Aula 3 - Nutrição e Metabolismo bacteriano

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Nutrição e metabolismo 
bacteriano
Universidade Federal de Pelotas
Departamento de Microbiologia e Parasitologia
Disciplina de Microbiologia e Imunologia
Profa. Luiza da Gama Osório
Metabolismo
“Conjunto de todas as reações bioquímicas que 
ocorrem
em uma célula ou organismo”
absorção e utilização de compostos
crescimento e manutenção das funções celulares
capacidade de sobrevivência,
funcionamento,
replicação
Processos químicos
Metabolismo
• Síntese de compostos orgânicos estruturais e funcionais
• Degradação de compostos orgânicos: síntese de ATP
Anabolismo Catabolismo
Conjunto das reações de síntese
de compostos orgânicos. Ocorre
síntese de moléculas complexas a
partir de moléculas simples.
• estruturais
• funcionais
Conjunto das reações de
degradação de compostos
orgânicos destinados à obtenção
de energia.
Liberação de energia pela quebra
de moléculas complexas em
moléculas mais simples.
Metabolismo
As reações anabólicas 
são importantes para o 
crescimento, 
construção e reparo de
estruturas celulares.
Anabolismo
O catabolismo 
fornece energia 
requerida para os 
processos vitais, 
incluindo 
movimento, 
transporte e síntese 
de moléculas 
complexas.
Catabolismo
Metabolismo
Metabolismo
O metabolismo é um fenômeno vinculado à aquisição e uso eficiente de energia.
Vias biossintéticas e vias catabólicas
Anabolismo Síntese Estrutural ou funcional
Catabolismo Quebra Geração de energia
Quais são as possíveis 
formas de obtenção de 
energia por uma célula?
Metabolismo heterotrófico
Metabolismo autotrófico
Metabolismo – obtenção de energia
Síntese de ATP a partir da energia liberada pela
oxidação de compostos orgânicos, transformando-os
em moléculas mais simples e utilizadas como fonte
de carbono
Utilizam CO2 como principal fonte de carbono, obter
energia pela síntese de ATP pela oxidação de
compostos inorgânicos ou captação de energia
luminosa
Incapacidade
Capacidade
Produção do 
próprio alimento
Seres superiores:
a) Vegetais: fotossintese – energia da luz solar
Autotróficos – nutre-se com substâncias inorgânicas
b) Animais: quimiotróficos – energia a custa de reações químicas
Heterotróficos – nutre-se com fontes orgânicas de carbono
Metabolismo – obtenção de energia
Necessidades nutritivas
Nos microrganismos:
a) Algumas bactérias e algas são fotossintéticas (luz)
Autotróficas (CO2) ou heterotróficas (glicose)
b) A grande maioria: quimiotróficas (reações químicas)
Autotróficas (CO2) ou heterotróficas (glicose)
Metabolismo – obtenção de energia
Necessidades nutritivas
Metabolismo – obtenção de energia
Foto auto trófico
Quimio auto trófico
Foto hetero trófico
Quimio hetero trófico
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CO2
Compostos orgânicos
Metabolismo – obtenção de energia
Produção de energia pelas bactérias
• Glicólise (ou respiração) anaeróbica
• Glicólise (ou respiração) aeróbia
• Fermentação
Metabolismo – obtenção de energia
Glicólise anaeróbia
Metabolismo – obtenção de energia
2 ATP
2 Ácido pirúvico
(piruvato)
Glicólise aeróbia
Metabolismo – obtenção de energia
Ácido pirúvico
(piruvato)
Acetil CoA
Ciclo Krebs
O2
36 ATP
Metabolismo – obtenção de energia
NADH e FADH gerados no Ciclo de Krebs são reduzidos pelas enzimas 
citocrômicas (ou fosforilação oxidativa) produzindo ATP
Fermentação
Metabolismo – obtenção de energia
Ácido pirúvico
(piruvato)
O2
Diferentes produtos finais
A fermentação é o processo de obtenção de energia pelo qual a molécula 
orgânica que está sendo metabolizada não é completamente oxidada, ou seja, 
não tem extraído todo o seu potencial energético.
A maioria dos compostos naturais e mesmo muitos compostos sintéticos 
são degradados por algum tipo de bactéria. Em ambientes anaeróbicos esses 
processos envolvem fermentação.
Ácido (acético e lático)
Álcool (etanol, metanol, butanol)
Cetonas (acetona)
Gases (dióxido de carbono e hidrogênio molecular)
2 ou 3
ATP’s
Obtenção de energia:
o que fica disso tudo?
• Autotróficas: retiram energia de CO2
• Heterotróficas: retiram energia da glicose
• Aneróbicas: retiram energia da quebra da glicose na ausência de O2
• Aeróbias: retiram energia da quebra da glicose na presença de O2
• Glicólise aeróbia é mais eficiente na obtenção de energia do que a glicólise
anaeróbia e do que a fermentação
Com tantas diferenças...
... as bactérias tem que ser divididas
Além das características morfológicas...
Gram +
Gram -
Parede
Arranjo
Classificação das bactérias
Com base nas necessidades de C
• Autotróficas: utilizam compostos inorgânicas como fonte
de C (CO2). A energia deriva da luz (fotolitotróficas) ou da
oxidação de substratos inorgânicos (quimiolitotróficas)
• Heterotróficas: utilizam compostos orgânicos como fonte
de C (glicose). Obtém energia através de reações de
oxidação-redução (quimiotróficas)
Classificação das bactérias
Com base na utilização de O2
• Aeróbias estritas
• Microaerófilas
• Anaeróbias estritas
• Anaeróbias facultativas
• Anaeróbias aerotolerantes
Crescem APENAS onde há disponibilidade de O2
Crescem em ambientes com baixa tensão de O2 e alto CO2
Crescem APENAS na ausência de O2
Utilizam O2 em seu metabolismo, mas 
conseguem crescer na ausência dele
Suportam a presença de O2, mas não 
utilizam ele em seu metabolismo
Classificação das bactérias
Com base na utilização de O2
Classificação das bactérias
Com base na temperatura de crescimento
• Psicrófilas: 0 – 180C
• Mesófilas: 25 - 400C
• Termófilas: 50 - 800C
• Termófilos extremos: > 800C
Classificação das bactérias
Com base na T°C
Classificação das bactérias
Com base na expressão de acidez ou alcalinidade
• Acidófilos – 1 a 6,9
• Neutrófilos - 7
• Alcalófilos – 7,1 a 14
Acidófilos
Neutrófilos
Alcalófilos
Com base na pressão osmótica
Classificação das bactérias
• Não halófilos: baixa saturação de Na
• Halófilos moderados: saturação intermediária de Na
• Halófilos extremos: alta saturação de Na
Crescimento bacteriano
• Multiplicação resulta na produção de 2 células filhas
equivalentes
• Cada duplicação representa uma nova geração
• Tempo de geração é dependente da espécie bacteriana
• Crescimento bacteriano segue uma progressão
geométrica de razão 2
• Reprodução é assexuada: Replicação dos cromossomos e
divisão celular.
Crescimento bacteriano
Crescimento bacteriano
Crescimento bacteriano
Crescimento bacteriano
Fases do crescimento bacteriano
Fase Lag
Fase Log
Fase estacionária
Fase Declínio ou Morte
Crescimento bacteriano
• Fase LAG:
– Ajuste fisiológico. Síntese de enzimas, cofatores
e metabólitos intermediários essenciais.
Crescimento bacteriano
Fases do crescimento
• Fase LOG (Exponencial):
– Crescimento e divisão celular (máxima e constante)
– Influenciada pela temperatura, fontes de carbono, nutrientes,
oxigênio, pH, potencial redox, natureza do microrganismo
– Término desta fase é determinado por: limitação de nutrientes,
acúmulo de metabólitos tóxicos e ausência de oxigênio
Crescimento bacteriano
Fases do crescimento
• Fase Estacionária:
– Número de células viáveis atinge valor máximo.
– Células novas = células que morrem
– Há carência de nutrientes
Crescimento bacteriano
Fases do crescimento
• Fase de Declínio (Morte)
– Lise e morte celular.
Crescimento bacteriano
Fases do crescimento
Com tantas diferenças...
... asbactérias precisam de 
substratos diferentes
Meios de cultura
Associação qualitativa e 
quantitativa de substâncias 
que fornecem os nutrientes
necessários ao 
desenvolvimento (cultivo) 
de microrganismos fora do 
seu meio natural
MEIOS DE CULTURA
Além dos nutrientes é preciso fornecer condições ambientais 
favoráveis ao desenvolvimento dos microrganismos, tais como 
pH, pressão osmótica, umidade, temperatura, atmosfera 
(aeróbia, microaeróbia ou anaeróbia), entre outras
Meios de cultura
Composição 
químicaSimples ou Básicos Especiais
permitem o crescimento 
bacteriano, sem 
satisfazer contudo 
nenhuma exigência em 
especial 
Cumprem com as 
exigências de 
microrganismos 
específicos
Classificação quanto à composição química
Meios de cultura
Classificação quanto ao estado físico
Sólidos
Contém cerca de 1 
a 2% de ágar
Permite a obtenção 
de colônias isoladas
Semi-sólidos
Contém cerca de 0,075 e o,5% 
de ágar
Permite o crescimento em 
diferentes tensões de O2
Líquidos
Sem ágar. São 
caldos.
Ricos em nutrientes. 
Ativação de 
culturas
Classificação quanto à procedência dos constituíntes
Meios de cultura
Naturais ou complexos Artificiais ou sintéticos
Ingredientes com composição 
química não definida.
• Vegetais 
• Animais
• Microrganismos
Ingredientes com 
composição química 
definida
Dúvidas???
Nutrição e metabolismo 
bacteriano
Luiza da Gama Osório
luizaosorio@yahoo.com