Aula 3- Fermentação [Modo de Compatibilidade]

1 Fermentação* \u2022 Processo fermentativos é um processo anaeróbico, ou seja, ocorre na ausência de ox igênio (O 2 ) . \u2022 Os anae róbios são organismos que não utilizam o oxigênio; incluem alguns que são mortos quando expostos ao oxi gênio. *A TENÇÃO: Em microbiologia industrial, o termo fermentaç ão refere-se a qualquer processo microbiano em larga escala, independentemente deste corresponder bioquimicamente a um processo aeróbico (respiração) ou pr ocesso anaeróbico (fermentação). Vias de Fermentação: Muitas diferentes vias de fermentação são encontradas nos m icrorganismos. Metabolismo Microbiano: Fermentação \ue001 Após a glicólise, o processo no qual o ácido pirúvico é subseqüentemente metabolizado na ausência de oxigênio é a fermentação . \ue001 A ferment ação é o resultado da necessidade de se reciclar a quantidade limitada de NAD + através da passagem dos elétrons do NAD reduzi do (NADH) para outras m oléculas. \ue001 Nenhuma capta energia em ATP a partir do met abolismo do ácido pirúvico, mas am bas as vias rem ovem os elétrons do NADH, de modo que este possa continuar atuando como aceptor de elétrons. Logo, elas indiretamente promovem a captação de energia, mantendo a glicólise funcionando. OBS: As concentra ções celulares das coenz imas (NAD + ) sã o sempre m uito pequenas, por isso, o NAD H produz ido deve ser reoxidado para liberar NAD + que será novam ente ut iliz ada outras oxidações de mol éculas de glicose. Fermentação 2 Metabolismo Microbiano: Fermentação Ácido-ho molática \ue001 É a via mais simples para o m etabolismo do ácido pirúvico, na qual somente o ácido lático (hom o) é produzido. \ue001 O ácido pirúvico é convertido diretamente a ácido lático, utilizando os elétrons do NADH. \ue001 Ao contrário das outras f ermentações, este tipo não produz gás. Ocorre em alguns t ipos d e bactérias chamados lactobacilos , em estreptococos e nas células muscula res dos m amíf eros. \ue001 Esta via nos lactobacilo s é utiliz ada para produzir alguns queijos. C O COO - C H 3 NA DH + H + NA D + C COO - O H H C H 3 Piruvato Lactato Metabolismo Microbiano: Fermentação Alcoólica \ue001 Na fermentação alcoólica , o dióxido de carbono é li berado a partir do ácido pirúvico para f ormar um produto intermediário, o acetalde ído , que é rapidamente redu zido a álcoo l etílico através de elétrons do NADH. \ue001 A fermentação alcoólica, embora r ara em bactérias, é comum em leveduras e é utilizada na produção de etanol, pão, v inho, etc. C O COO - C H 3 NA DH + H + NA D + C OH H H C H 3 Piruvato Ace taldeído Etanol CO 2 C O C H 3 H Curiosidade: Embriaguez involuntária Um homem f oi preso na Virgínia por dirigir bêbado. Ele alegou um a defesa bastante incom um : embriaguez involuntária - devida a leveduras fermentando a comida no seu estôm ago, produz indo portanto álcool que foi absorvido pela sua corrente sangüínea. O juiz não levou m uito em consideração a sua desculpa e o considerou culpado. O nível de álcool no sangue deste réu em particular f oi considerado mais alto que o nomalm ente encontrado em pessoas com tais infecções. Entretanto, há casos documentados no Japão e nos Estados Unidos de pessoas que são incapaz es de permanecer sóbrias devido a infecções no estômago por cepas peculiares da levedura Candida albicans. A Candida é encontrada em várias partes do trato digestivo, onde geralm ente não causa problemas. Mas essas cepas não muito comuns convert em qualquer refeição ou bebida contendo carboidratos em álcool, embora ger alm ente não o suficiente para ele var os níveis sangüíneos a l im ites ilegais de intoxicação (a meno s que se tenha feito uma grande refeição). Outros tipos de Fermentação \ue001 Outros tipos de ferm entação são realizad os por una grande variedade de microrganismos. \ue001 Estas ferment ações ocorrem em determ inados organismos infecciosos e seus pr odutos são utilizado s no diagnóstico. Por exemplo, o t este de Voges-Proskauer para pesquisa de acetoí na, um intermediário na fermentação butanodiólica , auxilia na det ecção da bactéria Klebsiell a pneumoni ae , que pode causar pneumonia. \ue001 A fermentação anaeróbica butír ica-butílica ocorre em espécies de Clostridium que causam tét ano e botulism o. A produção de ácido butírico pelo Clostridium perfringens é a causa das severas lesões tissulares da gangrena. Esta fer mentação tam bém produz os odores desagradáveis de manteiga e queijo rançosos. \ue001 Muitos dos produtos formados por estas e outras ferm entações, tais como o áci do acético, a acetona, butanol, isopropanol e o glicerol, são de valor com ercial . Ex: os ácidos propiônicos e CO 2 são obtidos pela ferm entação bacter iana do leite p/ produção de queijo tipo suíço. 3 \ue001 Fermentação Fórmica: a oxidação do NADH é obtida através de vias mais complexas; originam-se diferentes produtos f inais, que v ariam, dep enden do do tipo de microrganismo considerad o. Porém, o HCOOH é sempre form ado, e em algumas ba ctérias é co nvertido a CO 2 e H 2 . \ue001 Depend endo dos produtos finais f ormados, a f ermentação fórmica é subdividida em: - Fermentação ácido mi sta. É realizado principalmente por E. coli e pelos gêneros Salm onella, Shige lla, Vibrio e Y ersinia. - Fermentação do bu tanodio l . É realizad a pelos gêneros Enterobacter , Aeromo nas, Serratia, Klebsiella, Bacillu s , etc. Fermentação Fórmica Fermentação ácido mista Na fermentação ácido mista , a oxidação d o NADH é obtida em diferentes etapas: pela redução de piruvato a lact ato, de acetil-CoA a acetaldeído, de acetaldeído a etanol e na conversão de oxaloacetato a succ inato. Além dos produtos dest as reações são excretados pelas células acetato e f ormiato (convertido em muitas espécies em CO 2 e H 2 ). Fermentação Bu tanodiol Na fermentação butanodi ol , a quantidade d e ácidos formados é pequena, predominando como produtos finais compostos neutros como etanol e butanodio l. Quadro geral de fermentação de açúcares Os gêneros mais comuns a realizar cada uma dos tipos de fermentação são Streptococcus, Lactobacillus (A), Clostridium propionicum (B), Zymomonas e leveduras (C), Enterobacteriaceae (D), Clostridia (E), Klebsiella e leveduras (F), clostridia (G), bactérias do ácido propiônico (H). As reações as sinaladas c om asterisco são as que prom ovem a reox idação de coenzimas 4 Fermentação de aminoácidos \ue001 Algumas bactérias são incapazes de utiliza r açúcares como substratos oxidávei s, mas conseguem viver anaerobiament e ferment ando aminoácidos. \ue001 Neste processo, um determ inado aminoácido atua como doador de elétrons e o aceptor final é, geralm ente, um outro am inoácido. \ue001 Equação geral do processo de fermentação da Alanina: A lanina + 2 Gli cina + 2 H 2 O + A DP + Pi \u2192 \u2192 \u2192 \u2192 \u2192 \u2192 \u2192 \u2192 3 A cetato + 3 NH 4 + + A TP + CO 2 \ue001 A fermentação de aminoácidos é realiz adas por bactérias proteolíticas, com o Clorstridium histolyticum , causador de gangrena gasosa em animais, e Clostridium perfringens , agente necrosante em humanos, após tr aumatism o com contaminação por solo ou fez es (causa odor pútrido). Fermentação de aminoácidos Lista de exercícios: 1- E xplique resumidam ente a via glicolítica. 2- S e realmente quatro moléculas de A TP são produzidas para cada molécula de glic ose que entra na glicólis e, por que dizemos que a glic ólise rende somente dois A TPs? 3- Numa via met abólica, o que é fosforilação? E o que isso acarreta? 4- Escreva a equação geral (resum ida) da via glicolítica. 5- Qual é o saldo energé tico da via glicolítica? 6- Cite duas vias me tabólicas alternativas a via glicolítica pa ra oxidação da glicose. 7- Os processos metabólicos fermentativos podem ocorrer na presença de O 2 ? 8- Por qu e podemos dizer que as vias metabólicas fer mentativas o r esultado da necessidade de se reciclar a quantidade limitada de NAD + ? 9- Em um micro-organismo que rea liza processo fermentativo o que determina o tipo de fer mentação que ele irá realiz ar (fermentação lática, alcóolica, ácida, etc)? 10- Descreva a fermentação ácida-h omolática. Dê exemplo de m icro- organismos/ células que realizam esse tipo de fermentação. Dê exemplo de setores industriais que fazem uso dos processos fermentativos lácteos. 1 1- Descreva a fermentação alcóolica. Dê exemplo de micro-organismos/ células que realizam esse tipo de fermentação. Dê e xemplo de setores industriais que fazem uso do s processos fermentativos alcóolicos. 12- Cite os produtos finais das fermentações ácido- mista, fermentação propiônica, fermentação butanodióica, fermentação butír ica-butílica e fermentação de aminoácidos. Trabalho para ser entregue no dia da prova do 2 ° ° ° ° Bimestre: \u201cCrescimento microbiano\u201d: crescimento celular e fissão binár ia, crescimento populacional, c urva de c rescimento microbiano, m edidas de crescim ento m icrobiano. \u201cCultivo microbiano em laboratório\u201d: nutrição m icrobiana, meios de cultura, cultivo laboratorial de m icro-organismos. Obs: O trabalho deve ser m anuscrito e de no mínimo 15p. e m áximo de 25 p.

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