Microbiologia 3

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Crescimento microbiano
1. Como podemos definir crescimento em microbiologia?
É normalmente associado ao crescimento de uma população de células de um dado microrganismo, ou seja, com o aumento do número de células da população. Grande parte dos microrganismos multiplica-se por fissão binária ou por gemulação, em resultado do que uma célula dará origem a duas ao fim de um certo tempo, tempo de geração ou de duplicação.
2. Quais são as classes de microrganismos segundo a temperatura em que crescem? Diferencie-as.
Psicrófilos = é um grupo de microrganismo que pode crescer a 0ºC, mas tem temperaturas ótimas de crescimento de cerca de 15ºC, a maioria destes organismos é tão sensível a temperaturas altas que não poderá crescer mesmo em uma temperatura de ambiente razoável (25ºC). São encontrados em certas regiões polares ou em profundezas.
Mesófilos= Como uma temperatura ótima de crescimento de 25 a 40ºC, são mais comuns, são organismo que se adaptaram para sobreviver dentro dos corpos de animais. 
Termófilos= São organismos capazes de crescer a temperaturas alta. Tem a faixa ótima de crescimento na temperatura de 50 a 60ºC. Estes microrganismos são encontrados em agua quente, ou em solo exposto ao sol e em aguas termais.
3. Que características celulares podem ter contribuído para adaptações a ambientes muito frios? E muito quentes?
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4. Qual a importância do tamponamento do meio de cultivo.
As bactérias cultivadas em laboratório, elas produzem ácidos que interfere no seu crescimento, para neutralizar estes ácidos e manter o pH estável, tampões químico são adicionados em seu meio de cultura. Por isso a importância do tamponamento do meio de cultivo
5. A adição de sal tem se mostrado um método eficiente na preservação de certos tipos de alimentos. Como explicar isso microbiologicamente?
Isso se baseia no efeito da pressão osmótica, a alta concentração de sais cria um ambiente hipertônico que ocasiona a saia da água da célula microbiana. Isso retira toda a umidade da célula que ela necessita para crescer.
6. Como podemos agrupar os microrganismos considerando a necessidade de oxigênio para sua sobrevivência ou a tolerância à presença de oxigênio? Diferencie-os
Organismos aeróbicos e anaeróbicos.
Aeróbicos obrigatórios = ocorre o crescimento somente em condições aeróbicas, a presença de enzimas catalase e superóxido-dismutase (SOD) permite que as formas toxicas do oxigênio sejam neutralizados.
Anaeróbico facultativo = o seu crescimento pode ocorre tanto em condições anaeróbica e aeróbica, porem crescem mais na presença de oxigênio. A presença de enzimas calatase e SOD permite que as formas toxicas do oxigênio sejam neutralizadas.
Anaeróbico obrigatório = não ocorre crescimento na presença de oxigênio somente em ambiente anaeróbico, a ausências de enzimas que neutralizam as formas toxicas de oxigênio.
Anaeróbico aerotolerantes = crescimento somente anaeróbico, mas continua na presença de oxigênio, a presença de uma enzima SOD, permite que as formas toxicas de oxigênio sejam parcialmente neutralizadas.
Microaerófilos = crescimento somente aeróbico, requer baixa concentração de oxigênio. Produção de quantidades letais de formas toxicas do oxigênio se expostos à atmosfera normal de oxigênio.
7. Diferencie meio quimicamente definido de meio complexo.
 	O meio quimicamente definido é aquele cuja a sua composição é conhecida, para um quimio-heterotrófico, o meio quimicamente definido deve conter fatores de crescimento orgânico que servem como fonte de carbono e energia, geralmente são reservados para trabalhos experimentais de laboratórios porém em um curso de introdução ao laboratório, é cultivado em meios complexo feitos de nutrientes com extrato de leveduras, de carne ou de planta. As necessidades de energia, carbono, enxofre e nitrogênio dos microrganismos em cultura é fornecida pelo meio complexo.
8. Cite e comente sobre as quatro fases de um crescimento microbiano
Há 4 fases básica de crescimento microbiano: a fase lag, a fase log, a fase estacionaria e a fase de morte celular.
Fase Lag = O número de células muda pouco, pois elas não se reproduzem imediatamente em um meio novo, este período de pouca ou nenhuma divisão pode durar de uma hora a dias. Durante este tempo a célula microbiana passa por um tempo de intensa atividade metabólica, envolvendo síntese de enzimas e várias moléculas.
Fase Log = As células começam a se dividir e entram em um período de crescimento. A reprodução celular é mais ativa durante este período, e tempo de geração atinge um valor constante. Esta fase é o momento de maior atividade metabólica.
Fase Estacionária = no final do crescimento, a velocidade de reprodução se reduz, o número de mortes microbianas é equivalentes ao número de células novas e a população se estabiliza. Geralmente a interrupção do crescimento não é sempre bem clara, pode ser ocasionado pela falta de nutrientes, acumulo de resíduo e mudanças no pH que são sempre danosas para a célula
Fase de Morte Celular = O número de morte finalmente ultrapassa o número de células formadas e a população microbiana está em declínio, este número continua diminuindo até que uma pequena fração sobreviva ou até morte completa. 
Metabolismo para produção de energia
1. Um microrganismo necessita de energia para realizar trabalho. Quais os diferentes tipos de trabalho que a célula viva necessita realizar?
A fonte desta energia para alguns organismos são as moléculas químicas (nutrientes) que são absorvidas pelas células. Quando as ligações químicas desses nutrientes são quebradas, a energia é liberada em forma de energia química que a célula armazena e posteriormente utiliza para executar trabalho. Para outros organismos, a fonte de energia é a luz; quando expostos à luz, eles convertem a energia luminosa em energia química utilizada no metabolismo. Energia Requerida pela Célula Microbiana Uma célula viva requer energia para realizar diferentes tipos de trabalho, incluindo: a biossíntese das partes estruturais da célula, tais como parede celular, membrana ou apêndices externos; A síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, fosfolipídeos e outros componentes químicos da célula; O reparo de danos e manutenção da célula em boas condições; O crescimento e multiplicação; o armazenamento de nutrientes e excreção de produtos de escória; e a mobilidade. Embora alguns micro-organismos possam utilizar a luz como fonte de energia, a maioria dos organismos obtém energia pela degradação, isto é, a quebra de nutrientes ou substâncias químicas.
2. Diferencie reações endergônicas e exergônicas.
Reações endergônicas são atividades envolvidas na utilização de energia (ATP), já as atividades exergônicas são atividade envolvidas que liberam energia.
3. Qual é o mais importante composto de transferência de energia? Comente sobre o armazenamento e a liberação de energia.
	Vários compostos de transferência de alto nível energético ocorrem nas células, mas um é sem dúvida o mais importante: adenosina trifosfato (ATP). O ATP é constituído por uma molécula de adenina (purina), uma molécula do açúcar ribose (pentose) e três grupos fosfato. O ATP é formado pela adição de um grupamento fosfato a adenosina difosfato (ADP) que tem somente dois grupos fosfato. ATP + fosfato Energia ATP + água A ligação química do terceiro grupamento fosfato à molécula de ATP depende de grande quantidade de energia, por isso a ligação é chamada de ligação de fosfato de alta energia. A energia armazenada na ligação de fosfato de altaenergia do ATP pode ser liberada se esta ligação for quebrada: ATP + água Energia ATP + fosfato Assim como o dinheiro constitui um meio comum para comprar e vender materiais na sociedade, o ATP constitui uma “moeda energética corrente” de uma célula durante a troca de energia química entre muitos diferentes tipos de reações exergônicas e endergônicas.
4. Quais são as principais diferenças entre fosforilação em nível de substrato, fosforilação oxidativa e fotofosforilação?
	 A fosforilação em nível de substrato, a ATP normalmente é gerada quando um P (fosfato) de alta energia é diretamente transferido de um composto fosforilado (um substrato) a HDP (________________). Geralmente o P adquiriu sua energia durante uma reação inicial em que o próprio substrato foi oxidado. 
	A fosforilação oxidativa, os elétrons são transferidos de compostos orgânicos para um grupo de carregadores de elétrons (NAD e FAD). Os elétrons são transferidos ao longo de uma serie de carreadores diferentes a molécula de oxigênio, que é transportada para cadeia transportadora de elétrons. A transferência de um elétron de um carregar para o próximo libera energia, sendo parte dela utilizada para gerar ATP a partir da ADP.
	Fotofosforilação ocorre somente nas células fotossintéticas, que contem pigmentos que absorvem a luz como a clorofila. Na fotossíntese, molécula orgânica, especialmente os açúcares, são sintetizados com a energia da luz a parti de dióxido de carbono e agua. Inicia-se pela conversão de energia luminosa em química de ATP e NADPH que, por sua vez, são utilizados para sintetizar moléculas orgânicas e uma cadeia transportadora de elétrons está envolvida.
5. Explique por que a fermentação é um processo menos eficiente para obtenção de energia do que a respiração.
	Em comparação com a respiração o saldo de ATP é muito desproporcional, por isso a fermentação é menos eficiente. Também podemos comparar suas vias metabólicas a fermentação só tem a energia na quebra da glicose e a grande parte desta energia permanece nas ligações químicas dos produtos orgânicos finais, já na respiração ela passa pelo ciclo de Krebs e na Cadeia transportadora de elétrons, onde é gerado a maioria do seu ATP e a liberação dióxido de carbono e água.
6. Para cada 2 moléculas de Acetil-CoA que entra no ciclo do ácido cítrico, ocorre a produção de 2 moléculas de ATP (derivadas do GTP, resultado de fosforilação em nível de substrato). No entanto, este mesmo ciclo colabora na produção de mais moléculas de ATP. Explique este fenômeno.
	Ao Acetil-CoA entrar no ciclo a enzima CoA é retirada e anexada no ac. oxaloacetato os 2 carbonos remanescentes tornando-se ác. cítrico, depois torna-se ácido isocítrico que é descarboxilado e oxidado transformando em ácido ácido α-cetoglutárico, os carbonos são liberados em forma de CO2 e as oxidações geram NADH a partir do NAD+. Do ácido α-cetoglutárico ocorre novamente uma oxidação e uma descarboxilação e o CoA é adicionada no ciclo formando o composto succinil-CoA. Depois do succinil-CoA é formado ácido succínico que para esta conversão é necessário a fosforilação em nível de substrato produzindo ATP e a enzima CoA sendo liberada. Do ácido succínico ocorre uma oxidação produzindo FADH2 da conversão do FAD+ formando o ácido fumárico, do ácido fumárico é convertido em ácido málico. Depois ocorre uma oxidação final gerando NADH e converte o ácido málico em ácido oxalacético, que está disponível para entrar em uma outra volta do ciclo
7. Em um microrganismo utilizando metabolismo organotrófico anaeróbio (fermentação), por que podemos dizer que o piruvato nunca é liberado para fora da célula?
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8. Quais são as condições no meio que permitem que uma bactéria faça respiração anaeróbia?
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9. Apontar semelhança e diferenças entre os processos de fermentação e respiração anaeróbia.
Semelhança 
-Ocorre a liberação de energia através da oxidação de açucares (glicose)
-Possuem fosforilação em nível de substrato
	 Diferença
Fermentação: é um processo independente do oxigênio no qual o NADPH 2 que é produzido durante a glicólise ou outra via de degradação é utilizado para reduzir um aceptor orgânico de elétrons produzido pela própria célula. 
Respiração: é o processo de regeneração de NAD utilizando o NADPH 2 como doador de elétrons para um sistema de transporte de elétrons. Se o oxigênio é o aceptor final de elétrons do sistema de transporte de elétrons, o processo é chamado respiração aeróbica. Entretanto, muitas bactérias podem realizar a respiração sob condições anaeróbias utilizando um aceptor final de elétrons diferente do oxigênio, tais como o nitrato ou o sulfato este processo é denominado respiração anaeróbia
10. Como o pigmento, que apresenta um potencial de oxidorredução tão alto, é capaz de iniciar o processo de fotofosforilação? 
	A fotofosforilação ocorre somente em células fotossintéticas, neste mecanismo a energia luminosa é absorvida por moléculas de clorofilas na célula, excitando os elétrons das moléculas. Este elétrons excitados passam da clorofila para a primeira series de moléculas carreadoras em um cadeia de transporte de elétrons.
11. Em que ponto a fotofosforilação se assemelha e em que ponto difere da fosforilação oxidativa?
	O que se assemelha é que ambas utilizam uma cadeia transportadora de elétrons para produção de energia. Mais o que difere é que a fosforilação oxidativa a síntese de ATP é direcionada pela transferência de elétrons até o produto final o oxigênio, já a fotofosforilação a síntese de ATP é direcionada pela luz, ou seja, a quebra da molécula de ATP pelos luz solar.
12. Qual o papel da água na fotofosforilação não cíclica? Diferencie este tipo de fotofosforilação da cíclica.
	O papel da água é para liberação de elétrons através de sua quebra. 
F. acíclica: os elétrons liberados pela clorofila são substituídos por elétrons da água. Os elétrons da clorofila passam ao longo da cadeia de transporte até o aceptor de elétrons NADP. O NADP se combina com os elétrons e com os íons de hidrogênio da água formando NADPH. 
	F. cíclica: os elétrons são liberados ela clorofila retorna para a clorofila após a passagem ao longo de transporte de elétrons. A energia da transferência de elétrons é convertida em ATP. São anoxigenio (não produz oxigênio).