agit
RPM mínimo:. . . ..300
RPM máximo:. . . .1.200

Observe que 1200 rpm é um máximo alto e poderia levar à geração excessiva de espuma, não fosse a presença de agente antiespumante na mídia. Observe também que o controle mais suave ocorre quando a rotação máxima é limitada a cerca de 3 vezes a rotação mínima. Portanto, usar 900 rpm como o máximo de agitação teria permitido um controle mais rígido e o uso de menos antiespumante no meio. A compensação é a redução da taxa de transferência de oxigênio, com densidade celular final possivelmente mais baixa.

Controle de PH
Usamos base líquida para manter o pH no ponto de ajuste, contando com a cultura produtora de ácido para diminuir o pH, se necessário. Os parâmetros de controle de pH foram:

Base. . . . . . . . . . . ... . Hidróxido de sódio, solução a 10%
Bombear . . . . . . . . . . ... .Bomba 1 do Módulo de 4 bombas
Tubulação de transferência. . . . . Tubo de silicone de diâmetro estreito, conforme fornecido
Entrada do navio. . . . . . . . .Adaptador da triporta na placa frontal da embarcação.
Calibração da sonda. . . Buffers .4.0 e 7.0

Configuração do controlador:
1) Bomba 1 conectada à tomada "BASE" do Controlador de energia
2) Seleções de controle de pH: Multiplicador = 50%
Banda morta = 0
Valores PID: padrões de fábrica


Resultados e discussão
Os gráficos de tendência de DO e agitação revelam o histórico de fermentação. A Figura 1 mostra que o OD diminuiu rapidamente para o ponto de ajuste de 35% durante a primeira hora. A Figura 2 mostra o estágio inicial com mais clareza. Uma vez que o ponto de ajuste DO foi alcançado, a cascata de controle variou a velocidade de agitação para atender à crescente demanda de oxigênio.

A agitação atingiu o limite predefinido de 1.200 rpm no Tempo de Fermentação Decorrido (EFT) 3,75 horas. O crescimento adicional da cultura durante as 3/4 horas seguintes resultou na diminuição do oxigênio dissolvido até bem abaixo do ponto de ajuste.

Um declínio na agitação e aumento no oxigênio dissolvido começou em EFT 4,5 horas, indicando uma demanda reduzida de oxigênio. Isso foi pelo menos parcialmente devido ao esgotamento da fonte de carbono. Cem gramas de glicose foram adicionados (200 ml de uma solução a 50%) em EFT 4,75 horas, o que desacelerou o declínio na agitação, mas não restaurou o crescimento exponencial, sugerindo que outros fatores eram limitantes.

As Figuras 5 e 6 mostram OD600nm e peso de célula seca (DCW) crescentes desde o momento da inoculação até EFT 4,5-5 horas, consistente com os gráficos DO. Esta corrida entrou na fase de crescimento exponencial após a inoculação. A fase de latência curta ou inexistente resulta do vigor do inóculo e do ambiente de crescimento estimulante dentro do vaso.

O OD600nm e DCW da cultura foram razoavelmente estáveis ​​nas últimas 3 horas da execução. A corrida foi conduzida por um total de 8 horas. Obtiveram-se uma DO final de 26,0 e uma DCW final de 10,3 g / L.

O gráfico de tendência de pH na Figura 3 mostra um declínio inicial de um valor ligeiramente alto em direção ao ponto de ajuste de 7,0. O ligeiro undershoot para 6,95 é o comportamento de controle normal.


Aprimoramentos
1. A privação de DO por um período prolongado resultou na perda do vigor da cultura. A suplementação de oxigênio do sparge foi investigada e descrita no apêndice.

2. Implementar um programa de alimentação automatizado por meio do software BioCommand Plus, NBS Catalog Number M1291-0000, teria realizado uma adição mais oportuna de nutriente, possivelmente aumentando a densidade celular final.


Conclusão
O crescimento de E. coli no BioFlo 110 foi bem-sucedido. Uma densidade de cultura de 57,2 g / L DCW foi alcançada em oito horas usando a suplementação de oxigênio do gás de espalhamento (ver APÊNDICE), e 10,3g / L DCW em oito horas foi obtido sem suplementação de oxigênio. Nenhuma das execuções foi otimizada para os pontos de ajuste do controlador. Um meio ligeiramente modificado foi usado para produzir um peso celular seco de 57,2 g / L. O fermentador BioFlo 110 é adequado para o trabalho com E. coli.


APÊNDICE:
Efeito do controlador da mistura de gás e da suplementação de oxigênio

Uma segunda execução de lote alimentado foi realizada, usando o controlador B ioFlo 110 Gas Mix para demonstrar o impacto da suplementação de oxigênio no peso celular seco final. Um meio ligeiramente modificado foi usado, e o esquema de alimentação foi aumentado em antecipação aos efeitos da suplementação de oxigênio.

Controle de oxigênio dissolvido (DO)
Cascade:. . . . .Agitação e oxigênio
A cascata primeiro aumentou a agitação e, em seguida, adicionou gás oxigênio conforme necessário para manter o OD no ponto de ajuste.

(1) Solução de traços de metais K12 consiste em: cloreto de sódio 5 g / L, sulfato de zinco heptahidratado 1 g / L, cloreto de manganês tetrahidratado 4 g / L, cloreto férrico hexa-hidratado 4,75 g / L, sulfato cúprico pentahidratado 0,4 g / L, ácido bórico 0,575 g / L, sódio molibdato di-hidratado 0,5 g / L e ácido sulfúrico 6N 12,5 ml / L. Observe que a quantidade de ácido sulfúrico pode variar conforme necessário para dissolver os outros componentes adequadamente, o intervalo usual é entre 8 20 ml / L.

Fonte:


Página: Todos 1 2 3 4 5 6
Tecnologia de biologia relacionada:


Nutrição Microbiana

Para obter energia e construir novos componentes celulares, os organismos devem ter um suprimento de matérias-primas ou nutrientes.

Nutrientes são substâncias usadas na biossíntese e produção de energia e, portanto, são necessárias para o crescimento microbiano. Este capítulo descreve as necessidades nutricionais dos microrganismos, como os nutrientes são adquiridos e o cultivo dos microrganismos.

Fatores ambientais como temperatura, níveis de oxigênio e concentração osmótica do meio são essenciais para o cultivo bem-sucedido de microrganismos. Esses tópicos são discutidos no capítulo 6, após uma introdução ao crescimento microbiano.

As necessidades comuns de nutrientes de microorganismos

A análise da composição da célula microbiana mostra que mais de 95% do peso seco da célula é composto de alguns elementos principais: carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e ferro. Estes são chamados macroelementos ou macronutrientes porque são necessários aos microrganismos em quantidades relativamente grandes. Os primeiros seis (C, O, H, N, S e P) são componentes de carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. Os quatro macroelementos restantes existem na célula como cátions e desempenham uma variedade de funções.

Por exemplo, o potássio (K +) é necessário para a atividade de várias enzimas, incluindo algumas das envolvidas na síntese de proteínas. O cálcio (Ca 2+), entre outras funções, contribui para a resistência ao calor dos endosporos bacterianos. O magnésio (Mg 2+) atua como cofator para muitas enzimas, complexas com ATP e estabiliza ribossomos e membranas celulares. O ferro (Fe 2+ e Fe 3+) é uma parte dos citocromos e um cofator para enzimas e proteínas transportadoras de elétrons.

Todos os organismos, incluindo microorganismos, requerem vários micronutrientes ou Vestigios além de macroelementos.Os micronutrientes & # 8212manganês, zinco, cobalto, molibdênio, níquel e cobre & # 8212 são necessários para a maioria das células. No entanto, as células requerem quantidades tão pequenas que os contaminantes na água, vidraria e componentes regulares da mídia geralmente são adequados para o crescimento. Portanto, é muito difícil demonstrar uma necessidade de micronutrientes.

Na natureza, os micronutrientes são onipresentes e provavelmente não limitam o crescimento. Os micronutrientes são normalmente parte de enzimas e cofatores e auxiliam na catálise de reações e na manutenção da estrutura proteica. Por exemplo, o zinco (Zn 2+) está presente no sítio ativo de algumas enzimas, mas também está envolvido na associação de subunidades regulatórias e catalíticas em E. coli aspartato carbamoiltransferase. O manganês (Mn 2+) auxilia muitas enzimas que catalisam a transferência de grupos fosfato. O molibdênio (Mo 2+) é necessário para a fixação de nitrogênio e o cobalto (Co 2+) é um componente da vitamina B12.

Além dos macroelementos e oligoelementos comuns, os microrganismos podem ter requisitos particulares que refletem a natureza especial de sua morfologia ou ambiente. Diatomáceas (Vejo figura 26.6c, d) precisa de ácido silícico (H4SiO4) para construir suas belas paredes celulares de sílica [(SiO2) n]. Embora a maioria das bactérias não exija grandes quantidades de sódio, muitas bactérias que crescem em lagos salinos e oceanos dependem da presença de altas concentrações de íon sódio (Na +).

Por fim, deve-se enfatizar que os microrganismos requerem uma mistura balanceada de nutrientes. Se um nutriente essencial estiver em falta, o crescimento microbiano será limitado, independentemente das concentrações de outros nutrientes.

Requisitos para carbono, hidrogênio e oxigênio

Os requisitos de carbono, hidrogênio e oxigênio geralmente são satisfeitos juntos. O carbono é necessário para o esqueleto ou espinha dorsal de todas as moléculas orgânicas, e as moléculas que servem como fontes de carbono normalmente também contribuem com átomos de oxigênio e hidrogênio. Eles são a fonte de todos os três elementos. Como esses nutrientes orgânicos quase sempre são reduzidos e têm elétrons que podem doar para outras moléculas, eles também podem servir como fontes de energia.

Na verdade, quanto mais reduzidas as moléculas orgânicas, maior seu conteúdo de energia (por exemplo, os lipídios têm um conteúdo de energia mais alto do que os carboidratos).

Isso porque, como veremos mais adiante, as transferências de elétrons liberam energia quando os elétrons passam de doadores reduzidos com potenciais de redução mais negativos para aceitadores de elétrons oxidados com potenciais mais positivos. Assim, as fontes de carbono freqüentemente também servem como fontes de energia, embora não seja necessário.

Uma importante fonte de carbono que não fornece hidrogênio ou energia é o dióxido de carbono (CO2) Isso ocorre porque CO2 é oxidado e não tem hidrogênio. Provavelmente todos os microrganismos podem consertar CO2& # 8212 isto é, reduzi-lo e incorporá-lo em moléculas orgânicas.

No entanto, por definição, apenas autótrofos pode usar CO2 como sua única ou principal fonte de carbono. Muitos microrganismos são autotróficos e muitos deles realizam a fotossíntese e usam a luz como fonte de energia. Alguns autótrofos oxidam moléculas inorgânicas e derivam energia de transferências de elétrons.

A redução de CO2 é um processo com alto custo de energia. Assim, muitos microrganismos não podem usar CO2 como única fonte de carbono, mas deve contar com a presença de moléculas mais reduzidas e complexas, como a glicose, para fornecer carbono. Organismos que usam moléculas orgânicas pré-formadas reduzidas como fontes de carbono são heterotróficos (essas moléculas pré-formadas normalmente vêm de outros organismos). Como mencionado anteriormente, a maioria dos heterótrofos usa compostos orgânicos reduzidos como fontes de carbono e energia.

Por exemplo, a via glicolítica produz esqueletos de carbono para uso na biossíntese e também libera energia como ATP e NADH. A característica nutricional mais notável dos microrganismos é sua extraordinária flexibilidade com respeito às fontes de carbono. Experimentos de laboratório indicam que não existe uma molécula orgânica de ocorrência natural que não possa ser usada por algum microrganismo.

Os actinomicetos degradam o álcool amílico, a parafina e até a borracha. Algumas bactérias parecem ser capazes de empregar quase qualquer coisa como fonte de carbono, por exemplo, Burkholderia cepacia pode usar mais de 100 compostos de carbono diferentes. Em contraste com esses onívoros bacterianos, algumas bactérias são extremamente fastidiosas e catabolizam apenas alguns compostos de carbono. As culturas de bactérias metilotróficas metabolizam metano, metanol, monóxido de carbono, ácido fórmico e moléculas de um carbono relacionadas. Membros parasitas do gênero Leptospira use apenas ácidos graxos de cadeia longa como sua principal fonte de carbono e energia.

Parece que, em ambientes naturais, populações complexas de microrganismos freqüentemente metabolizam até mesmo substâncias de fabricação humana relativamente indigestíveis, como pesticidas. As moléculas indigestíveis às vezes são oxidadas e degradadas na presença de um nutriente promotor de crescimento que é metabolizado ao mesmo tempo, um processo denominado co-metabolismo. Os produtos desse processo de degradação podem então ser usados ​​como nutrientes por outros microorganismos.

Tipos nutricionais de microorganismos

Além da necessidade de carbono, hidrogênio e oxigênio, todos os organismos precisam de fontes de energia e elétrons para que o crescimento aconteça.

Os microrganismos podem ser agrupados em classes nutricionais com base em como eles satisfazem todos esses requisitos (tabela 5.1) Já vimos que os microrganismos podem ser classificados como heterótrofos ou autótrofos com respeito à sua fonte preferida de carbono. Existem apenas duas fontes de energia disponíveis para os organismos: (1) energia da luz e (2) a energia derivada da oxidação de moléculas orgânicas ou inorgânicas.

Fototróficos use a luz como fonte de energia quimiotróficos obter energia da oxidação de compostos químicos (orgânicos ou inorgânicos). Os microrganismos também possuem apenas duas fontes de elétrons. Litotróficos (ou seja, & # 8220 comedores de rocha & # 8221) usam substâncias inorgânicas reduzidas como sua fonte de elétrons, enquanto organotróficos extrair elétrons de compostos orgânicos.

Apesar da grande diversidade metabólica observada em microrganismos, a maioria pode ser colocada em uma das quatro classes nutricionais com base em suas fontes primárias de carbono, energia e elétrons (tabela 5.2).

A grande maioria dos microrganismos até agora estudados são autotróficos fotolitotróficos ou heterotróficos quimioorganotróficos.

Autotróficos fotolitotróficos (frequentemente chamado fotoautotrofos ou fotolitoautotróficos) usam energia luminosa e têm CO2 como sua fonte de carbono. Algas eucarióticas e cianobactérias empregam água como doador de elétrons e liberam oxigênio. Bactérias sulfurosas roxas e verdes não podem oxidar água, mas extraem elétrons de doadores inorgânicos como hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e enxofre elementar.

Heterotróficos quimioorganotróficos (frequentemente chamado quimioheterotróficos, chemoorganoheterotrophs, ou mesmo heterotrophs) usam compostos orgânicos como fontes de energia, hidrogênio, elétrons e carbono. Freqüentemente, o mesmo nutriente orgânico satisfaz todos esses requisitos. Deve-se notar que essencialmente todos os microrganismos patogênicos são quimioheterotróficos.

As outras duas classes nutricionais têm menos microrganismos, mas geralmente são muito importantes ecologicamente. Algumas bactérias roxas e verdes são fotossintéticas e usam matéria orgânica como seu doador de elétrons e fonte de carbono. Esses heterotróficos fotoorganotróficos (fotoorganoheterotróficos) são habitantes comuns de lagos e riachos poluídos. Algumas dessas bactérias também podem crescer como fotoautótrofos com o hidrogênio molecular como doador de elétrons. O quarto grupo, o autotróficos quimiolitotróficos (quimiolitoautotróficos), oxida compostos inorgânicos reduzidos, como ferro, nitrogênio ou moléculas de enxofre para derivar energia e elétrons para a biossíntese. O dióxido de carbono é a fonte de carbono. Alguns quimiolitotróficos podem derivar seu carbono de fontes orgânicas e, portanto, são heterotróficos.

Os quimiolitotróficos contribuem grandemente para as transformações químicas dos elementos (por exemplo, a conversão de amônia em nitrato ou enxofre em sulfato) que ocorrem continuamente no ecossistema.

Embora uma determinada espécie geralmente pertença a apenas uma das quatro classes nutricionais, algumas apresentam grande flexibilidade metabólica e alteram seus padrões metabólicos em resposta às mudanças ambientais. Por exemplo, muitas bactérias roxas sem enxofre agem como heterotróficas fotoorganotróficas na ausência de oxigênio, mas oxidam moléculas orgânicas e funcionam quimiotroficamente em níveis normais de oxigênio. Quando o oxigênio está baixo, a fotossíntese e o metabolismo oxidativo podem funcionar simultaneamente.

Outro exemplo é fornecido por bactérias como Beggiatoa que dependem de fontes de energia inorgânicas e orgânicas ou às vezes CO2) fontes de carbono. Esses micróbios às vezes são chamados mixotrófico porque combinam processos metabólicos quimiolitoautotróficos e heterotróficos.

Esse tipo de flexibilidade parece complexo e confuso, mas dá ao seu possuidor uma vantagem definitiva se as condições ambientais mudarem com frequência.

Requisitos para nitrogênio, fósforo e enxofre

Para crescer, um microrganismo deve ser capaz de incorporar grandes quantidades de nitrogênio, fósforo e enxofre. Embora esses elementos possam ser adquiridos dos mesmos nutrientes que fornecem carbono, os microrganismos geralmente empregam também fontes inorgânicas.

O nitrogênio é necessário para a síntese de aminoácidos, purinas, pirimidinas, alguns carboidratos e lipídios, cofatores enzimáticos e outras substâncias. Muitos microrganismos podem usar o nitrogênio nos aminoácidos, e a amônia geralmente é incorporada diretamente por meio da ação de enzimas como glutamato desidrogenase ou glutamina sintetase e glutamato sintase. A maioria dos fototróficos e muitos microrganismos não fotossintéticos reduzem o nitrato a amônia e incorporam a amônia na redução do nitrato assimilatório. Uma variedade de bactérias (por exemplo, muitas cianobactérias e a bactéria simbiótica Rhizobium) pode reduzir e assimilar o nitrogênio atmosférico usando o sistema nitrogenase.

O fósforo está presente em ácidos nucléicos, fosfolipídios, nucleotídeos como o ATP, vários cofatores, algumas proteínas e outros componentes celulares. Quase todos os microrganismos usam fosfato inorgânico como fonte de fósforo e o incorporam diretamente.

Na verdade, os baixos níveis de fosfato limitam o crescimento microbiano em muitos ambientes aquáticos. Captação de fosfato por E. coli foi intensamente estudado. Esta bactéria pode usar fosfato orgânico e inorgânico. Alguns organofosforados, como hexose 6-fosfatos, podem ser captados diretamente pelas proteínas de transporte.

Outros organofosforados são frequentemente hidrolisados ​​no periplasma pela enzima fosfatase alcalina para produzir fosfato inorgânico, que então é transportado através da membrana plasmática.

Quando o fosfato inorgânico está fora da bactéria, ele atravessa a membrana externa pelo uso de um canal de proteína porina. Um dos dois sistemas de transporte subsequentemente move o fosfato através da membrana plasmática. Em altas concentrações de fosfato, o transporte provavelmente se deve ao sistema Pit. Quando as concentrações de fosfato são baixas, o PST, (phosfato-sespecífico ttransporte) é mais importante. O sistema PST possui maior afinidade para o fosfato, pois é um transportador ABC e utiliza uma proteína de ligação periplasmática.

O enxofre é necessário para a síntese de substâncias como os aminoácidos cisteína e metionina, alguns carboidratos, biotina e tiamina. A maioria dos microrganismos usa sulfato como fonte de enxofre e o reduz por redução assimilatória de sulfato, alguns requerem uma forma reduzida de enxofre, como a cisteína.

Fatores de crescimento de microorganismo

Os microrganismos freqüentemente crescem e se reproduzem quando minerais e fontes de energia, carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre são fornecidos. Esses organismos possuem as enzimas e as vias necessárias para sintetizar todos os componentes celulares necessários ao seu bem-estar.

Muitos microrganismos, por outro lado, não possuem uma ou mais enzimas essenciais. Portanto, eles não podem fabricar todos os constituintes indispensáveis, mas devem obtê-los ou seus precursores do meio ambiente. Os compostos orgânicos necessários porque são componentes celulares essenciais ou precursores de tais componentes e não podem ser sintetizados pelo organismo são chamados de fatores de crescimento.

Existem três classes principais de fatores de crescimento: (1) aminoácidos, (2) purinas e pirimidinas e (3) vitaminas. Os aminoácidos são necessários para a síntese de proteínas, purinas e pirimidinas para a síntese de ácidos nucléicos. As vitaminas são pequenas moléculas orgânicas que geralmente constituem todos ou parte dos cofatores enzimáticos e apenas quantidades muito pequenas sustentam o crescimento.

As funções das vitaminas selecionadas e exemplos de microrganismos que as requerem são apresentadas na tabela 5.3. Alguns microrganismos requerem muitas vitaminas, por exemplo, Enterococcus faecalis precisa de oito vitaminas diferentes para o crescimento. Outros fatores de crescimento também são observados heme (da hemoglobina ou citocromos) é necessário por Haemophilus influenzae, e alguns micoplasmas precisam de colesterol.

O conhecimento dos requisitos específicos do fator de crescimento de muitos microrganismos torna possível os ensaios quantitativos de resposta ao crescimento para uma variedade de substâncias. Por exemplo, espécies do gênero bacteriano Lactobacillus e Estreptococo pode ser usado em ensaios microbiológicos da maioria das vitaminas e aminoácidos.

A bactéria apropriada é cultivada em uma série de recipientes de cultura, cada um contendo meio com uma quantidade em excesso de todos os componentes necessários, exceto o fator de crescimento a ser testado. Uma quantidade diferente de fator de crescimento é adicionada a cada vaso. A curva padrão é preparada traçando a quantidade ou concentração do fator de crescimento em relação à extensão total do crescimento bacteriano.

Idealmente, a quantidade de crescimento resultante é diretamente proporcional à quantidade de fator de crescimento presente se a concentração do fator de crescimento dobra, a extensão final do crescimento bacteriano dobra. A quantidade do fator de crescimento em uma amostra de teste é determinada comparando a extensão do crescimento causado pela amostra desconhecida com aquela resultante dos padrões. Os ensaios microbiológicos são específicos, sensíveis e simples. Ainda são usados ​​na dosagem de substâncias como vitamina B12 e biotina, apesar dos avanços nas técnicas de ensaios químicos.

A observação de que muitos microrganismos podem sintetizar grandes quantidades de vitaminas levou ao seu uso na indústria. Várias vitaminas solúveis em água e solúveis em gordura são produzidas parcial ou totalmente por meio de fermentações industriais. Bons exemplos dessas vitaminas e dos microrganismos que as sintetizam são a riboflavina (Clostridium, Candida, Ashbya, Eremotecium), coenzima A (Brevibacterium), vitamina b12 (Streptomyces, Propionibacterium)

Captação de nutrientes pela célula

O primeiro passo no uso de nutrientes é a absorção dos nutrientes necessários pela célula microbiana. Os mecanismos de captação devem ser específicos & # 8212, ou seja, as substâncias necessárias, e não outras, devem ser adquiridas. Não adianta nada a célula absorver uma substância que ela não pode usar. Como os microrganismos freqüentemente vivem em habitats pobres em nutrientes, eles devem ser capazes de transportar nutrientes de soluções diluídas para a célula contra um gradiente de concentração. Finalmente, as moléculas de nutrientes devem passar por uma membrana plasmática seletivamente permeável que não permitirá a passagem livre da maioria das substâncias. Tendo em vista a enorme variedade de nutrientes e a complexidade da tarefa, não é surpreendente que os microrganismos utilizem diversos mecanismos de transporte diferentes.

Os mais importantes são a difusão facilitada, o transporte ativo e a translocação em grupo. Os microrganismos eucarióticos não parecem empregar translocação em grupo, mas absorvem nutrientes pelo processo de endocitose.

Difusão facilitada na célula

Algumas substâncias, como o glicerol, podem atravessar a membrana plasmática por difusão passiva. A difusão passiva, muitas vezes chamada simplesmente de difusão, é o processo no qual as moléculas se movem de uma região de maior concentração para uma de menor concentração devido à agitação térmica aleatória. A taxa de difusão passiva depende do tamanho do gradiente de concentração entre o exterior e o interior de uma célula (figura 5.1). Um gradiente de concentração bastante grande é necessário para a absorção adequada de nutrientes por difusão passiva (ou seja, a concentração de nutrientes externos deve ser alta), e a taxa de absorção diminui à medida que mais nutrientes são adquiridos, a menos que sejam usados ​​imediatamente. Moléculas muito pequenas, como H2O, O2, e companhia2 frequentemente se movem através das membranas por difusão passiva. Moléculas maiores, íons e substâncias polares não atravessam as membranas por difusão passiva ou simples.

A taxa de difusão através das membranas seletivamente permeáveis ​​é bastante aumentada pelo uso de proteínas transportadoras, às vezes chamadas de permeases, que estão embutidas na membrana plasmática.

Como um portador auxilia no processo de difusão, ele é chamado de difusão facilitada. A taxa de difusão facilitada aumenta com o gradiente de concentração muito mais rapidamente e em concentrações mais baixas da molécula de difusão do que a difusão passiva (figura 5.1). Observe que a taxa de difusão se estabiliza ou atinge um patamar acima de um valor de gradiente específico porque o transportador está saturado & # 8212, ou seja, a proteína transportadora está se ligando e transportando o máximo possível de moléculas de soluto. A curva resultante se assemelha a uma curva enzima-substrato e é diferente da resposta linear observada com a difusão passiva.

As proteínas transportadoras também se assemelham às enzimas em sua especificidade para a substância a ser transportada. Cada transportador é seletivo e transportará apenas solutos intimamente relacionados. Embora uma proteína transportadora esteja envolvida, a difusão facilitada é verdadeiramente difusão. Um gradiente de concentração que atravessa a membrana impulsiona o movimento das moléculas, e nenhuma entrada de energia metabólica é necessária. Se o gradiente de concentração desaparecer, o movimento líquido para dentro cessa.

O gradiente pode ser mantido transformando o nutriente transportado em outro composto ou movendo-o para outro compartimento membranoso nos eucariotos. Curiosamente, alguns desses transportadores estão relacionados à principal proteína intrínseca das lentes oculares de mamíferos e, portanto, pertencem à família de proteínas MIP. Os dois canais MIP mais difundidos nas bactérias são as aquaporinas que transportam água e facilitadores de glicerol, que auxiliam na difusão do glicerol.

Embora muito trabalho tenha sido feito sobre o mecanismo de difusão facilitada, o processo ainda não foi completamente compreendido.

Parece que o complexo da proteína transportadora atravessa a membrana (figura 5.2). Depois que a molécula de soluto se liga ao exterior, o transportador pode alterar a conformação e liberar a molécula no interior da célula. O transportador posteriormente mudaria de volta para sua forma original e estaria pronto para pegar outra molécula. O efeito líquido é que uma molécula insolúvel em lipídios pode entrar na célula em resposta ao seu gradiente de concentração. Lembre-se de que o mecanismo é impulsionado por gradientes de concentração e, portanto, é reversível.

Se a concentração do soluto & # 8217s for maior dentro da célula, ele se moverá para fora. Como a célula metaboliza nutrientes ao entrar, o influxo é favorecido.

A difusão facilitada não parece ser importante em procariotos porque as concentrações de nutrientes frequentemente são mais baixas fora da célula, de modo que a difusão facilitada não pode ser usada na absorção.

O glicerol é transportado por difusão facilitada em E. coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas, Bacillus, e muitas outras bactérias.

O processo é muito mais proeminente em células eucarióticas, onde é usado para transportar uma variedade de açúcares e aminoácidos.

Transporte ativo na célula

Embora os transportadores de difusão facilitada possam mover com eficiência as moléculas para o interior quando a concentração de soluto é maior no exterior da célula, eles não podem absorver solutos que já estão mais concentrados dentro da célula (isto é, contra um gradiente de concentração). Os microrganismos freqüentemente vivem em habitats caracterizados por fontes de nutrientes muito diluídas e, para florescer, eles devem ser capazes de transportar e concentrar esses nutrientes. Assim, os mecanismos de difusão facilitados nem sempre são adequados e outras abordagens devem ser utilizadas. Os dois processos de transporte mais importantes em tais situações são o transporte ativo e a translocação de grupo, ambos processos dependentes de energia.

O transporte ativo é o transporte de moléculas de soluto para concentrações mais altas, ou contra um gradiente de concentração, com o uso de entrada de energia metabólica. Como o transporte ativo envolve a atividade carreadora de proteína, ele se assemelha à difusão facilitada em alguns aspectos.

As proteínas transportadoras ou permeases ligam solutos particulares com grande especificidade para as moléculas transportadas. Moléculas de soluto semelhantes podem competir pela mesma proteína transportadora tanto na difusão facilitada quanto no transporte ativo. O transporte ativo também é caracterizado pelo efeito de saturação do portador em altas concentrações de soluto (figura 5.1).

No entanto, o transporte ativo difere da difusão facilitada no uso da energia metabólica e na capacidade de concentrar substâncias. Os inibidores metabólicos que bloqueiam a produção de energia inibem o transporte ativo, mas não afetam a difusão facilitada (pelo menos por um curto período).

Sistemas de transporte de proteínas de ligação ou ligação de ATP ctransportadores de assette (transportadores ABC) são ativos em bactérias, arquéias e eucariotos. Normalmente, esses transportadores consistem em dois domínios hidrofóbicos que abrangem a membrana, associados em suas superfícies citoplasmáticas com dois domínios de ligação a nucleotídeos (figura 5.3). Os domínios que abrangem a membrana formam um poro na membrana e os domínios de ligação aos nucleotídeos se ligam e hidrolisam ATP para conduzir a absorção. Os transportadores ABC empregam proteínas especiais de ligação ao substrato, que estão localizadas no espaço periplasmático de bactérias gram-negativas (veja a figura 3.23) ou estão ligados a lipídios da membrana na face externa da membrana plasmática gram-positiva.

Essas proteínas de ligação, que também podem participar da quimiotaxia, ligam-se à molécula a ser transportada e, em seguida, interagem com as proteínas de transporte de membrana para mover a molécula de soluto para dentro da célula. E. coli transporta uma variedade de açúcares (arabinose, maltose, galactose, ribose) e aminoácidos (glutamato, histidina, leucina) por este mecanismo.

As substâncias que entram nas bactérias gram-negativas devem passar pela membrana externa antes que os transportadores ABC e outros sistemas de transporte ativos possam agir. Existem várias maneiras de fazer isso. Quando a substância é pequena, uma proteína porina generalizada, como OmpF, pode ser usada. Moléculas maiores requerem porinas especializadas.

Em alguns casos (por exemplo, para absorção de ferro e vitamina B12), receptores e transportadores especializados de membrana externa de alta afinidade são usados. Deve-se notar que os transportadores ABC eucarióticos às vezes são de grande importância médica. Algumas células tumorais bombeiam drogas usando esses transportadores. A fibrose cística resulta de uma mutação que inativa um transportador ABC que atua como um canal de íon cloreto nos pulmões.

As bactérias também usam gradientes de prótons gerados durante o transporte de elétrons para conduzir o transporte ativo. As proteínas de transporte de membrana responsáveis ​​por este processo carecem de proteínas especiais de ligação de soluto periplasmático. A permease de lactose de E. coli é um exemplo bem estudado. A permease é uma única proteína com um peso molecular de cerca de 30.000. Ele transporta uma molécula de lactose para dentro enquanto um próton entra simultaneamente na célula (uma concentração mais alta de prótons é mantida fora da membrana pela atividade da cadeia de transporte de elétrons). Esse transporte vinculado de duas substâncias na mesma direção é denominado symport.

Aqui, a energia armazenada como um gradiente de prótons impulsiona o transporte de soluto. Embora o mecanismo de transporte não seja completamente compreendido, acredita-se que a ligação de um próton à proteína de transporte muda sua forma e afinidade para o soluto a ser transportado. E. coli também usa o simporte de prótons para absorver aminoácidos e ácidos orgânicos como succinato e malato.

Um gradiente de prótons também pode alimentar o transporte ativo indiretamente, geralmente por meio da formação de um gradiente de íons de sódio. Por exemplo, um E. coli O sistema de transporte de sódio bombeia sódio para fora em resposta ao movimento de prótons para dentro (figura 5.4). Esse transporte interligado, no qual as substâncias transportadas se movem em direções opostas, é denominado antiporta. O gradiente de sódio gerado por este sistema antiporta de prótons, então, conduz a absorção de açúcares e aminoácidos.

Um íon sódio pode se ligar a uma proteína transportadora, fazendo com que ela mude de forma. O transportador ligaria então o açúcar ou aminoácido firmemente e orientaria seus locais de ligação em direção ao interior da célula. Por causa da baixa concentração intracelular de sódio, o íon sódio se dissociaria do transportador, e a outra molécula se seguiria. E. coli as proteínas de transporte carregam o açúcar melibiose e o aminoácido glutamato quando o sódio simultaneamente se move para dentro.

O transporte ou co-transporte de sódio também é um processo importante nas células eucarióticas, onde é usado na absorção de açúcar e aminoácidos.

O ATP, ao invés da força motriz do próton, geralmente impulsiona o transporte de sódio nas células eucarióticas.

Muitas vezes, um microrganismo tem mais de um sistema de transporte para cada nutriente, como pode ser visto com E. coli. Essa bactéria tem pelo menos cinco sistemas de transporte para o açúcar galactose, três sistemas para cada um dos aminoácidos glutamato e leucina e dois complexos de transporte de potássio. Quando há vários sistemas de transporte para a mesma substância, os sistemas diferem em propriedades como sua fonte de energia, sua afinidade com o soluto transportado e a natureza de sua regulação. Presumivelmente, essa diversidade dá ao seu possuidor uma vantagem competitiva adicional em um ambiente variável.

No transporte ativo, as moléculas de soluto se movem através de uma membrana sem modificação. Muitos procariotos também absorvem moléculas por translocação de grupo, um processo no qual uma molécula é transportada para dentro da célula enquanto é quimicamente alterada (isso pode ser classificado como um tipo de transporte dependente de energia porque a energia metabólica é usada). O sistema de translocação de grupo mais conhecido é o sistema fosfoenolpiruvato: açúcar fosfotransferase (PTS). Ele transporta uma variedade de açúcares para as células procarióticas enquanto os fosforila usando fosfoenolpiruvato (PEP) como doador de fosfato.

PEP + açúcar (fora) & # 8594 piruvato + açúcar - P (dentro)

O PTS é bastante complexo. No E. coli e Salmonella typhimurium, consiste em duas enzimas e uma proteína estável ao calor de baixo peso molecular (HPr). HPr e enzima I (EI) são citoplasmáticas.

A enzima II (EII) é mais variável na estrutura e freqüentemente composta de três subunidades ou domínios. EIIA (anteriormente denominado EIII) é citoplasmático e solúvel. EIIB também é hidrofílico, mas freqüentemente está ligado a EIIC, uma proteína hidrofóbica que está embutida na membrana.

Um fosfato de alta energia é transferido da PEP para a enzima II com a ajuda da enzima I e HPr (figura 5.5). Em seguida, uma molécula de açúcar é fosforilada à medida que é transportada através da membrana pela enzima II.

A enzima II transporta apenas açúcares específicos e varia com o PTS, enquanto a enzima I e o HPr são comuns a todos os PTSs.

Os PTSs são amplamente distribuídos em procariotos. Exceto por algumas espécies de Bacilo que têm glicólise e sistema de fosfotransferase, as bactérias aeróbias parecem não ter PTSs. Membros do gênero Escherichia, Salmonella, Staphylococcus, e outras bactérias facultativamente anaeróbicas têm sistemas de fosfotransferase, algumas bactérias obrigatoriamente anaeróbicas (por exemplo, Clostridium) também têm PTSs. Muitos carboidratos são transportados por esses sistemas.

E. coli absorve glicose, frutose, manitol, sacarose, N-acetilglucosamina, celobiose e outros carboidratos por translocação em grupo. Além de seu papel no transporte, as proteínas PTS podem atuar como quimiorreceptores para a quimiotaxia.

Quase todos os microrganismos requerem ferro para uso em citocromos e muitas enzimas. A absorção de ferro é dificultada pela extrema insolubilidade do ferro férrico (Fe 3+) e seus derivados, o que deixa pouco ferro livre disponível para transporte. Muitas bactérias e fungos superaram essa dificuldade secretando sideróforos [do grego para portadores de ferro].

Os sideróforos são moléculas de baixo peso molecular que podem se complexar com o ferro férrico e fornecê-lo à célula. Essas moléculas de transporte de ferro são normalmente hidroxamatos ou fenolatos-catecolatos.

Ferricromo é um hidroxamato produzido por muitos fungos enterobactina é o catecolato formado por E. coli (figura 5.6a, b) Parece que três grupos de sideróforos complexam com orbitais de ferro para formar um complexo octaédrico de seis coordenadas (figura 5.6c).

Os microrganismos secretam sideróforos quando há pouco ferro disponível no meio. Assim que o complexo ferro-sideróforo atinge a superfície celular, ele se liga a uma proteína receptora de sideróforo.

Em seguida, o ferro é liberado para entrar na célula diretamente ou todo o complexo ferro-sideróforo é transportado para dentro por um transportador ABC. No E. coli o receptor do sideróforo está na membrana externa do envelope celular, quando o ferro atinge o espaço periplasmático, ele se move através da membrana plasmática com o auxílio do transportador. Depois que o ferro entra na célula, ele é reduzido à forma ferrosa (Fe 2+). O ferro é tão importante para os microrganismos que eles podem usar mais de uma rota de captação de ferro para garantir um suprimento adequado.

Meios de cultura em microbiologia

Muito do estudo da microbiologia depende da capacidade de cultivar e manter microrganismos em laboratório, e isso só é possível se meios de cultura adequados estiverem disponíveis. Um meio de cultura é uma preparação sólida ou líquida usada para cultivar, transportar e armazenar microrganismos. Para ser eficaz, o meio deve conter todos os nutrientes que o microorganismo necessita para crescer.

Meios especializados são essenciais no isolamento e identificação de microrganismos, teste de sensibilidade a antibióticos, análise de água e alimentos, microbiologia industrial e outras atividades.

Embora todos os microrganismos precisem de fontes de energia, carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre e vários minerais, a composição precisa de um meio satisfatório dependerá da espécie que se está tentando cultivar, porque as necessidades nutricionais variam muito. O conhecimento do habitat normal de um microorganismo geralmente é útil na seleção de um meio de cultura apropriado, porque suas necessidades de nutrientes refletem seu ambiente natural.

Freqüentemente, um meio é usado para selecionar e cultivar microorganismos específicos ou para ajudar a identificar uma espécie em particular. Em tais casos, a função do meio também determinará sua composição.

Meio de cultura sintético ou definido

Alguns microrganismos, particularmente autotróficos fotolitotróficos, como cianobactérias e algas eucarióticas, podem ser cultivados em meios relativamente simples contendo CO2 como fonte de carbono (frequentemente adicionado como carbonato de sódio ou bicarbonato), nitrato ou amônia como fonte de nitrogênio, sulfato, fosfato e um variedade de minerais (tabela 5.4). Um tal meio em que todos os componentes são conhecidos é um meio definido ou meio sintético.

Muitos heterotróficos quimioorganotróficos também podem ser cultivados em meios definidos com glicose como fonte de carbono e um sal de amônio como fonte de nitrogênio. Nem todas as mídias definidas são tão simples quanto os exemplos na tabela 5.4, mas podem ser construídas a partir de dezenas de componentes. Meios definidos são amplamente usados ​​em pesquisas, pois muitas vezes é desejável saber o que o microrganismo experimental está metabolizando.

Complex Culture Media

Os meios que contêm alguns ingredientes de composição química desconhecida são meios complexos. Esses meios são muito úteis, pois um único meio complexo pode ser suficientemente rico e completo para atender às necessidades nutricionais de muitos microrganismos diferentes.

Além disso, meios complexos muitas vezes são necessários porque as necessidades nutricionais de um determinado microrganismo são desconhecidas e, portanto, um meio definido não pode ser construído. Esta é a situação com muitas bactérias fastidiosas, algumas das quais podem até exigir um meio contendo sangue ou soro.

Os meios complexos contêm componentes indefinidos como peptonas, extrato de carne e extrato de levedura. Peptonas são hidrolisados ​​de proteína preparados por digestão proteolítica parcial de carne, caseína, farinha de soja, gelatina e outras fontes de proteína. Eles servem como fontes de carbono, energia e nitrogênio. O extrato de carne bovina e o extrato de levedura são extratos aquosos de carne bovina magra e levedura de cerveja & # 8217s, respectivamente.

O extrato de carne contém aminoácidos, peptídeos, nucleotídeos, ácidos orgânicos, vitaminas e minerais. O extrato de levedura é uma excelente fonte de vitaminas B, bem como de compostos de nitrogênio e carbono. Três meios complexos comumente usados ​​são (1) caldo de nutrientes, (2) caldo de soja tríptica e (3) ágar MacConkey (tabela 5.5).

Se um meio sólido for necessário para o cultivo de microrganismos na superfície, o meio líquido pode ser solidificado com a adição de 1,0 a 2,0% de ágar, mais comumente usado 1,5%. O ágar é um polímero sulfatado composto principalmente de D-galactose, 3,6-anidro-L-galactose e ácido D-glucurônico (Quadro 5.1). Geralmente é extraído de algas vermelhas (veja a figura 26.8) O ágar é bem adequado como um agente de solidificação porque depois de ter sido derretido em água fervente, ele pode ser resfriado a cerca de 40 a 42 & # 176C antes de endurecer e não derreterá novamente até que a temperatura suba para cerca de 80 a 90 & # 176C. O ágar também é um excelente agente de endurecimento porque a maioria dos microrganismos não pode degradá-lo.

Outros agentes de solidificação são algumas vezes empregados. Por exemplo, o gel de sílica é usado para cultivar bactérias autotróficas em meio sólido na ausência de substâncias orgânicas e para determinar fontes de carbono para bactérias heterotróficas, suplementando o meio com vários compostos orgânicos.

Tipos de meios de cultura

Os meios de cultura, como o caldo de soja tríptica e o ágar de soja tríptica, são chamados de meios de uso geral porque apoiam o crescimento de muitos microrganismos. Sangue e outros nutrientes especiais podem ser adicionados a meios de uso geral para estimular o crescimento de heterótrofos fastidiosos. Esses meios especialmente fortificados (por exemplo, ágar sangue) são chamados de meios enriquecidos.

Meios seletivos favorecem o crescimento de microorganismos específicos. Sais biliares ou corantes como fucsina básica e violeta cristal favorecem o crescimento de bactérias gram-negativas ao inibir o crescimento de bactérias gram-positivas sem afetar os organismos gram-negativos.

Ágar Endo, ágar eosina azul de metileno e ágar MacConkey (tabela 5.5), três meios amplamente utilizados para a detecção de E. coli e bactérias relacionadas em fontes de água e em outros lugares, contêm corantes que suprimem o crescimento de bactérias gram-positivas. O ágar MacConkey também contém sais biliares. As bactérias também podem ser selecionadas por incubação com nutrientes que podem usar especificamente. Um meio contendo apenas celulose como fonte de carbono e energia é bastante eficaz no isolamento de bactérias que digerem a celulose. As possibilidades de seleção são infinitas e existem dezenas de mídias seletivas especiais em uso.

Meios diferenciais são meios que distinguem entre diferentes grupos de bactérias e até permitem a identificação provisória de microrganismos com base em suas características biológicas.

O ágar sangue é um meio diferencial e enriquecido. Ele distingue entre bactérias hemolíticas e não hemolíticas. Bactérias hemolíticas (por exemplo, muitos estreptococos e estafilococos isolados da garganta) produzem zonas claras em torno de suas colônias devido à destruição dos glóbulos vermelhos. O ágar MacConkey é diferencial e seletivo. Uma vez que contém lactose e corante vermelho neutro, as colônias de fermentação de lactose aparecem de cor rosa a vermelha e são facilmente distinguidas das colônias de não fermentadores.

Isolamento de culturas puras

Em habitats naturais, os microrganismos geralmente crescem em populações complexas e mistas contendo várias espécies. Isso representa um problema para o microbiologista porque um único tipo de microrganismo não pode ser estudado adequadamente em uma cultura mista. É necessária uma cultura pura, uma população de células originada de uma única célula, para caracterizar uma espécie individual. As culturas puras são tão importantes que o desenvolvimento de técnicas de cultura pura pelo bacteriologista alemão Robert Koch transformou a microbiologia.

Dentro de cerca de 20 anos após o desenvolvimento de técnicas de cultura pura, a maioria dos patógenos responsáveis ​​pelas principais doenças bacterianas humanas foram isolados (ver Tabela 1.1) Existem várias maneiras de preparar culturas puras; algumas das abordagens mais comuns são analisadas aqui.

O Método de Cultura da Placa Spread e Placa Streak

Se uma mistura de células é espalhada em uma superfície de ágar de modo que cada célula cresça em uma colônia completamente separada, um crescimento macroscopicamente visível ou agrupamento de microorganismos em um meio sólido, cada colônia representa uma cultura pura. A placa para espalhar é uma forma fácil e direta de atingir este resultado. Um pequeno volume de mistura microbiana diluída contendo cerca de 30 a 300 células é transferido para o centro de uma placa de ágar e espalhado uniformemente sobre a superfície com um bastão de vidro curvo estéril (figura 5.7). As células dispersas se desenvolvem em colônias isoladas. Como o número de colônias deve ser igual ao número de organismos viáveis ​​na amostra, placas de espalhamento podem ser usadas para contar a população microbiana.

Colônias puras também podem ser obtidas a partir de placas estriadas. A mistura microbiana é transferida para a borda de uma placa de ágar com uma alça de inoculação ou cotonete e, em seguida, espalhada sobre a superfície em um dos vários padrões (figura 5.8). Em algum ponto do processo, células individuais caem da alça conforme são esfregadas ao longo da superfície do ágar e se desenvolvem em colônias separadas (figura 5.9). Em ambas as técnicas de placa espalhada e placa listrada, o isolamento bem-sucedido depende da separação espacial de células individuais.

O Método de Cultura da Placa de Verter

Extensivamente usado com bactérias e fungos, um prato para servir também pode produzir colônias isoladas.A amostra original é diluída várias vezes para reduzir a população microbiana o suficiente para obter colônias separadas durante o plaqueamento (figura 5.10). Em seguida, pequenos volumes de várias amostras diluídas são misturados com ágar líquido que foi resfriado a cerca de 45 & # 176C, e as misturas são despejadas imediatamente em placas de cultura estéreis.

A maioria das bactérias e fungos não são mortos por uma breve exposição ao ágar quente. Depois que o ágar endurece, cada célula é fixada no lugar e forma uma colônia individual. Placas contendo entre 30 e 300 colônias são contadas. O número total de colônias é igual ao número de microrganismos viáveis ​​na amostra diluída. As colônias que crescem na superfície também podem ser usadas para inocular meio fresco e preparar culturas puras (Quadro 5.2).

As técnicas anteriores requerem o uso de placas de cultura especiais chamadas placas de petri ou placas em homenagem ao seu inventor Julius Richard Petri, um membro do laboratório de Robert Koch & # 8217s. Petri desenvolveu essas placas por volta de 1887 e elas substituíram imediatamente as placas de vidro revestidas com ágar. Eles consistem em duas metades redondas, a metade superior sobrepondo-se à inferior (figura 5.8). As placas de Petri são muito fáceis de usar, podem ser empilhadas para economizar espaço e são um dos itens mais comuns em laboratórios de microbiologia.

Morfologia e crescimento da colônia

O desenvolvimento de colônias em superfícies de ágar auxilia o microbiologista na identificação de bactérias porque as espécies individuais freqüentemente formam colônias de tamanho e aparência característicos (figura 5.11).

Quando uma população mista foi semeada corretamente, às vezes é possível identificar a colônia desejada com base em sua aparência geral e usá-la para obter uma cultura pura. A estrutura das colônias bacterianas também foi examinada com o microscópio eletrônico de varredura. A estrutura microscópica das colônias costuma ser tão variável quanto sua aparência visível (figura 5.12).

Na natureza, as bactérias e muitos outros microrganismos freqüentemente crescem em superfícies de biofilmes. No entanto, às vezes eles formam colônias discretas. Portanto, é importante compreender o crescimento de colônias, e o crescimento de colônias em ágar tem sido estudado com frequência.

Geralmente, o crescimento celular mais rápido ocorre na borda da colônia. O crescimento é muito mais lento no centro e a autólise celular ocorre nas porções centrais mais antigas de algumas colônias. Essas diferenças no crescimento aparecem devido a gradientes de oxigênio, nutrientes e produtos tóxicos dentro da colônia. Na borda da colônia, o oxigênio e os nutrientes são abundantes. O centro da colônia, é claro, é muito mais espesso que a borda. Conseqüentemente, o oxigênio e os nutrientes não se difundem prontamente para o centro, os produtos metabólicos tóxicos não podem ser eliminados rapidamente e o crescimento no centro da colônia é retardado ou interrompido. Por causa dessas variações ambientais dentro de uma colônia, as células na periferia podem estar crescendo em taxas máximas enquanto as células no centro estão morrendo.

É óbvio, pelas colônias ilustradas na figura 5.11, que as bactérias que crescem em superfícies sólidas como o ágar podem formar colônias bastante complexas e intrincadas. Esses padrões variam com a disponibilidade de nutrientes e a dureza da superfície do ágar. Ainda não está claro como os padrões característicos das colônias se desenvolvem. A difusão e disponibilidade de nutrientes, a quimiotaxia bacteriana e a presença de líquido na superfície parecem desempenhar um papel na formação do padrão. Sem dúvida, a comunicação celular e a detecção de quorum também são importantes. Muito trabalho será necessário para entender a formação de colônias bacterianas e biofilmes.


Seja notificado quando tivermos novidades, cursos ou eventos de seu interesse.

Ao inserir seu e-mail, você concorda em receber comunicações da Penn State Extension. Veja nossa Política de Privacidade.

Obrigado pela sua submissão!

Laringotraqueíte infecciosa (ILT) em aves

Artigos

Manual de saúde avícola

Guias e Publicações

Doenças respiratórias em pequenos bandos de aves

Vídeos

Gestão de moscas de aves

Cursos online

Criação de aves em seu quintal

Cursos online

Novas bactérias sorrateiras na ISS podem construir um futuro em Marte

Para revisar este artigo, visite Meu perfil e, em seguida, Exibir histórias salvas.

Para revisar este artigo, visite Meu perfil e, em seguida, Exibir histórias salvas.

Em meados de março, os pesquisadores da NASA anunciaram que encontraram uma forma de vida desconhecida escondida a bordo da Estação Espacial Internacional. E eles estavam bem com isso.

Na verdade, para uma organização conhecida por uma estratégia sofisticada de comunicação pública - os rovers da Mars não escrevem seus próprios tweets, é o que estou dizendo - todos ficaram quietos sobre essa descoberta.

É verdade que a nova vida não era, digamos, um alienígena xenomórfico com ácido no lugar do sangue. Era uma nova espécie de bactéria, desconhecida na Terra, mas cujos genes a identificaram como proveniente de um gênero terrestre conhecido chamado Metilobactéria. Normalmente seus membros gostam de ficar entre as raízes das plantas, não nas paredes das estações espaciais. Ainda assim, você pensaria que um micróbio provavelmente não, mas talvez evoluído no espaço, mereceria um pouco mais de pânico. No entanto, aqui estamos. Ninguém ficou exatamente surpreso - e as razões pelas quais poderia definir o futuro da exploração espacial humana.

Como parte de um projeto de pesquisa em andamento sobre a vida microbiana da ISS, os astronautas a bordo em 2015 e 2016 limparam várias partes da estação e enviaram para casa os lenços que usaram. Ao longo dos próximos dois anos aqui na Terra, uma equipe de pesquisadores sediada no Grupo de Biotecnologia e Proteção Planetária do Laboratório de Propulsão a Jato isolou os micróbios e sequenciou seus genes. Uma espécie, encontrada em um filtro HEPA no sistema de suporte de vida da estação, era uma variedade de jardim (literalmente!) Methylobacterium rhodesianum. Mas três amostras - de uma superfície perto do rack de pesquisa de materiais, uma parede perto da "cúpula" das janelas e a mesa de jantar dos astronautas & # x27 - eram algo novo. Os pesquisadores que executam o projeto o nomearam M. ajmalii.

Não foi nem a primeira vez que esses pesquisadores encontraram uma nova bactéria no espaço. Eles já haviam encontrado uma outra bactéria totalmente desconhecida naquele conjunto de amostras da ISS - eles publicaram um artigo sobre isso em 2017. Há uma chance de que esses insetos sejam, em certo sentido, alienígenas, que evoluíram na estação. Mas é fino. Provavelmente eles pegaram carona em uma carga ou em astronautas, e os caçadores de micróbios só os notaram porque foram procurar. “Há chances de evolução no espaço, sem dúvida, mas a estação espacial é tão jovem. Tem apenas 20 anos. As bactérias podem não ter evoluído nesse período de tempo ”, diz Kasthuri Venkateswaran, o microbiologista do JPL que comanda o projeto.

O que é mais interessante, talvez, é descobrir quais bactérias são zeros na Terra, mas heróis no ambiente rarefeito e fechado de uma nave espacial. É por isso que estudar o microbioma da Estação Espacial Internacional - as bactérias, fungos e vírus que prosperam a bordo - pode ser crítico para a segurança das missões a Marte, ou bases permanentes em outros mundos. Como na Terra, a saúde humana no espaço dependerá em parte de um microbioma saudável e de um bom relacionamento com o microbioma da nave ou abrigo. “Podemos dizer que novas espécies transportadas pela tripulação podem ter algumas características para resistir às condições de lá”, diz Venkateswaran. “O resto pode ter morrido. Estas são as coisas que sobrevivem. ”

O espaço é realmente muito desagradável. Fora de um vaso ou roupa de vácuo, seria uma corrida para ver se você morreu primeiro por asfixia ou liofilização. (Os altos níveis de radiação forte são mais um fator de quebra do negócio de longo prazo.)

Portanto, o interior desses vasos e trajes devem ser sistemas fechados. As únicas coisas que vêm e vão são cargas e astronautas. Mas aonde quer que as pessoas vão, elas trazem seus micróbios que acompanham com elas - em suas entranhas, em sua pele, em seus narizes e bocas. Isso é verdade em sua casa e na ISS. Mas a ISS não é como a sua casa, e não apenas porque recicla ar e água e você não consegue abrir as janelas. O ar na ISS é mais seco, com níveis mais altos de dióxido de carbono. Os níveis de radiação são mais elevados. Não há gravidade para falar. (“Estamos acostumados a certos tipos de micróbios que ficam no chão, mas eles não ficam no chão se não houver chão”, diz John Rummel, um ex-oficial de proteção planetária da NASA, responsável por manter alienígenas fora da Terra e a vida na Terra de outros lugares.) Não tem um cheiro tão fresco dentro da ISS, e porque é cheio de cantos e fendas em que as gotas de água podem flutuar e aderir, graças à tensão superficial, tem muitos lugares onde micróbios podem sair.

Na prática, isso significa que o microbioma ambiental da ISS se parece muito com o microbioma dos astronautas que vivem lá. Ele muda até mesmo quando as tripulações mudam, de acordo com um estudo de 2019. Esses pesquisadores analisaram micróbios da pele, nariz e intestino de nove astronautas que passaram de alguns meses a, em um caso famoso, um ano na ISS - comparando-os com amostras antes e depois da missão, e com amostras do própria estação. “As amostras de parede realmente pareciam pele de astronauta. Os filtros de ar realmente pareciam microbiomas nasais de astronautas ”, diz Alexander Voorhies, um consultor da Booz Allen Hamilton que foi o principal autor do artigo, quando ele era um cientista da equipe do J. Craig Venter Institute. “As coisas no ar eram diferentes das coisas em objetos manuseados regularmente.”

Ainda assim, o ambiente da estação (e presumivelmente uma missão de Marte ou uma base de Marte) é mais amigável para algumas bactérias e fungos do que outras. Ninguém sabe realmente qual. Há indícios - apenas indícios - de que a microgravidade e as outras condições estranhas dentro da ISS podem alterar a expressão gênica em bactérias, o instantâneo das coisas bioquímicas que os insetos estão fazendo para sobreviver. Cultivada na ISS, a bactéria robusta de laboratório Escherichia coli na verdade, tornou-se mais resistente aos antibióticos do que em condições semelhantes na Terra, por exemplo. Agora, para ter certeza, isso não é realmente evolução, as mudanças têm que se tornar permanentes e passadas para as gerações subsequentes para isso. Mas é potencialmente um começo. “Dê a eles qualquer estresse, e eles vão evoluir”, diz Anushree Chatterjee, um engenheiro químico e biológico da Universidade do Colorado e um dos autores do E. coli papel. “Você encontra essas bactérias muito resistentes que podem sobreviver nas superfícies internas da Estação Espacial Internacional. Os recursos são limitados. A comida é limitada. Assim, eles encontrarão novas maneiras de crescer. ” (Esses sobreviventes têm uma vantagem real: provavelmente não há muito esforço para comer eles, qualquer.)

No macrobioma, porém, a ISS é comprovadamente hostil para os humanos. Apenas morar lá suprime algumas respostas imunológicas. Os astronautas tiveram reativações de infecções virais de Epstein-Barr e varicela-zóster - uma função de uma mudança no estado imunológico. Os astronautas ganharam a reputação de subestimar as queixas médicas, mas a tripulação da ISS frequentemente relata erupções cutâneas e infecções respiratórias superiores como seus problemas clínicos mais “notáveis”, de acordo com uma pesquisa de 2016.

É uma mistura potencialmente perigosa: bactérias raras adquirindo novas habilidades e astronautas menos capazes de evitar infecções. A NASA costumava estudar tudo isso por amostragem e, em seguida, tentando cultivar o que quer que capturassem. As técnicas de sequenciamento genético tornaram a caça ainda mais precisa, porque os cientistas podem encontrar insetos em números menores do que antes. Eventualmente, a NASA espera voar com dispositivos de sequenciamento de genes nas próprias missões em 2016, a astronauta Kate Rubins sequenciou o DNA no espaço pela primeira vez e ela está de volta à ISS agora.

A ideia é usar essas tecnologias para procurar micróbios que são - ou se tornaram - patogênicos. “O monitoramento de microbioma pode ser uma boa maneira de detectar perturbações como resultado da exposição ao ambiente marciano ou a um potencial organismo marciano”, disse Andy Spry, cientista sênior do Instituto SETI e consultor de proteção planetária da NASA. “Dito isso, temos um caminho a percorrer em nossa compreensão do monitoramento de comunidades microbianas em uma espaçonave e em humanos antes de podermos usar tal abordagem”.

A equipe de Venkateswaran encontrou bactérias desconhecidas na ISS e na Terra, em salas de montagem de veículos espaciais. O fato de que também são chamados de "salas limpas" deve dizer por que isso não parece tão bom. Mas, ao contrário de muitas outras espécies novas, este novo ISS Metilobactéria pode realmente ser útil. Esse gênero é mais conhecido por coisas como ajudar na fixação de nitrogênio, transformando fontes complexas de nitrogênio no solo em algo que uma planta pode usar como nutriente, o que significa que pode ajudar a crescer em outro mundo. Mais, M. ajmalii pode resistir a altos níveis de radiação e sobreviver quando está totalmente seco, em uma espécie de animação suspensa. Resumindo, esse carinha é melhor em viagens espaciais do que qualquer humano. “Queremos tirar vantagem disso e ver se podemos cultivá-lo em solo lunar simulado ou rególito marciano”, diz Venkateswaran. “Pode fornecer nutrientes. Isso seria bom, porque não podemos levar solo conosco para a lua e Marte. Temos que depender do solo lá. ”


Exemplos de bactérias úteis

Streptomyces, lactobacillis e E. coli são alguns exemplos de bactérias úteis. Para saber mais sobre as espécies de bactérias benéficas, continue lendo.

Streptomyces, lactobacillis e E. coli são alguns exemplos de bactérias úteis. Para saber mais sobre as espécies de bactérias benéficas, continue lendo.

Desde a infância, aprendemos que as bactérias são prejudiciais à saúde. Embora essa informação passada de uma geração para outra seja correta, ela é incompleta, pois também existem bactérias boas. Tipos de bactérias úteis e prejudiciais estão presentes, mas muito poucas pessoas sabem sobre as bactérias benéficas.

Você gostaria de escrever para nós? Bem, estamos procurando bons escritores que queiram espalhar a palavra. Entre em contato conosco e conversaremos.

A seguir estão alguns exemplos de bactérias boas:

Lactobacillus acidophilus

Os produtos lácteos, como o iogurte, são preparados expondo o leite à bactéria Lactobacillus acidophilus. A bactéria reside em nosso intestino delgado. Sua presença em quantidades adequadas é muito importante, pois o corpo depende completamente do lactobacillus acidophilus para a fabricação de vitamina K e outros agentes de combate a infecções.

No entanto, quando a população de lactobacillus acidophilus diminui abaixo da faixa normal, é provável que a pessoa seja vítima de várias infecções. Tomar iogurte caseiro diariamente é a melhor maneira de manter a população de lactobacillus acidophilus na proporção normal.

Streptomyces

Elas são chamadas de & # 8216bactérias boas & # 8217 porque os antibióticos prescritos, usados ​​para o tratamento de várias infecções bacterianas, são fabricados com a ajuda de estreptomices. O uso de streptomyces não se limita apenas à síntese de agentes antibacterianos. As bactérias pertencentes à classe dos streptomyces também são utilizadas para fazer antifúngicos e outros medicamentos, como imunossupressores, recomendados para o tratamento de doenças autoimunes.

Rhizobium

Rhizobium é uma bactéria do solo que desempenha um importante trabalho no fornecimento de amônia às plantas. É sabido que o crescimento das plantas não é possível sem amônia. A amônia é uma excelente fonte de nutrientes para as plantas. Infelizmente, a quantidade de amônia presente na atmosfera não é suficiente para a sobrevivência das plantas.

No entanto, o nitrogênio e o oxigênio estão abundantemente presentes na atmosfera. Portanto, para atender às necessidades nutricionais das plantas, a bactéria rizóbio usa o oxigênio da atmosfera para converter o nitrogênio em amônia. Esse processo é conhecido como fixação de nitrogênio, que permite que as plantas cresçam adequadamente. Conseqüentemente, os micróbios pertencentes à classe dos rizóbios também são chamados de bactérias fixadoras de nitrogênio.

E. coli

Acrônimo de E. coli para Escherichia coli está na lista de exemplos úteis de bactérias. Porque? Simplesmente porque desempenha um papel importante na digestão dos alimentos ingeridos. Basicamente, uma quantidade considerável da população de E. coli permanece no intestino grosso (cólon). O cólon é a parte do corpo onde ocorre a maior parte da digestão. A bactéria E. coli libera enzimas (proteínas complexas) que ajudam a promover uma melhor digestão.

As enzimas secretadas pela E. coli ajudam a acelerar a digestão. Além de aumentar o poder de digestão, a E. coli também contribui para a fabricação de dois nutrientes essenciais que incluem a vitamina K e a vitamina B12. Na verdade, a síntese de vitamina K e vitaminas do complexo B como B6 e B12 em nosso corpo é devido à presença de E. coli. Lembre-se de que existem diferentes cepas de E. coli e nem todas oferecem benefícios à saúde. Alguns podem ser realmente desagradáveis ​​e a exposição a eles pode causar problemas intestinais, como diarreia.

Lista de Boas Bactérias

Você gostaria de escrever para nós? Bem, estamos procurando bons escritores que queiram espalhar a palavra. Entre em contato conosco e conversaremos.

A seguir está a lista de bactérias benéficas que promovem a saúde:

  • Lactobaccilus Acidophilus
  • Lactobacillus Rhamnosus
  • Bifidobacterium
  • Bacillus Coagulans
  • Lactococcus Lactis
  • Lactobacillus Reuteri
  • Escherichia Coli

Essas são algumas das espécies de bactérias que têm ajudado a manter nossa saúde em boa forma. Bactérias como o rizóbio garantem que as plantas não sejam privadas de nitrogênio adequado, criando assim um ambiente propício para seu crescimento e nutrição.

Postagens Relacionadas

Sabe-se que as arqueobactérias sobrevivem em condições onde a vida nem mesmo pode ser imaginada. Eles são os sobreviventes extremos do Universo. Dê uma olhada nos exemplos de arqueobactérias em & hellip

Alguns exemplos de bactérias são Lactobacillus, bactérias fixadoras de nitrogênio, Bifidobacterium, Helicobacter pylori, Staphylococcus e Streptococcus. Continue lendo para saber mais sobre as bactérias comuns e algumas cepas de bactérias que são patogênicas para o & hellip

As bactérias são organismos microscópicos que formam um enorme mundo invisível ao nosso redor e dentro de nós. Eles são famosos por seus efeitos prejudiciais, enquanto os benefícios que proporcionam raramente são conhecidos. & Hellip


Escherichia coli (E. coli)

Escherichia coli é um tipo de bactéria encontrada em intestinos saudáveis ​​de animais e humanos, mas certas cepas podem prejudicar os humanos que a ingerem.

E. Coli

Micrografia eletrônica de varredura de Escherchia coli (E. coli).

Você já teve vontade de comer massa de biscoito crua? Que tal um hambúrguer raro? Embora esses alimentos possam parecer tentadores, eles podem abrigar um tipo de bactéria conhecida como E. coli, abreviatura de Escherichia coli, uma bactéria em forma de bastonete encontrada no solo e na água. Essas bactérias vivem no intestino de humanos e animais e são importantes para um trato intestinal saudável.No entanto, certas cepas dessa bactéria podem ser prejudiciais e até mortais.

E. coli O157: H7 é uma daquelas cepas que, se ingerida, pode deixar os humanos muito doentes. Os seres humanos que consomem esse tipo de bactéria e são infectados geralmente apresentam sintomas como cólicas abdominais, diarreia com sangue e vômitos. Toxinas produzidas por E. coli O157: H7, também conhecido como produtor de toxina Shiga E. coli (STEC), causam esses sintomas. Se uma estação de notícias está relatando surtos de E. coli, é provável que estejam se referindo à perigosa cepa O157: H7.

A maneira mais comum que os humanos são infectados com E. coli é entrar em contato com fezes que contêm E. coli. As pessoas também podem ser infectadas com E. coli de trabalhar com animais como gado, comer carne mal passada ou vegetais crus, tocar nas mãos sujas de alguém que entrou em contato com substâncias nocivas E. coli cepas, ou beber água contaminada.

Além de se manter hidratado, não há muitas maneiras de tratar um E. coli infecção. Os antibióticos não são eficazes no combate à infecção. Portanto, a prevenção é importante. Lavar bem as mãos com sabão, evitar leite não pasteurizado, cozinhar bem carnes e evitar beber água de lagoas, lagos e piscinas públicas são algumas maneiras de evitar o contato com cepas prejudiciais de E. coli bactérias.

Algum E. coli cepas são usadas como indicadores de água contaminada. A exploradora da National Geographic, Ashley Murray, é uma cientista que estuda doenças relacionadas à água e gerenciamento de resíduos. Murray trabalha como diretora da Waste Enterprisers em Gana, uma empresa que ela fundou, que possui e administra empresas de gerenciamento de resíduos. Outros institutos, como o Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas (NIAID), estão pesquisando maneiras de melhorar a detecção, tratamento e prevenção de E. coli.

Micrografia eletrônica de varredura de Escherchia coli (E. coli).


A Bela Adormecida dos Micróbios

As criaturas do fundo do mar podem conter a chave para novos micróbios úteis para a pesquisa em biologia sintética e. [+] biotecnologia.

Há uma chance de que o próximo micróbio transformador vizinho com Thermus aquaticus. No ano passado, uma equipe de pesquisadores liderada pela Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia Marinha da Terra reviveu micróbios de 100 milhões de anos de sedimentos do fundo do mar. Como o Taq, esses micróbios prosperam em águas pobres em nutrientes e com muito pouco oxigênio e, de acordo com a equipe de pesquisa, possuem uma variedade de funcionalidades metabólicas.

Como esses micróbios sobreviveram em dormência desde os dinossauros? O que podemos aprender com seus antigos métodos metabólicos? Podem ser estes alguns dos organismos que ajudam a impulsionar o próximo salto da biologia sintética?

O ritmo das descobertas em biologia sintética continua a acelerar. Pesquisadores e empreendedores estão sendo capacitados para enfrentar os desafios mais difíceis do nosso planeta por meio da biologia. Mas, para ter sucesso, o espaço da biologia sintética precisa explorar totalmente sua pletora de opções disponíveis - ferramentas prontas para usar para soluções prontas para problemas. Os micróbios do fundo do mar poderiam revolucionar a terapêutica? As algas únicas podem transformar a captura de carbono? Poderia um organismo antigo ser nossa próxima fonte de alimento sustentável? A comunidade da biologia sintética tem a chance de remodelar seu próprio futuro como o futuro de nosso planeta.

Obrigada por Fiona Mischel para pesquisas adicionais e relatórios neste artigo. Sou o fundador da SynBioBeta, e algumas das empresas sobre as quais escrevo são patrocinadoras da conferência SynBioBeta e resumo semanal.


Assista o vídeo: 6 ways mushrooms can save the world. Paul Stamets (Janeiro 2022).