Metabolismo M tuberculosis

Prévia do material em texto

<p>1</p><p>UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO – UEMA</p><p>CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE BACABAL</p><p>DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS</p><p>CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS BACHARELADO</p><p>FRANCINAYRA COSTA DAMASCENO</p><p>JESSÉ PINTO FERREIRA</p><p>MARIANA CRISTINA BORGES MACEDO</p><p>PROCESSOS AERÓBICOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA/METABOLISMO,</p><p>REALIZADO PELA BACTÉRIA - Bacilo de Koch</p><p>(Mycobacterium tuberculosis)</p><p>Bacabal</p><p>2020</p><p>https://sis.sig.uema.br/sigaa/portais/discente/turmas.jsf</p><p>https://sis.sig.uema.br/sigaa/portais/discente/turmas.jsf</p><p>https://sis.sig.uema.br/sigaa/portais/discente/turmas.jsf</p><p>2</p><p>FRANCINAYRA COSTA DAMASCENO</p><p>JESSÉ PINTO FERREIRA</p><p>MARIANA CRISTINA BORGES MACEDO</p><p>PROCESSOS AERÓBICOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA/METABOLISMO,</p><p>REALIZADO PELA BACTÉRIA - Bacilo de Koch</p><p>(Mycobacterium tuberculosis)</p><p>Trabalho apresentado a disciplina de</p><p>Microbiologia Geral como requisito à</p><p>obtenção de segunda nota.</p><p>Professora: Rozilma Soares Bauer</p><p>Bacabal</p><p>2020</p><p>https://sis.sig.uema.br/sigaa/portais/discente/turmas.jsf</p><p>https://sis.sig.uema.br/sigaa/portais/discente/turmas.jsf</p><p>https://sis.sig.uema.br/sigaa/portais/discente/turmas.jsf</p><p>3</p><p>SUMÁRIO</p><p>1 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 4</p><p>2 CARACTERIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DO MICROORGANISMO...... 5</p><p>3 PRECURSORES METABÓLICOS .......................................................... 6</p><p>4 BLOCOS DE CONSTRUÇÃO ................................................................. 6</p><p>5 VIAS METABÓLICAS DA MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS ......... 7</p><p>5.1 Via glicolítica ......................................................................................... 7</p><p>5.2 Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (ciclo de krebs) ................................... 8</p><p>6 CONSTITUINTES CELULARES .............................................................. 9</p><p>ILUSTRAÇÃO – VIA GLICOLÍTICA .......................................................... 10</p><p>ILUSTRAÇÃO CICLO DE KREBS ............................................................ 11</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>4</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>O Mycobacterium tuberculosis ou bacilo de Koch , foi descoberto no ano</p><p>de 1882 pelo cientista Robert Koch, é uma espécie de bactéria patogênica, do</p><p>gênero Mycobacterium, aeróbica obrigatória, isso significa que esse organismo</p><p>necessita de oxigênio para realizar suas necessidades metabólicas e seu</p><p>processo de crescimento, escolhendo assim, os tecidos mais oxigenados do</p><p>organismo do seu hospedeiro para a sua habitação e desenvolvimento, isso é</p><p>verossímil quando nota-se que a doença infectocontagiosa causada por ele, a</p><p>Tuberculose, é uma enfermidade do trato respiratório inferior, acometendo</p><p>principalmente o lóbulo superior do pulmão e do fígado.</p><p>As colônias destas micobactérias ou apresentam uma coloração castanha</p><p>brilhante ou não são pigmentadas (MURRAY, 2009).</p><p>É uma bactéria com formato bacilar, apresentando em sua parede celular</p><p>grande riqueza de lipídeos. Devido a essa natureza lipídica, em algum estágio</p><p>de seu desenvolvimento, bactérias desse gênero apresentam uma característica</p><p>ímpar, denominada acidoresistência.</p><p>Nessa perspectiva, essa propriedade deve-se à presença de lipídeos</p><p>singulares na superfície da célula, denominados ácidos micólicos, encontrados</p><p>somente no gênero Mycobacterium, na superfície da célula micobacteriana. Os</p><p>ácidos micólicos são um grupo complexo de lipídeos hidroxilados de cadeia</p><p>ramificada, ligados covalentemente ao peptideoglicano da parede celular; este</p><p>complexo dá à superfície celular uma consistência cerosa, hidrofóbica (BROCK,</p><p>2016).</p><p>Essa característica lipídica das Mycobacterium tuberculosis afeta</p><p>visualmente as colônias celulares que crescem em meio sólido formadas por</p><p>esse gênero, pois, quando crescem formam colônias densas, compactas e</p><p>rugosas. Possuem um crescimento caracterizado como lento e ramificado ou</p><p>filamentoso.</p><p>O fracasso das medidas de saúde pública no controle prévio de infecções</p><p>resultou em casos inesperados de tuberculose (BROCK, 2016).</p><p>Por serem organismos acidoresistentes e a população adquirir cada vez</p><p>mais hábitos de automedicação, esse patógeno vem sendo cada vez mais</p><p>5</p><p>insistentes nos organismos humanos e usando-se de táticas defensivas para</p><p>burlar os fármacos médicos.</p><p>O presente trabalho tem como objetivo discorrer a respeito do</p><p>metabolismo do organismo Mycobacterium tuberculosis, mostrando suas</p><p>características gerais, precursores metabólicos e principais vias metabólicas.</p><p>2 CARACTERIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DO MICRORGANISMO</p><p>As micobactérias são bacilos (bastonetes) aeróbios acidorresistentes.</p><p>Esses organismos não são gram-positivos, nem gram-negativos, isto é, são</p><p>fracamente corados pelos corantes utilizados na coloração de Gram. As</p><p>micobactérias são, virtualmente, as únicas bactérias acidorresistentes. O termo</p><p>“acidorresistente” refere-se à capacidade de um organismo reter o corante</p><p>carbolfucsina, apesar do tratamento subsequente com uma mistura etanol-ácido</p><p>clorídrico. O elevado teor lipídico (aproximadamente 60%) de sua parede celular</p><p>torna as micobactérias acidorresistentes.</p><p>As micobactérias são evidenciadas pela coloração de ZIEHL-NEELSEN:</p><p>coram-se pela mistura de fucsina mais ácido fênico aquecido, que penetra no</p><p>citopolasma e resistem à descoloração com uma mistura de álcool e ácido.</p><p>Um dos principais patógenos do gênero, é a Mycobacterium tuberculosis.</p><p>Este microrganismo causa a tuberculose. Em nível mundial, M. tuberculosis</p><p>causa mais mortes do que qualquer outro agente microbiano. Aproximadamente</p><p>um terço da população mundial encontra-se infectada por esse organismo</p><p>(LEVINSON, 2011).</p><p>A M. tuberculosis cresce lentamente ao contrariamente da maioria das</p><p>bactérias, que são capazes de duplicar seu número em 1 hora ou menos. Pelo</p><p>fato de o crescimento ser tão lento, as culturas de espécimes clínicos devem ser</p><p>mantidas por 6-8 semanas antes de serem consideradas negativas. Os meios</p><p>utilizados para seu crescimento, contêm nutrientes complexos como a gema do</p><p>ovo e corantes como verde malaquita.</p><p>6</p><p>A M. tuberculosis é um organismo aeróbio obrigatório, o que explica sua</p><p>preferência em causar doenças em tecidos altamente oxigenados como o lobo</p><p>superior do pulmão e rins.</p><p>Este microrganismo é transmitido interpessoalmente por aerossóis</p><p>respiratórios, sendo o pulmão o sítio inicial de infecção. A transmissão ocorre</p><p>principalmente por aerossóis gerados pela tosse de indivíduos com “esfregaço-</p><p>positivo”, isto é, aqueles cujo escarro contém bacilos detectáveis pela coloração</p><p>acidorresistente.</p><p>3 PRECURSORES METABÓLICOS</p><p>O ciclo dos ácidos tricarboxílicos (ATC) ocorre em condições aeróbicas e</p><p>é um ciclo anfibólico. São também mostrados os precursores para a síntese de</p><p>aminoácidos e de nucleotídeos. CoA, coenzime A; FADH2, flavin adenine</p><p>dinucleotide; GTP, guanosine triphosphate. Temos também treze precursores</p><p>gerais: Eritrose 4-fosfato, o famoso Acetil CoA, Frutose 6-fosfato, Glucose 6-</p><p>fosfato, Alfa-cetoglutarato, Oxalacetato, Ribose 5-fosfato, Fosfoenolpiruvato, 3-</p><p>fosfoglicerato, Triose-fosfato e Succinil CoA, Ácido pirúvico.</p><p>4 BLOCOS DE CONSTRUÇÃO</p><p>“Blocos de construção”, de que se trataria esse termo levando em</p><p>consideração o metabolismo bacteriano? Após grandes percursos, voltamos ao</p><p>início de todos os organismos existentes; as moléculas essências a vida,</p><p>composição química desses organismos e fonte de energia.</p><p>A exigência mínima para o crescimento é uma fonte de carbono e</p><p>nitrogênio, uma fonte de energia, água e vários íons. Os elementos essenciais</p><p>incluem componentes de proteínas, lipídios e ácidos nucleicos (C, O, H, N, S, P),</p><p>íons importantes (K, Na, Mg, Ca, Cl) e componentes de enzimas (Fe, Zn, Mn,</p><p>Mo, Se, Co, Cu, Ni). O ferro é tão importante que muitas bactérias secretam</p><p>proteínas especializadas (sideróforos) para concentrar ferro a partir de soluções</p><p>diluídas e, por outro lado, nossos organismos sequestram ferro para reduzir sua</p><p>disponibilidade, como um meio de proteção. (MURRAY, 2009).</p><p>O gênero Mycobacterium, pode sintetizar, nucleotídeos aminoácidos,</p><p>lipídios e carboidratos necessários para o seu crescimento e divisão celular.</p><p>7</p><p>Sendo assim, blocos de construção são as moléculas fundamentais de</p><p>sua composição e manutenção, utilizados desde a sua respiração celular a</p><p>reprodução.</p><p>5 VIAS METABOLICAS DA MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS</p><p>Para sua biossíntese, ao invés de liberar toda a energia das moléculas</p><p>como calor (pela queima), as bactérias quebram a glicose em diferentes etapas</p><p>para permitir que a energia seja captada em forma utilizável. A respiração</p><p>aeróbica pode converter completamente os seis carbonos da glicose em CO2 e</p><p>H2O, produzindo mais energia (MURRAY,2009).</p><p>A Mycobacterium tuberculosis, utiliza-se de dois mecanismos para sua</p><p>produção de energia, o primeiro é a via da Glicólise ou via de Embden-Meyerhof-</p><p>Parnas e a segunda, a via Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos.</p><p>5.1 Via glicolítica</p><p>A via glicólica, consiste em uma via central de catabolismo da glicose</p><p>mediada por um serie de enzimas, as quais auxiliam as reações que levam a</p><p>glicose até o ácido pirúvico e os ATPs; os produtos moleculares finais da cadeia</p><p>de reações.</p><p>Essas reações são:1- Fosforilação da glicose, 2- Conversão da glicose</p><p>6-fosfato em frutose 6-fosfato, 3- Fosforilação da frutose 6-fosfato em frutose 1,6</p><p>bifosfato, 4- Clivagem da frutose 1,6-bifosfato, 5- Interconversão das trioses</p><p>fosfato, 6- Oxidação do gliceraldeido 3-fosfato em 1,3-bifosfoglicerato, 7-</p><p>Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para ADP, 8- Conversão da 3-</p><p>fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato, 9- Desidratação do 2-fosfoglicerato em</p><p>fosfoenol piruvato, 10- Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para</p><p>ADP( BROCK, 2016)</p><p>As reações irreversíveis estão na 1, 3 e 10, as demais são reversíveis, o</p><p>saldo líquido desse processo é de duas moléculas de ATP por molécula de</p><p>glicose.</p><p>8</p><p>5.2 Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (ciclo de krebs)</p><p>Na presença de oxigênio, o ácido pirúvico produzido pela glicólise e a</p><p>partir do metabolismo de outros substratos pode ser completamente oxidado</p><p>(queima controlada) a água e CO2, utilizando o ciclo de ácidos tricarboxílicos</p><p>(ATC) (Fig. 3-4), que resulta na produção de energia adicional. O processo</p><p>começa com a descarboxilação oxidativa (liberação de CO2) do piruvato para o</p><p>intermediário de alta energia, acetilcoenzima A (acetil-CoA); esta reação também</p><p>produz duas moléculas de NADH. Os dois carbonos restantes, derivados do</p><p>piruvato, entram no ciclo ATC na forma de acetil-CoA pela condensação com</p><p>oxaloacetato, com a formação de molécula de citrato com seis carbonos. Em</p><p>uma série de reações oxidativas em escala, o citrato é reconvertido em</p><p>oxaloacetato.A produção teórica para cada piruvato é de 2 moles de CO2, 3</p><p>moles de NADH, 1 mol de flavina adenina dinucleotídeo (FADH2) e 1 mol de</p><p>guanosina trifosfato (GTP) (MURRAY,2009).</p><p>Essa segunda via metabólica além da eficiente geração de ATP a partir</p><p>da glicose (e de outros carboidratos) fornece um meio a partir do qual os</p><p>carbonos derivados de lipídios (na forma de acetilCoA) podem ser desviados</p><p>tanto para a produção de energia quanto para a geração de precursores</p><p>biossintéticos.</p><p>De forma similar, o ciclo inclui vários pontos em que aminoácidos</p><p>desaminados podem entrar. Por exemplo, a desaminação do ácido glutâmico</p><p>produz α-cetoglutarato, enquanto a desaminação do ácido aspártico produz</p><p>oxaloacetato, ambos são intermediários do ciclo ATC. O ciclo ATC desta forma</p><p>desempenha as seguintes funções:</p><p>1. É o mais eficiente mecanismo de geração de ATP.</p><p>2. Funciona como uma via comum para a oxidação completa de</p><p>aminoácidos, ácidos graxos e carboidratos.</p><p>3. Fornece produtos intermediários-chave (iα-cetoglutarato, piruvato,</p><p>oxaloacetato) para a síntese final de aminoácidos, lipídios, purinas e</p><p>pirimidinas. As duas últimas funções realizadas pelo ciclo ATC o torna um</p><p>ciclo anfibólico (pode atuar nas funções anabólicas e catabólicas da</p><p>célula).</p><p>9</p><p>6 CONSTITUINTES CELULARES</p><p>A bactéria Mycobacterium tuberculosis, apresentam uma parede celular</p><p>incomum, responsável pela impossibilidade das micobactérias de serem coradas</p><p>pela coloração de Gram. Sua parede celular contém vários lipídeos complexos:</p><p>(1) ácidos graxos de cadeia longa (C78-C90), denominados ácidos micólicos,</p><p>que contribuem para a acidorresistência do organismo; (2) cera D, um dos</p><p>componentes ativos do adjuvante de Freund, empregado para intensificar a</p><p>resposta imune contra vários antígenos em animais experimentais; e (3)</p><p>fosfatídeos, que desempenham papel na necrose caseosa.</p><p>O fator corda (dimicolato de trealose) está correlacionado à virulência do</p><p>organismo. Linhagens virulentas crescem em um padrão característico, similar a</p><p>uma corda com aspecto de “serpentina”, não observado em linhagens não</p><p>virulentas. O organismo também contém diversas proteínas que, quando</p><p>combinadas com as ceras, promovem uma hipersensibilidade tardia. Essas</p><p>proteínas são os antígenos utilizados no teste cutâneo de PPD (do inglês,</p><p>purified protein derivative, derivado proteico purificado) (também</p><p>conhecido como teste cutâneo de tuberculina). Um lipídeo localizado na parede</p><p>celular bacteriana, denominado tiocerol dimicoserosato, é requerido para a</p><p>patogênese no pulmão.</p><p>Estas bactérias contém em seu DNA uma alta proporção de guanina e</p><p>citosina (62 a 70%), conferindo a elas uma maior estabilidade, e também por</p><p>possuir espécies que estão intimamente relacionadas no que tange as suas</p><p>sequências de 16S rRNA (6).</p><p>Não possuem flagelos, não formam esporos, não produzem toxinas e não</p><p>possuem cápsulas. São microrganismos intracelulares que infectam e se</p><p>proliferam no interior de macrófagos.</p><p>10</p><p>ILUSTRAÇÃO – VIA GLICOLÍTICA</p><p>11</p><p>ILUSTRAÇÃO CICLO DE KREBS</p><p>12</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>LEVINSON, Warren. Microbiologia médica e imunologia [recurso eletrônico] /</p><p>Warren Levinson; tradução: Martha Maria Macedo Kyaw. – 10. ed. – Dados</p><p>eletrônicos. – Porto Alegre: AMGH, 2011. Editado também como livro impresso</p><p>em 2010 ISBN 978-85-63308-72-6.</p><p>LOBATO, Lívia Silva. Análise da eficácia de drogas inibidoras da síntese de</p><p>colesterol (estatinas) no controle da infecção por micobactérias. Ministério da</p><p>Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Pós-Graduação em</p><p>Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro Julho de 2014. Disponível em <</p><p>https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/13488/1/livia_lobato_ioc_mest_2014.</p><p>pdf>. Acesso 28/10/2020.</p><p>MICHAEL, T. Madigan, et al.; Microbiologia de Brock [recurso eletrônico] /</p><p>[tradução: Alice Freitas Versiani, et al.; revisão técnica: Flávio Guimarães da</p><p>Fonseca]. – 14. ed. – Porto Alegre: Artmed, 2016.</p><p>MURRAY, Patrick R. Microbiologia médica [recurso eletrônico] / Patrick R.</p><p>Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller; [tradução Carlos Pelleschi</p><p>Taborda… et al.]. – Rio de Janeiro: Tradução autorizada do idioma inglês da</p><p>edição publicada por Mosby – um selo editorial Elsevier, 2009.</p><p>NELSON, David L. Princípios de bioquímica de Lehninger [recurso eletrônico] /</p><p>David L. Nelson, Michael M. Cox; [tradução: Ana Beatriz Gorini da Veiga, et al.;</p><p>revisão técnica: Carlos Termignoni, et al. – 6. ed. – Dados eletrônicos. – Porto</p><p>Alegre: Artmed, 2014.</p><p>SALWAY, J. G. Metabolismo passo a passo [recurso eletrônico] / J. G. Salway;</p><p>tradução Débora de Queiroz Tavares. – 3. ed. –Dados eletrônicos. – Porto</p><p>Alegre: Artmed, 2009. Editado também como livro impresso em 2009. ISBN 978-</p><p>85-363-2003-8 1. Metabolismo. 2. Fisiologia humana. I. Título.</p><p>TORTORA, Gerard J. Microbiologia</p><p>[recurso eletrônico] / Gerard J. Tortora,</p><p>Berdell R. Funke, Christine L. Case; tradução: Aristóbolo Mendes da Silva, et al.;</p><p>revisão técnica: Flávio Guimarães da Fonseca. – 10. ed. – Dados eletrônicos. –</p><p>Porto Alegre: Artmed, 2012.</p><p>https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/13488/1/livia_lobato_ioc_mest_2014.pdf</p><p>https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/13488/1/livia_lobato_ioc_mest_2014.pdf</p>