Resumo - Nutrição, crescimento bacteriano e obtenção de energia.pdf

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LP. Enfermagem - UFRJ. 2017.1 
Nutrição e crescimento bacteriano 
Metabolismo:​ Anabolismo - ​fase do metabolismo concernente às reações de biossíntese e 
dependente de energia dos componentes celulares a partir de moléculas precursoras 
menores e mais simples. 
E Catabolismo - ​fase do metabolismo em que ocorre a degradação pelo organismo das 
macromoléculas nutritivas, com liberação de energia. 
As bactérias são extremamente diversificados quanto as exigências nutricionais: -Alguns 
podem viver com poucas substância inorgânicas (​vêm de minerais e não de coisas vivas 
ou orgânicas. Compostos que contém carbono quase sempre são compostos 
orgânicos, mas exceções como o dióxido de carbono são ​inorgânicos​.)​. -Outros são 
tão exigentes quanto o homem. 
 
 
Classificação dos nutrientes:​ ​Macronutrientes ​- Grande quantidade, metabolismo e 
estrutura. 
Ex: Carbono - corresponde a base de todas as moléculas orgânicas. Nitrogênio - 
corresponde ao segundo elemento mais abundante nas células. Hidrogênio - elemento 
presente em proteínas, açucares e demais moléculas. Fósforo - encontrado em composto 
orgânicos (ác. nucléicos) ou inorgânicos (fosfatos). Enxofre - composto de cisteína e 
metionina, estando presente também em várias vitaminas (biotina). Potássio - necessário 
para todo micro-organismo, devido ao seu papel de várias enzimas, tais como aquelas 
envolvidas na tradução. 
Classificação dos microrganismos em relação a fonte de carbono: Autotróficos - 
Organismos capazes de produzir seu próprio alimento por meio da fotossíntese ou 
quimiossíntese. Heterotrófico - Organismos que se alimentam de outros seres vivos. 
Micronutrientes​ - Pouca quantidade, mas essenciais, para função enzimática e formação 
das biomoléculas. Ex.: Cobalto - necessário apenas para formação de vitamina b12. Zinco - 
tem papel estrutural em várias enzimas (DNA e RNA polimesares) e outras proteínas de 
ligação ao DNA. Molibdênio - presente em certas enzimas. Cobre - importante para enzimas 
respiratórias. Manganês - Ativador de muitas enzimas. Níquel - presente em hidrogenases. 
Importância nutricional das bactérias:​ Para cultivo em laboratório cultivo in vitro: quando 
se conhece exigências nutricionais. Cultivo in vivo: quando não se conhece as exigências 
nutricionais.). Ex.: Micro-organismo que precisa de hospedeiro para ser cultivado, 
Mycobacterium leprae (causador da hanseníase). 
 
Meio de cultura: ​Mistura de nutrientes para promover o crescimento de micro-organismos. 
Não existe um meio de cultura universal, mas existem vários tipos de finalidade diversas. 
Sucesso do cultivo de micro-organismos é necessário o conhecimento de suas exigências 
nutricionais, para que os nutrientes sejam fornecidos de forma e em proporções adequadas. 
 
 
Estado físico - Líquidos (crescimento de bactérias). Sólidos (ágar 1 a 2%). Semi- sólidos 
(ágar < 0,5%). 
Tipos de isolamento: Simples (caldo nutriente). Enriquecido. Seletivo. Diferenciais. 
Alguns são meios gerais: permitem o crescimento de muitas espécies. Caldo ou Ágar 
nutriente, Ágar sangue. 
Outros são meios específicos: servem para identificação de espécies. Meio de Loeffler 
(como soro bovino), Ágar chocolate (sangue e aquecido a 80 graus - fatores V e X). Meios 
para anaeróbicos: adição de agentes redutores (tioglicolato de sódio). 
 
 
Microplacas para crescimento de diferentes meios de cultura para identificação de 
enterobactérias. 
 
 
Crescimento microbiano​ - em microbiologia, crescimento geralmente é o aumento do 
número de células. Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e 
divisão. O tempo de geração varia de minutos até dias, depende da condição ambiental. 
 
O ciclo de crescimento ocorre em 4 etapas: 1) Fase lag - período de adaptação da cultura, 
mudança de meio, preparação do complexo enzimático, reparação das células com danos. 
2) Fase exponencial ou log - fase com aumento de número de células onde todas estão se 
dividindo, fase preferida das indústrias, onde procarióticos crescem rapidamente que os 
eucariotos, e, eucarióticos, onde eucariotos menores crescem mais rapidamente que os 
maiores. 3) Fase estacionária - ocorre a limitação por depleção de nutrientes e o acúmulo 
de metabólitos. 
Divisão = morte -- crescimento de líquido nulo. Ainda pode ocorrer catabolismo e produção 
de metabólitos secundários. 
4) Fase de morte (declínio) - A manutenção de uma cultura no estado estacionário por longo 
tempo conduz as células ao processo de morte. A morte celular é acompanhada da lise 
celular. 
 
 
Condições ambientais (fatores abióticos) - Temperatura, O2, PH, pressão osmótica, 
atmosférica e hidroestática. 
Temperatura: ​Psicrófilos - temperatura ótima, 15​°C, mas pode crescer a 0°C. Ex.: oceanos 
gelados. Mesófilo - Temperatura ótima 25°C - 40°C. Ex.: patógenos humanos (E.coli). 
Termófilos - temperatura ótima 50°C - 60°C. 
PH:​ A maioria das bactérias é entre 6,5 e 7,5. Acidófilos: pH < 4,5 (Fungos). Neutralófilos: 
pH > 4,5 (Patógenos humanos). 
 
Efeito do O2 no crescimento microbiano: 
 
 
 
 
Pressão osmótica: ​não deve existir grandes diferenças na concentração de solutos dentro 
e fora da célula, pois podem desidratar-se ou romper-se. 
 
Mecanismo de obtenção de energia 
Os seres vivos utilizam a molécula de ​a​denosina ​t​ri​f​osfato (ATP) como fonte de energia 
para diferentes ações, o ATP é utilizado e gerado durante os processos de respiração 
celular, tanto na presença de oxigênio (respiração aeróbia) quanto na ausência de oxigênio 
(respiração anaeróbia e fermentação). 
Respiração - A respiração divide-se em duas fases: a ​anaeróbia, ​que compreende a etapa 
da glicólise, que ocorre na ​ausência​ ​do oxigênio​ no citoplasma das células eucariótica e 
procariótica, e ​aeróbia​ que ocorre na ​presença do oxigênio​. A fase aeróbia divide-se em 
duas etapas: o ciclo de Krebs que ocorre na matriz mitocondrial das células eucarióticas e 
no citoplasma das células procarióticas, e a cadeia respiratória que ocorre nas cristas 
mitocondriais e próximas à face interna da membrana plasmática, em eucariotos e 
procariotos, respectivamente. 
 
 
Glicólise​: nessa etapa, a glicose (C_6_6H_{12}_{12}O_6_6) é oxidada, em um processo 
denominado glicólise, usando dois ATPs por moléculas de glicose para fornecer a energia 
inicial. Ao final da glicólise, produzem duas moléculas de piruvato, 4 ATPs, sendo que 2 
ATPs irão repor os utilizados inicialmente, havendo, portanto um saldo final de 2 ATPs e a 
liberação de elétrons energizados e íons H^+^+, são capturados por aceptores de elétrons 
denominados NAD^+^+ (do inglês ​Nicotinamide Adenine Dinucleotide​), formando, no final 
da glicólise, dois equivalentes reduzidos em NADH^+^+. 
Ciclo de Krebs​: o piruvato, com três carbonos, produzido na glicólise, passa para o interior 
das mitocôndrias, onde é oxidado até o grupo acetil, com dois carbonos, pela ação da 
piruvato desidrogenase, liberando uma molécula de gás carbônico (CO_2_2) e energia, 
sendo parte dela captada quando NADH^+^+ é reduzido, formando NADH_2_2 e, a outra 
parte da energia é captada quando o grupo acetil é combinado com a coenzima A, 
formando a acetilcoenzima A (Acetil CoA). O Acetil CoA combina-se com um composto de 
quatro carbonos, o ácido oxalacético, e libera a coenzima A, formando o ácido cítrico. Ao 
longo do ciclo, o ácido cítrico perde dois carbonos na forma de CO_2_2 e oito hidrogênios 
que são captados por NAD e por um outro aceptor de elétrons chamado FAD (do inglês, 
Flavin Adenine Dinucleotide​). Ao final, forma-se o ácido oxalacético, que novamente se 
unirá ao acetil CoA, reiniciando o ciclo. Durante esse processo, formam-se também duas 
moléculas de GTP (do inglês ​Guanosine Triphosphate​), muito semelhante ao ATP. 
Cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa​: nessas regiões há enzimas oxidativas 
organizadas em sequência,denominadas citocromos, que atuam como transportadores de 
elétrons. A essa série de enzimas dá-se o nome de cadeia respiratória. As moléculas de 
NADH e FADH formadas na glicólise e no ciclo de Krebs são oxidadas na cadeia 
respiratória, transferindo os elétrons para os citocromos. À medida que os elétrons de 
hidrogênio provenientes dessas moléculas passam pelos transportadores, esses são 
oxidados e perdem energia que é armazenada em moléculas de ATP, através da 
fosforilação do ADP. Por esse fato, a cadeia respiratória também é conhecida como 
fosforilação oxidativa. O receptor final do hidrogênio é o oxigênio, formando a água. É de 
extrema importância o fornecimento constante de oxigênio, caso contrário os 
transportadores ficariam sempre com seus hidrogênios reduzidos, sem condições de 
receber novos hidrogênios, interrompendo a respiração. A cadeia respiratória é responsável 
pela maior parte de ATP produzido pela célula. Ao final, produz-se 8 NADH_2_2, 2 
FADH_2_2 e 34 ATP. 
 
Alguns bactérias fazendo só respiração celular ou fermentação, outras podem 
selecionar o que fazer. O ambiente é que vai selecionar qual tipo de respiração será 
viável fazer. 
 
A​ fermentação​ ocorre na ausência do oxigênio no citosol da célula eucariótica e 
procariótica. A glicose é degradada em substâncias mais simples, como o ácido lático 
(fermentação lática) e o álcool etílico (fermentação alcoólica). Tanto na fermentação lática 
como alcoólica há um saldo de apenas 2 moléculas de ATP e, em ambos os processos, 
iniciam com o ácido pirúvico obtido da glicólise, como descrito na respiração aeróbia. 
FERMENTAÇÃO LÁTICA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
Realizada por certas bactérias, protozoários, fungos 
e células do tecido muscular (durante intensa 
atividade física, há ausência de oxigênio, com isso 
as células realizam fermentação, e a liberação do 
ácido lático ocasiona a fadiga muscular) e hemácias. 
Realizada por certas bactérias e leveduras. 
Processo utilizado para produção de iogurte, 
conservas, entre outros. 
Processo utilizado para produção de vinho, cerveja, pão 
(o fermento biológico contendo o fungo, acrescentado na 
massa, reage com o açúcar, produzindo CO​2 ​que fica 
armazenado em cavidades dentro da massa), obtenção 
de álcool pela cana-de-açúcar, entre outros. 
Piruvato é reduzido a lactato pela ação da enzima 
lactato-desidrogenase, utilizando íons de hidrogênio 
provenientes da reoxidação do NADH​2​ formados na 
glicólise. 
Piruvato é convertido a acetaldeído através da ação 
piruvato descarboxilase, gerando CO​2​ e NADH e 
reoxidando o NADH, através da álcool desidrogenase, o 
acetaldeído é convertido em álcool etílico 
Como não há oxigênio, o aceptor final de hidrogênio 
é o próprio piruvato. 
Como não há oxigênio, o aceptor final de hidrogênio é o 
acetaldeído.