AULA 8 - METABOLISMO

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MICROBIOLOGIA
CIÊNCIAS BIOLÓGICAS | NÚCLEO COMUM
CECEN | CBIO | UEMA | SÃO LUÍS - MA
METABOLISMO DE 
MICRORGANISMOS: FUNGOS E
BACTÉRIAS
PROF. DR. THIAGO ANCHIETA DE MELO
RESPONSÁVEL:
OBJETIVO
Dialogar sobre os principais pontos 
que envolvem as funções metabólicas 
executadas pelas populações 
microbianas 
ROTEIRO
1. CRESCIMENTO DE FUNGOS E BACTÉRIAS
2. METABOLISMO
3. VISÃO SIMPLIFICADA DO METABOLISMO CELULAR
4. METABOLISMO PRIMÁRIO
5. METABOLISMO PRIMÁRIO - FERMENTAÇÃO
6. METABOLISMO SECUNDÁRIO
7. INFLUÊNCIA DE FATORES FÍSICOS NO METABOLISMO DE FUNGOS E BACTÉRIAS
8. E OS VÍRUS?
CRESCIMENTO DE FUNGOS E 
BACTÉRIAS
1
2
Liberação de
enzimas
Absorção dos produtos
solubilizados
CRESCIMENTO DE FUNGOS E 
BACTÉRIAS
absorção de nutrientes
Exoenzimas
Enzimas extracelulares que degradam moléculas orgânicas complexas em moléculas simples, assimiláveis pelos 
microrganismos
Celulose Glicose
Proteínas Aminoácidos
Amido Glicose
Celulases
Proteinases
Amilases
CRESCIMENTO DE FUNGOS E 
BACTÉRIAS
DIGESTÃO REALIZADA POR 
MICRORGANISMOS
absorção de nutrientes
A digestão de polímeros por 
microrganismos é um processo 
enzimático extracelular
METABOLISMO
SOMA TOTAL DE TODAS AS REAÇÕES 
QUÍMICAS QUE SUPORTAM A VIDA
CATABOLISMO
(reações exergônicas – quebra)
ANABOLISMO
(reações endergônicas – síntese)
VISÃO SIMPLIFICADA DO 
METABOLISMO CELULAR
Nutrientes para biossíntese
Anabolismo
(biossíntese)
Macromoléculas e outros 
componentes celulares
Substâncias químicas / luz
(fonte de energia)
Descarte
(produtos por fermentação, 
ácidos, álcoois, CO2, etc)
Energia para motilidade, 
transporte de nutrientes, 
etc.
Energia para
biossíntese
Toda a vida no planeta depende, em 
última instância, da atividade dos 
microrganismos
“Unidade em bioquímica” – muitos 
dos processos bioquímicos que 
ocorrem nos microrganismos são, 
essencialmente, os mesmos em todas 
as formas de vida
Metabolismo primário 
x
Metabolismo secundário
Célula
METABOLISMO PRIMÁRIO
METABOLISMO DO CARBONO E 
ENERGÉTICO
- Glicólise
- Fermentação
- Respiração
- Ciclo do ácido cítrico 
(tricarboxílico)
- Cadeia de transporte de 
elétrons
- Gliconeogênese
METABOLISMO DO NITROGÊNIO
- Catabolismo do nitrogênio
- Anabolismo do nitrogênio
- Assimilação de amônia
- Biossíntese de aminoácidos
- Biossíntese de nucleotídeos
SÍNTESE DE MACROMOLÉCULAS
- DNA
- RNA
- Proteínas
- Polissacarídeos
- Quitina
- β-glucanas
- Glicogênio
METABOLISMO PRIMÁRIO
Moléculas estruturais
Produtos do metabolismo primário
METABÓLITOS PRIMÁRIOS
- Moléculas de função conhecida
- Estrutura de hifas e função 
estrutural em geral
- Metabolismo energético
- Regulação do metabolismo
- Intermediários na biossíntese de compostos
- Ampla ocorrência na natureza
Fermentação 
alcoólica/ 
lática
METABOLISMO PRIMÁRIO -
FERMENTAÇÃO
Degradação parcial, anaeróbia de glicose a CO2 e 
etanol
METABOLISMO PRIMÁRIO -
FERMENTAÇÃO
Representação diagramática da levedura Saccharomyces
cerevisiae (cerca de 5 µm). W – parede celular; Vac – vacúolo 
central; BS – cicatriz de brotamento; M – mitocôndria; L –
corpúsculo de lipídio; G – complexo de Golgi; ER – retículo 
endoplasmático; V – vesícula; SPB – “spindle pole-body” 
equivalente aos centríolos em outros eucariotos; N – núcleo. 
Adaptado de Deacon (1997).
Levedura Saccharomyces cerevisiae
Formas leveduriformes não são fundamentalmente 
diferentes das hifas, mas apresentam uma forma de 
crescimento diferente
METABOLISMO PRIMÁRIO -
FERMENTAÇÃO PRODUÇÃO DE ÁLCOOL
Fonte de 
carboidratos 
complexos
Açúcares 
fermentáveis 
simples
2 CO2
+
2 C2H5OH
Enzimas (fungos)
Enzimas (levedura)
METABOLISMO SECUNDÁRIO
METABÓLITOS SECUNDÁRIOS
- Derivam-se a partir de diferentes intermediários do 
metabolismo primário
- Antibióticos
- Toxinas
- Pigmentos
- Hormônios
- Frequentemente sem função conhecida
- Ocorrência restrita a poucas espécies ou gêneros
- Normalmente produzidos após a paralização do crescimento
Um metabólito secundário não é essencial para o crescimento 
vegetativo de um microrganismo em cultura pura
METABOLISMO SECUNDÁRIO
CRESCIMENTO DE UM FUNGO FILAMENTOSO 
EM MEIO DE CULTIVO LÍQUIDO
* Trofofase – fase de “alimentação” –
caracterizada pelo metabolismo primário 
/ crescimento do microrganismo
**Idiofase – metabolismo secundário –
declínio da taxa de crescimento e início 
da reprodução – produção de 
metabólitos secundários
METABOLISMO SECUNDÁRIO ANTIBIÓTICO
ANTIBIÓTICO - Produto metabólico de um organismo que é prejudicial ou inibidor de certos 
microrganismos, em concentrações muito pequenas
Origem dos principais antibióticos
METABOLISMO SECUNDÁRIO ANTIBIÓTICO
Antibióticos beta-lactâmicos
É o grupo de antibióticos mais utilizado
METABOLISMO SECUNDÁRIO ANTIBIÓTICO
Penicilinas
Isoladas por Fleming em 1929 – Penicillium notatum
Seletivas para bactérias Gram-positivas, diplococos Gram-
negativos (Neisseria)
Neisseria sp.
Núcleo básico da molécula: Ácido-6-
aminopenicilâmico
As diferentes penicilinas se diferenciam através 
das cadeias laterais
METABOLISMO SECUNDÁRIO ANTIBIÓTICO
Penicilinas
A carbenicilina pertence ao grupo das penicilinas 
antiestafilocócicas, pois foi desenvolvida para o tratamento de 
infecções causadas por estafilococos produtores de b-
lactamases. É ativa contra estafilococos, microrganismos 
sensíveis e resistentes à penicilina, Streptococcus pyogenes e 
Streptococcus pneumoniae
A amoxicilina – conhecida popularmente como “amoxilina” – é 
um medicamento antibiótico usado no tratamento de diversas 
infecções bacterianas, como pneumonia, amigdalite e problemas 
no trato genitourinário, a exemplo de infecção urinária
Ampicilina é um antibiótico utilizado para combater infecções do 
trato urinário, respiratório, digestivo, biliar e infecções da boca, 
resultantes de extrações infectadas e outras infecções cirúrgicas, 
causadas por bactérias do grupo dos Enterococos, Haemophilus, 
Proteus, Salmonella e E. coli
Infecção óssea; infecção articular; infecção intra-abdominal; 
infecção pélvica em mulheres; pneumonia bacteriana; 
septicemia bacteriana; infecção da pele e dos tecidos moles; 
profilaxia cirúrgica em: cirurgia colorretal, histerectomia 
abdominal e cesariana de alto risco. Inibe a síntese da 
membrana celular da bactéria
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Compostos que causam uma condição patológica em algum hospedeiro, 
seja ele planta ou animal
Pode envolver:
- Invasão do hospedeiro pelo fungo (parasitismo)
- Ingestão do fungo (“mushroom poisoning”)
- Ingestão de produtos sobre os quais o fungo cresceu (“food poisoning”; 
micotoxicose)
- Respostas alérgicas
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Toxinas – natureza química
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Toxinas – natureza química
Esporodesmina
(Aspergillus sp.)
α-Amanitina
(Amanita sp.)
Esporodesmina – (trp/ala) – fotossensibilização
α-Amanitina – (peptídeo cíclico 8 a.a.) – inibidor RNA polimerase (RNAm)
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Toxinas – natureza química
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Toxinas – natureza química
Zearalenona
(Fusarium sp.)
Fusicoccina A
(Fusicoccum sp.)
Zearalenona – (policetídeo) – atividade estrogênica em animais
Fusicoccina A – (terpenóide) – translocada pelo xilema / aumenta o 
volume celular / altera a abertura dos 
estômatos
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Identificação de Toxinas
1) Produção da toxina em cultura pura
2) Bioensaio quantitativo
3) Fonte padrão de toxina para efeito de comparação (potência 
relativa)
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS
Identificação de Toxinas
Postulados de Koch
Bioensaios
- Animais
- Alimentação / injeção – sobrevivência dos indivíduos
- Testes derme – inflamação / necrose
- Plantas 
- Mancha foliar (injúria + toxina = área necrótica)
- Liberação de eletrólitos
- Inibição do crescimento
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINASFitotoxinas (toxinas produzidas por fitopatógenos)
Produtos químicos de fungos e bactérias, os quais mostram-se tóxicos 
para plantas superiores
- Afetam o metabolismo da planta hospedeira, podendo causar a 
morte
- Não agem sobre a integridade da parede celular
- Geralmente, são de baixo peso molecular
- Ativas em baixas concentrações
- Não exibem ação enzimática ou hormonal
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
Fitotoxinas (toxinas produzidas por fitopatógenos)
Produtos químicos de fungos e bactérias, os quais mostram-se tóxicos 
para plantas superiores
- Afetam o metabolismo da planta hospedeira, podendo causar a 
morte
- Não agem sobre a integridade da parede celular
- Geralmente, são de baixo peso molecular
- Ativas em baixas concentrações
- Não exibem ação enzimática ou hormonal
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
Sarna comum – doença em batata
Agente causal – bactéria Streptomyces sp. (mais comum é a espécie S. scabies)
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
Taxtomina A – fitotoxina
Importante para a colonização dos tecidos pela bactéria e manifestação dos sintomas da doença (fator 
primário à patogenicidade) 
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
Produção da taxtomina
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
Produção da taxtomina
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
Produção da taxtomina | TAXTOMINA A: produção por diferentes isolados da bactéria
16 – altamente produtor
79 – Intermediário
26 – Pouco produtor
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
TAXTOMINA A: APLICAÇÕES
Raphanus
sativus
Arabidopsis sp. Triticum sp.
Ação sobre espécies vegetais
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
TAXTOMINA A: MECANISMOS DE AÇÃO
Alterações no processo de divisão mitótica
Bloqueio da síntese de celulose
Alterações no fluxo de Ca2+ e H+ na membrana plasmática
Morte celular programada
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
TAXTOMINA A: REAÇÃO DE CULTIVARES DE BATATA
Secções de 
tubérculos
de batata
24 horas
Taxtomina A
Lesões
necróticas
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - FITOTOXINA
TAXTOMINA A: REAÇÃO DE CULTIVARES DE BATATA
RESISTÊNCIA
SENSIBILIDADE
- +
+ -
Ágata Bintije Monalisa Asterix Mondial Atlantic
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - MICOTOXINAS
Toxinas – natureza química
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - MICOTOXINAS
Aflatoxinas
- Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus
- Propriedades carcinogênicas
- Policetídeo derivado da acetil-CoA
- Mínimo de 15 aflatoxinas conhecidas 
(B1, G2, G1, G2)
Presença do fungo 
em amendoim e 
milho
Conidióforo típico 
do gênero 
Aspergillus
Policetídeos
Compostos fenólicos
Aflatoxin
as
METABOLISMO SECUNDÁRIO TOXINAS - MICOTOXINAS
Presença do fungo 
em amendoim e 
milho
Conidióforo típico 
do gênero 
Aspergillus
METABOLISMO SECUNDÁRIO
Os principais fungos produtores de micotoxinas são:
Aspergillus sp.
Penicillium sp.
Fusarium sp.
- Grande número de toxinas
- Grande variedade de toxinas
TOXINAS - MICOTOXINAS
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
- Não são essenciais para o crescimento do
microrganismo
- Estão associados com esporos, esporóforos
ou estruturas relacionadas
- Alguns são importantes na resistência dos
esporos sob condições adversas
- Alguns são importantes no ciclo de vida do
microrganismo
Policetídeos
Compostos fenólicos
MELANINAS
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
MELANINAS
A produção das melaninas em fungos 
tem como precursor um aa essencial
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
Pigmentos em fungos
Magnaporthe oryzae – Brusone do trigo e do 
arroz
Melo, 2013
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
Pigmentos em fungos
Magnaporthe oryzae – Brusone do trigo e do 
arroz
Melo, 2013
Apressório de M. oryzae revestido de melanina
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
Pigmentos em fungos
Magnaporthe oryzae – Brusone do trigo e do 
arroz
1. Estirpe selvagem com melanina
2. Estirpe mutante, sem melanina
3. Estirpe mutante com melanina exógena (Alternaria sp.)
4. Estirpe não produtora de melanina
5. Estirpe mutante com melanina exógena (TBR-1)
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
Carotenoides
- Compõem a maior parte dos pigmentos
- Laranjas
- Amarelos
- Vermelhos
- Terpenóides derivados de acetato, caminho 
do ácido mevalônico
- Geralmente com 40 carbonos
- A cor depende das ligações duplas nas 
moléculas 
METABOLISMO SECUNDÁRIO PIGMENTOS
IMPORTÂNCIA
Proteção das células – espécies 
reativas de oxigênio
Carotenos: são precursores de 
hormônios sexuais em zigomicetos.
METABOLISMO SECUNDÁRIO HORMÔNIOS
Hormônios Sexuais
- Indução de estruturas gaméticas
- Quimiotaxia
- Quimiotropismo
Os hormônios são substâncias difusíveis que regulam o processo de “acasalamento”
METABOLISMO SECUNDÁRIO HORMÔNIOS
Hormônios Sexuais
HORMÔNIO NATUREZA FUNGO FUNÇÃO
Sirenina / Parasina Isoprenóide Allomyces Quimiotaxia
Anteridiol / oogoniol Esteróis
Achyla
amisexualis
Quimiotropismo / indução 
do gametângio / 
diferenciação de gametas
Ácido trispórico Isoprenóide Mucor mucedo Indução do esporangióforo
Fatores a, α Peptídeo
Saccharomyces
cerevisiae
Formação de célula 
diploide (gemulação 
ilimitada)
SIRENINA
PARASINA
METABOLISMO SECUNDÁRIO HORMÔNIOS
Hormônios Sexuais
METABOLISMO SECUNDÁRIO HORMÔNIOS
Hormônios Sexuais
Isoprenoides
SIRENINA / PARASINA
METABOLISMO SECUNDÁRIO
Fatores que influenciam o metabolismo secundário
- Enzimas frequentemente ausentes / inativas durante o crescimento vegetativo
- Limitação de nutrientes com excesso de carbono (o carbono estimula)
- Nitrogênio disponível (fácil assimilação – amônia) – inibe
Outros fatores:
Incubação, temperatura, fosfato, micronutrientes
INFLUÊNCIA DE FATORES FÍSICOS NO 
METABOLISMO DE FUNGOS E 
BACTÉRIAS
Temperatura
Luminosidade/ Fotoperíodo
Umidade
Aeração
pH
E OS VÍRUS
Os vírus não apresentam metabolismo próprio!
OBRIGADO!
thiagodemelo.uema@gmail.com