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19/03/2015 1 FONTES NUTRICIONAIS FONTES DE CARBONO: Maioria das bactérias são heterotróficas Fontes orgânicas de Carbono: glicose, aa, lipídios, etc. FONTES DE NITROGÊNIO: Maioria utiliza compostos inorgânicos de N Fontes inorg. de N: sais de amônio e nitratos. Adição de aa ou hidrolisados de proteínas favorecem o crescimento bacteriano. Íons inorgânicos essenciais: Macronutrientes: P (fosfatos), S, K, Mg, Fe Micronutrientes: Cu, Zn, Co, Mn, Mb, Na, etc. Fatores de Crescimento: (bactérias exigentes nutricionalmente) Componentes orgânicos indispensáveis a um determinado microrganismo. Vitaminas, aa, nucleotídeos e ácidos graxos Variam conforme o gênero e espécie de bactéria. FONTES NUTRICIONAIS FATORES ENVOLVIDOS NO CRESCIMENTO BACTERIANO Oxigênio atmosférico: receptor final de íons H nos processos de respiração aeróbia. Classificação quanto a utilização do oxigênio: Aeróbias Microaerófilas Anaeróbias estritas e não estritas (aerotolerante) Facultativas 19/03/2015 2 FATORES ENVOLVIDOS NO CRESCIMENTO BACTERIANO Temperatura: Psicrófilas: 0 – 180C. Mesófilas: 25 - 400C. Termófilas: 50 - 800C Concentração Hidrogeniônica (pH) Valores em torno de 7,0 Pressão osmótica FATORES ENVOLVIDOS NO CRESCIMENTO BACTERIANO METABOLISMO BACTERIANO CONCEITOS METABOLISMO: Atividades químicas com produção e utilização de energia CATABOLISMO: Quebra de substratos em energia utilizável ANABOLISMO: Uso de energia para síntese de componentes Requerimentos de energia pela bactéria Sistema de armazenamento e transferência de E Componentes celulares como proteínas (enzimas), DNA, RNA, carboidratos, lipídeos, etc. Produtos da degradação servem como unidades para a produção de compostos celulares Síntese Compostos e estruturas Degradação Quebra de substratos ou nutrientes E liberada E requerida Crescimento celular, reprodução, manutenção e movimento Fermentação Respiração (aeróbia e anaeróbia) Geração de ATP pelas bactérias Síntese de ATP acoplada a reações de óxido-redução Ausência de aceptores exógenos de elétrons O2 ou outro composto como aceptor exógeno de elétrons Menos E Mais E Oxidação = perda de e- (liberam energia) Redução = ganho de e- (requerem energia) 19/03/2015 3 RESPIRAÇÃO Na Respiração atuam aceptores externos de elétrons (fosforilação oxidativa) Podendo ser: a) Aeróbia: o aceptor externo é o oxigênio b) Anaeróbia: aceptores diferentes do oxigênio (nitrato, sulfato, carbonato, ...) Respiração aeróbia É o procedimento mais comum às células e compreende 3 etapas: 1) Piruvato (glicólise quando o substrato é a glicose) 2) Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) 3) Cadeia respiratória Metabolismo da Glicose 1ª etapa: Via de Embden-Meyehorf- Parnas (Glicólise): Conversão da glicose em piruvato (1:2) Ocorre tanto em condições aeróbias como anaeróbias Resultado energético: 2 ATP Além do papel-chave nas reações catabólicas, é importante nas reações biossintéticas; Os intermediários são desviados para vias biossintéticas quando necessário: Exemplos: Oxalacetato: precursor de aminoácidos Succinil-CoA: formação de citocromos Acetil-CoA: biossíntese de ácidos graxos 2ª etapa: Ciclo de Krebs 3ª etapa: Cadeia respiratória (sistema de transporte de elétrons) Ocorre ao nível membrana citoplasmática; Os prótons e elétrons recolhidos na glicólise pelo NAD e no Ciclo de Krebs pelo NAD e FAD são transportados ao longo de uma cadeia de citocromos em níveis sucessivamente mais baixos de energia de modo que seja melhor aproveitada na formação de ATP. Síntese da respiração aeróbia • Reações de oxidação e redução em presença de um aceptor de elétrons externo, o O2 • A molécula inteira do substrato é oxidada até CO2 • Alto potencial de energia • Grande quantidade de ATP pode ser gerada: teoricamente até 38 ATPs Produção de ATP: Na cadeia respiratória: 4 NADH formados na glicólise geram ---------------12 ATP 6 NADH formados no ciclo de Krebs geram --------18 ATP 2 FADH formados no ciclo de Krebs geram -----------4 ATP Formação direta na Glicólise --------------------------2 ATP Formação direta no Ciclo de Krebs ------------------ 2 GTP Total de até ---------------------------------------------------38 ATP Respiração anaeróbia É uma variação alternativa da respiração aeróbia, onde o aceptor de elétrons não é o oxigênio, mas outros compostos orgânicos ou inorgânicos; • O uso de aceptores alternativos permitem os micro- organismos respirarem em ambientes sem oxigênio; • Uma implicação é o rendimento energético inferior; 19/03/2015 4 A fosforilação ao nível do substrato é o principal meio de produção de energia Piruvato é convertido a vários produtos finais (utilizados como aceptores finais de elétrons) Fermentação Produção líquida de apenas 2 ATP. Fermentação homoláctica: ácido lático Fermentação heteroláctica: acetaldeído e etanol Fermentação ácido mista: ácido acético, etanol, ácido fórmico Fermentação butanodiólica: butanodiol Fermentação ácido butírica: ácido butírico Fermentação ácido propiônica: propionato Vias metabólicas fermentativas Biossíntese Energia para síntese de compostos celulares: ácidos nucleicos (DNA, RNA), substâncias nitrogenadas (aa, enzimas, proteínas), carboidratos (peptidoglicano), lipídeos, etc. ATP para processos como divisão celular, mobilidade, transporte ativo de nutrientes, etc. Utilização de energia Biossíntese de Compostos Nitrogenados N2 N inorgânico (NH3 +) Aminoácidos Arranjo de aminoácidos Proteínas/enzimas Purinas e pirimidinas Nucleotídeos Ácidos nucleicos (DNA, RNA) 19/03/2015 5 Biossíntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos Biossíntese de carboidratos Triose Pentoses e hexoses Nucleotídeos Polissacarídeos (peptidoglicano, celulose, amido, etc.) CO2 RNA e DNA Biossíntese de ácidos graxos Ácido pirúvico Acetil CoA e Malonil CoA Ácidos graxos de cadeia longa Glicose Fosfolipídios Glicólise Glicerol fosfato REPRODUÇÃO E 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 (fissão binária) Di vis ão ce lu lar 19/03/2015 6 Curva de crescimento bacteriano Características das Fases de Crescimento Fase LAG: Ajuste fisiológico. Síntese de enzimas, cofatores e metabólitos intermediários essenciais. 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 Características das Fases de Crescimento Fase Estacionária: Número de células viáveis atinge valor máximo. Células novas = células que morrem Há carência de nutrientes Fase de Declínio (Morte) Lise e morte celular.
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