nutrição bacteriana - resumo.

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RESUMO DO CAPÍTULO 4 E 5 DE BACTERIOLOGIA – NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO BACTERIANO.
Bactérias podem viver em diversos ambientes, suportando temperaturas e pHs extremos (de 1 a 10). Utilizam diversas fontes de Carbono, CO, CO2, metano, etano, propano e outros hidrocarbonetos. Além disso, retirar nutrientes do meio é mais vantajoso que sintetizá-los, pois ocorre uma economia de energia para tal. 
A estrutura celular é dividida em macroelementos (C, O, N, S, P, H) que compõe 90% destes organismos e microelementos (K, Ca, Fe, Mg, Na e Mn). Além disso, a água é o componente mais abundante da célula. 
Carbono: pode ser encontrado na forma orgânica, consumido principalmente por animais e na forma inorgânica (carbonatos e CO2), consumido por plantas/vegetais. As cianobactérias podem sintetizar todos seus componentes a partir de CO2 e sais minerais. Biorremediação é a remoção de poluentes químicos do ambiente pelo uso de mcroorganismos selecionados por sua capacidade de usá-los como nutrientes.
Bactérias autótrofas são aquelas que utilizam carbono inorgânico como única fonte de carbono. Dessa forma, o carbono é reduzido para formar o material celular. A redução utiliza energia química (quimioautrofismo) ou energia luminosa (fotoautrofismo). Bactérias heterotróficas requerem uma fonte de carbono orgânico que serve tanto como precursor dos constituintes celulares, como fonte de energia.
Oxigênio: pode ser encontrado na forma molecular (O2) ou dissolvido na H2O. Faz parte de várias moléculas e íons na forma combinada. É absorvido por todas as células sendo mantido sem ser liberado como elemento, embora tais moléculas sofram modificações químicas. O O2 é o aceptor final da cadeia de transporte de elétrons em organismos aeróbios, sendo reduzido a H2O. Uma fração é parcialmente reduzido e dá origem a espécies reativas de oxigênio que são fortemente oxidantes e potencialmente lesivas para estruturas celulares. Seres aeróbios possuem enzimas que controlam as espécies reativas de oxigênio e organismos que não possuem esse mecanismo de defesa ficam confinados a viver em condições de anaerobiose estrita. Além disso, o oxigênio é regulador de vias metabólicas, inibindo ou ativando a síntese de determinadas enzimas, entre as quais inibe a nitrato redutase e a nitrogense (importantes para a fixação de nitrogênio) e sintetiza o complexo alfa-cetoglutarato desidrogenase e piruvato desidrogenase de E.coli. 
Hidrogênio: Está disponível na forma de gás e constituinte de moléculas e íons. Pode sofrer oxirredução, ocorrendo a transferência entre moléculas. Em bactérias do Hidrogênio o H2 é um substrato oxidável. Bactérias quimiolitotróficas utilizam o H2 como doador de elétrons para a cadeia de transporte de elétrons acoplada com a síntese de ATP. Além disso, o Hidrogênio participa do material celular estando presente em compostos orgânicos e inorgânicos. 
Nitrogênio: Pode ser encontrado na forma orgânica (purinas, pirimidinas, aminoaçúcares, aminoácidos), na forma de gás nitrogênio que compõe 78% do gás atmosférico (mas que só é utilizado por organismos que realizam sua fixação) e na forma inorgânica (N2, NH4+, NO3-). A forma inorgânica mais assimilável pelos microorganismos é o amônio que pode ser diretamente incorporado a um composto orgânico (alfa-cetoglutarato) e formar o glutamato. O glutamato pode receber um novo íon amônio e transformar-se em glutamina. Além disso, o glutamato pode transferir seu grupo amino par uma série de alfa-cetoácidos e formar outros aminoácidos, a glutamina é um reservatório de nitrogênio para a síntese de açúcares aminados, bases nitrogenadas, etc. Alguns microorganismos possuem o sistema nitrato/nitrito redutase assimilatória e em aerobiose o nitrato se transforma em amônia, a qual pode ser incorporada à compostos orgânicos. O nitrato é um dos aceptores finais da cadeia de transporte de elétrons em organismos anaeróbios, reação catalisada pela nitrato redutase respiratória. Além disso, amônia e nitrato servem como fontes de energia para bactérias nitrificantes (substratos iniciais da cadeia de transporte de elétrons).
Enxofre: encontrado na forma oxidada (sulfato) ou reduzida (ácido sulfídrico), além do enxofre elementar. Pode ser reduzido e incorporado em aminoácidos (cisteína e metionina) ou em vitaminas (biotina, tiamina, etc). Faz parte de centros reativos de proteínas importantes para reações de oxirredução (ferredoxina, proteína ferro-enxofre, nitrogenase). O sulfato constitui o aceptor final da cadeia de transporte de elétrons anaeróbia de algumas espécies. O ácido sulfídrico, tiossulfato e o enxofre elementar podem ser utilizados como substratos oxidáveis por bactérias fototróficas ou quimiotróficas. 
Fósforo: É um importante nutriente estrutural e funcional. Está presente em compostos ligados à transferência de energia. É abundante no solo na forma orgânica e inorgânica (baixa solubilidade, pouco disponível), bactérias e fungos possuem a capacidade de solubilizar, produzindo ácidos orgânicos. Além disso, é constituinte de compostos ricos em energia e participa da síntese de ácidos nucleicos e fosfolipídios de membranas. Fosfatos são tampões efetivos em pH 7. 
Magnésio: É associado à ácidos nucleicos e nucleotídeos. Liga-se a carga negativa do ATP e é nesta forma que o ATP atua como coenzima de muitas reações, a ligação das subunidades do ribossomo é dependente de magnésio e este também associa-se aos ácidos teicóicos. O magnésio aparece na clorofila e é cofator de diversas enzimas. 
Cálcio: Possui concentração intracelular menor que no meio ambiente, auxilia na estabilização da parede celular e na estabilidade térmica dos endósporos. 
Ferro: Encontrado na forma oxidada (Fe 3+) e na forma reduzida (Fe 2+), onde é preferencialmente assimilável. Participa de diversas proteínas (ferredoina, ferro-enxofre, flavoproteínas, citocromos, hidrogenases, hemeproteínas), além de sofrer a ação de moléculas quelantes que se ligam a metais (sideróforas) que possuem baixa massa molecular. Essas moléculas formam um complexom e quando o sideróforo-Fe3+ atinge a superfície da célula, ligam-se a uma proteína receptora de sideróforo. O Fe3+ pode ser liberado e entrar diretamente na célula ou ocorrer a penetração do complexo e o ferro ser reduzido dentro da célula. Bactérias do Ferro podem usar o íon ferroso como doador de elétron, grande quantidade do íon é oxidada no ambiente. Em vários processos infecciosos de vertebrados o hospedeiro secreta quelante de ferro para sequestrar o ferro do local de infecção – efeito bacteriostático. A produção de proteínas diftéricas também é controlada pela concentração de Ferro no ambiente onde encontra-se a bactéria. 
Potássio: cofator de muitas enzimas e importante para a manutenção da osmolaridade. 
Zinco: Essencial para a atividade de várias enzimas (DNA e RNA polimerase). 
Pressão osmótica: diferença na concentração de solutos entre o meio externo e o meio intracelular, tendência a igualar as concentrações pelo fluxo de moléculas de água do meio mais diluído para o meio mais concentrado. A captação de nutrientes em meio hipotônico exige que sejam acionados os mecanismos de transporte ativo. O crescimento exponencial só pode ser mantido até que algum nutriente atinja uma concentração baixa e limitante. A parede celular é rígida e possibilita um citossol com altas concentrações de soluto sem lise celular. Bactérias Gram-positivas apresentam uma pressão osmótica de 5 a 22 atm e bactérias Gram-negativa apresentam pressão osmótica entre 0.5 e 5 atm (parede celular menos rígida). Com o aumento da pressão osmótica, a bactéria responde com o incremento de alguns solutos, como potássio que é transportado para dentro das células, aumentando sua osmolaridade e mantendo seu turgor. Com a queda da pressão osmótica, o potássio é excretado e bactérias gram-negativa também retiram aminoácidos do meio e gram-positiva os sintetizam. A membrana pode desprender-se da parede em virtude da diminuição de volume citoplasmático, podendo acarretar a morte celular. 
Bactériasnão halófitas -> vivem em concentrações de rios e lagos, com concentração salina menor que 0.05%. 
Bactérias halófitas -> vivem em concentrações maiores que 0.05%. Podem ser: marinhas (adaptadas a concentrações de até 3.5%), halotolerante (concentrações de até 3.5%) ou halófitas extremas (adaptadas a concentrações salinas de até 30%). 
O sódio participa do transporte, estabilidade e atividade catalítica de várias enzimas e em halófitas os cátions possuem papel de estabilizador de membranas externas (para que a estrutura permaneça íntegra e funcional, as cargas negativas de seus lipídeos devem ser neutralizados pelas cargas positivas. Em baixas concentrações de sódio, a repulsão entre as cargas negativas da porção polar externa dos lipídeos provoca a desorganização das membranas. 
Temperatura ótima é aquela na qual o crescimento é o mais rápido possível 
Temperatura mínima é aquela onde abaixo dela não há crescimento.
Temperatura máxima é aquela onde acima não há crescimento.
Psicrófilas temperatura ótima entre 12 e 17 graus Celsius
Mesófilas temperatura ótima entre 28 e 37 graus Celsius
Termófilas temperatura ótima entre 57 e 63 graus Celsius.
Termófilas extremas temperatura ótima entre 83 e 87 graus Celsius.
Nos oceanos predominam-se baixas temperaturas, ocorrendo principalmente bactérias Psicrófilas,como Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium. Em águas termais e nas proximidades de vulcões ativos ocorre predomínio de bactérias termófilas. A maioria das espécies conhecidas são Mesófilas. Bactérias Psicrófilas possuem grande quantidade de ácidos graxos insaturados em sua membrana plasmática. Termófilas possuem predomínio de lipídeos mais saturados, a organização 3D das proteínas devem ser mantidas por ligações químicas que resistem a altas temperaturas. As bactérias também podem ser classificadas de acordo com seu pH: acidófilas são aquelas com maior atividade metabólica em pH entre 1.8 e 5.0, neutrófilas são aquelas com maior atividade entre 5 e 9 e alcalófitas com pH entre 9 e 11. O pH intracelular é sempre em torno de 7. 
Atenção: Todas as informações contidas neste resumo foram retiradas do livro “Microbiologia Básica” do professor Gregório, do Bayardo e da Heloísa Barbosa.