METBOLISMO MICROBIANO

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METBOLISMO MICROBIANO
A maioria dos processos bioquímicos das bactérias ocorre também nos eucariotos
METABOLISMO: SOMA DE TODAS AS REAÇÕES QUÍMICAS
· Primeira etapa: carboidratos, lipídios e proteínas – são degradadas em moléculas menores. Os carboidratos formam glicose. Lipídios viram ácidos graxos e glicerol, já as proteínas viram aminoácidos. 
· Segunda etapa: formação de uma molécula precursora do metabolismo = acetilCoA. 
· Terceira fase: produção de ATP
Divide-se em anabolismo e catabolismo 
· Catabolismo: moléculas grandes formando moléculas pequenas, são chamadas de reações catabólicas ou degradativas reações de hidrolise (usam água), são exergônicas (produzem mais energia do que consomem) e produz ATP. (ex: quebra da glicose)
· Anabolismo: moléculas pequenas formando moléculas grandes, são chamadas de reações anabólicas ou biossintéticas; envolve reações de desidratação (liberam água), são endergônicas (consomem mais energia do que produzem) e gastam ATP (ex: síntese de proteínas a partir de aminoácidos) 
REAÇÕES DE ÓXIDO REDUÇÃO
· Enzimas – catalisadores aumentam a velocidade das reações 
· Nutrientes: carboidratos, lipídios e proteínas 
· Carboidratos: a maioria dos mo oxida os carboidratos como fonte primária de energia através de 2 processos: respiração celular e fermentação. Via alternativa: via das pentoses
RESPIRAÇÃO CELULAR
· Glicólise → glicose → acido pirúvico
· Acontece no citoplasma
· Em anaerobiose: 2ATP
· Em aerobiose: 32ATP
· Coenzimas reduzidas: NAD em NADH
Via das pentoses: ou via da pentose fosfato – produz NADPH → síntese de ácidos nucleicos e lipídios 
CICLO DE KREBS
· Procariotos: citoplasma 
· Produz: CO2 (exalado), NADH, FADH2, e GTP (ATP)
CADEIA RESPIRATÓRIA – AERÓBIA 
· Produção de ATP
· Local em procariontes: membrana plasmática 
OXIDAÇÃO E REDUÇÃO
· NADH e FADH2
	Estreptococcus lactobacillus
	Saccharomyces (levedura)
	Propionibacterium 
	Clostridium 
	Escherichia coli Salmonella
	Enterobacter
	Fermentação latica 
	Fermentação alcoolica
	Fermentação propiônica
	Fermentação butirica butílica 
	Fermentação ácido mista
	Fermentação butano diólica
	Ácido lático
	Etanol/CO2
	Ácido propiônico 
	Ácido butirico, butanol, ácido acético, álcool isopropilico
	Etanol, ácido lático e ácido acético
	Ácido lático, etanol, acetona, CO2
	Queijo/iogurte 
	Combustível
	Vinagre
	Vinagre
	Iogurte 
	Combustível
CLASSIFICAÇÃO DOS MO DE ACORDO COM O PADRÃO NUTRICIONAL 
FONTE DE ENERGIA
· Fototróficos: luz
· Quimiotróficos: reações de óxido redução
FONTE DE CARBONO
· Autotrófos: utilizam dióxido de carbono – carboidratos, glicose, aminoácidos, lipídios, amido e celulose
· Heterotróficos: requerem fonte de carbono 
ENERGIA X CARBONO
· Fotoautotrófico: luz (energia) e CO2 (carbono)
· Foto heterotróficos: luz (energia) e álcool (carbono)
· Quimioautotróficos: compostos inorgânicos (energia) e carboidratos (carbono) 
· Quimioheterotroficos: energia e carbono (moléculas orgânicas)
USO DO ATP PELOS MO
· Transporte de substancias através das membranas: movimento de íons e metabólitos através de membranas celulares contra o gradiente de concentração
· Movimentos dos flagelos: especialmente nas espiroquetas
· Novos componentes celulares
· Síntese de polissacarídeos – glicogênio 
· Síntese de lipídeos – carotenoides pigmentos vermelhos 
· Síntese de aminoácidos – proteínas 
· Biossíntese de purinas e pirimidinas: por vias bastante complexas. Síntese de aminoácidos, peptidioglicano e lipopolissacarideo. 
NUTRIENTES NECESSÁRIOS PARA OS MOs
· Fonte de NITROGÊNIO: aminoácidos 
· ÍONS INORGÂNICOS ESSENCIAIS: fósforo sob a forma de fosfatos; enxofre, potássio, magnésio e ferro. Micronutrientes: cobre, cobalto, zingo, manganês, molibdênio, sódio..
· ÁGUA: não é um nutriente. É indispensável para o crescimento; As bactérias se nutrem pela passagem de sub substancias em solução através da membrana citoplasmática. É o solvente universal, regula a pressão osmótica e participa da regulação térmica 
· OXIGÊNIO: não é nutriente, funciona como receptor final de hidrogênio nos processos de respiração aeróbica. 
· Aeróbicas: exigem a presença de oxigênio livre
· Anaeróbias estritas: não toleram a presença de oxigênio livre, morrendo rapidamente nessas condições 
· Anaeróbias não estritas: não utilizam o oxigênio atomosférico, mas este não é tóxico
· Facultativas: cresce na ausência como na presença de oxigênio
PRODUÇÃO DE ATP MELOS MOs
A maioria dos organismos patogênicos utiliza:
· Glicólise: oxidação da glicose até ácido pirúvico. É mais utilizada pelos microrganismos. Ocorre em 4 etapas importantes
· Fosforilação a nível do substrato
· Quebra de uma molécula de seis carbonos (glicose) em duas moléculas com três carbonos (piruvato)
· A transferência de dois elétrons para a coenzima NAD
· A captura de energia em ATP 
· Não necessita de oxigênio, mas pode ocorrer tanto na sua presença quanto na sua ausência.
· Em anaerobiose produz 2 ATP
· Fermentação: ácido pirúvico até etanol. 
· O ácido pirúvico é metabolizado na presença do oxigênio
· As duas principais são
· Fermentação ácido-homolática: produz ácido lático. Bactérias (lactobacilos, estreptococos etc)
· Fermentação alcoolica: produção de álcool etílico; Raras em bactérias e mais comum em leveduras na produção de pão e vinho 
METABOLISMO ANAERÓBIO 
· Fermentação anaeróbica butírica-butilica: ocorre em espécies de clostridium que causa tétano e botulismo. O Clostridium perfringes produz ácido butirico que causa severas lesões tissurlares da gangrena
· Fermentação de manitol: Staphylococcus aureus fermenta o manitol e produz ácido. Utilizado para o seu diagnóstico.
METABOLISMO AERÓBIO
· Respiração aeróbica: oxidação do ácido pirúvico a dióxido de carbono e água 
· Glicólise: glicose a ácido pirúvico – comum a todos os microrganismos. Produz 32 ATPs
· Ciclo de Krebs: oxidação do carbono, retirada de elétrons pelas coenzimas, ao nível de substrato. Produção de CO2 e captação de energia. 
· Transporte de elétrons e fosforilação oxidativa: produção de ATP. Acontece na membrana plasmática em procariotos e na mitocôndria em eucariotos. 
MEIOS DE CULTURA
São preparados especiais com finalidade de cultura e isolamento de microrganismos. Uma grande variedade de processos e de preparações nutrientes é utilizada para induzir o crescimento e reprodução de microrganismos. Não existe um meio de cultura universal para o crescimento de todos os microrganismos. Treponema pallidum e Micobacterium leprae devem ser cultivados em animais de laboratórios.
· Meios de cultura naturais: lagos, oceanos, solo. 
· Meios de cultura artificiais: são nutrientes preparados no laboratório para o crescimento de microrganismos 
Preparação dos meios de cultura: varia de acordo com o fabricante; vem especificada no rotulo dos frascos.
Métodos de esterilização: autoclave (calor úmido) 121ºC por 15 a 20min e Filtragem
CONSTITUINTES DO MEIO DE CULTURA
· Água: principal solvente dos nutrientes
· Fontes de carbono: pode ser do CO2 ou de nutrientes orgânicos (carboidratos, lipídeos e proteínas)
· Fonte de energia: carboidratos como amido, glicogênio e monossacarídeos 
· Fonte de nitrogênio “base amino proteína”: peptidase; aminoácidos, peptídeos, proteínas complexas e peptona.
· Fontes de oxigênio, hidrogênio, fosforo e enxofre
· Vitaminas: Complexo B – biotina e acido pantotenico 
· Sais tamponados: fosforo, enxofre e citrato
· Sais minerais: cálcio, ferro e magnésio
· Fatores de crescimento: sangue, soro e extrato de levedura
· Agentes seletivos: químicos, corantes e antimicrobinanos
· Indicadores de pH: feno vermelho
· Agentes de gelificação para meios sólidos: ágar 
CONDIÇÕES FÍSICAS PARA A CULTURA DAS BACTÉRIAS: 
· Temperatura 
· Psicotróficos: 0 a 7ºC
· Psicrófilos: 0 a 20ºC
· Mesófilos: 20 a 45ºC
· A maioria é mesófila
· Temperatura ótima: 36,5 a 37ºC em estufa bacteriológica
· pH
· Acidófilos: pH 0,1 a 5,4
· Neutrófilos: pH 5,4 a 8,5
· Alcalófilas: pH 7,0 a 11,5
· A maioria na faixa de 4,0 a 9,0
· Ideal: próximo da neutralidade (6,8 a 7,2)
· pH próximo do neutro (7) para a maioria das bactérias· Atmosfera gasosa
· Microrganismos aeróbios: 21% de O2 
· Jarra de microaerofilia para microrganismos que necessitam de CO2
· Os microrganismos anaeróbios morrem em presença de oxigênio, não crescem na presença de ar, por isso precisam da jarra de anaerobiose.
· Pressão osmótica
· Meios hipertônicos: as bactérias perdem água e sofrem plasmólise ou enrugamento da célula 
· Meios isotônicos: concentrações iguais → é o mais recomendado
· Meios hipotônicos: as células ganham água e sofrem lise
· Pressão hidrostática 
· Água dos oceanos e lagos exercem pressão hidrostática 
· Bactérias barófilas: vivem em anta pressão → profundidade 
· Luz
· Bactérias fotossintetizantes 
· Bactérias inibidas pela luz
TEMPO PARA O CRESCIMENTO DAS BACTÉRIAS: aumento do numero da população na cultura por progressão geométrica. 1→2^1→2^2→2^3....→ 2^n (n = numero de gerações e 2^n = numero total de células em uma cultura)
TEMPO DE GERAÇÃO DAS BACTÉRIAS: De 30 em 30min
PERIODO DE INCUBAÇÃO: 24 a 48h em estufa bacteriológica a 36,5ºC. Micobactérias demoram de 30 a 90 dias.
MEIOS DE CULTURA SÓLIDOS
· Usa ágar como agente solidificante; funde-se a 100ºC, liquido a 40ºC e sólido a 37ºC. São feitos em frascos, placas de Petri e tubos de ensaio. 
· O crescimento das bactérias e visualizado pela formação de colônias. As colônias são milhares de células bacterianas derivadas de uma única célula bacteriana semeada na superfície do ágar. 
· A maioria dos microrganismos cresce de 12 a 48h, outros exigem semanas e até meses.
· Ágar sangue: É um meio de cultura diferencial e não seletivo, rico em nutrientes, utilizado para isolamento de microrganismos não fastidiosos, prova de satelitismo e verificação de hemólise de Streptococcus spp. e Staphylococcus spp. em cultivo primário.
· Ágar chocolate: é um meio enriquecido e não seletivo para cultivo de bactérias delicadas e exigentes. Uma variante do ágar sangue. Contém glóbulos vermelhos lisados para liberar hemina, NAD e hematina que dão a coloração marrom característica. 
· Mac Conkey: meio seletivo e diferencial que permite o crescimento de bactérias (bacilos) gram negativas, diferenciando as bactérias em lactose + e lactose -. Inibe o crecimento de bactérias Gram+. É utilizado para o isolamento de enterobactérias (E. coli, Proteus sp) e bacilos entéricos não fermentadores (Shigella e Salmonella). As amostras utilizadas são: fezes, urina, agua de esgoto, alimentos, etc. Bactérias lactose+ modificam a cor do meio para um tom rosado, enquanto as lactose- não modificam o meio.
MEIOS DE CULTURA SEMI-SÓLIDOS
· Usa ágar como agente solidificante; funde-se a 100ºC, liquido a 40ºC e sólido a 37ºC; São feitos em tubos de ensaio.
· O crescimento das bactérias é visualizado pela turvação; Meio muito utilizado para verificar a motilidade (movimento) da bactéria 
· Ex: ágar SIM (motilidade indol sulfeto)
MEIOS DE CULTURA LIQUIDOS
· São os meios isentos de ágar. São sempre líquidos, mesmo até 37ºC e em temperaturas inferiores. São feitos em tubos de ensaio.
· O crescimento de bactérias é visualizado pela turvação do meio
· Ex: BHI (infusão de cérebro e coração), tetrationato, selenito, uréia, etc.
No meio solido é possível afirmar a presença de varias espécies de bactéria, enquanto no meio liquido é impossível.
MEIOS DE TRANSPORTE: Meio de Stuart ou Amies usado para o transporte com swabs e meio Cary-Blair e salina glicerinada tamponada útil no transporte de fezes para o isolamento de shigella e Salmonella
MEIOS DE MANUTENÇÃO: 
· Curto período de tempo: temperaturas de 2 a 8ºC ou de 4 a 10ºC. Duração por semanas. 
· Longo período de tempo: temperaturas de -70 a -196ºC (duração de 1 até 10 anos).
TÉCNICAS DE SEMEADURA 
· Semeadura quantitativa com alça calibrada
· Semeadura por esgotamento
INÓCULO: é quando os microrganismos são colocados em um meio de cultura para iniciar o crescimento
CULTURA: é quando os microrganismos crescem e se multiplicam no meio de cultura.