Questionário de Microbiologia - Metabolismo heterotrófico bacteriano e genética bacteriana

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QUESTÕES A SEREM RESPONDIDAS: 
Questão 1: Disserte sobre metabolismo heterotrófico bacteriano. Não é preciso falar sobre Integração 
metabólica nem sobre Biossíntese (20 pontos). 
O metabolismo heterotrófico bacteriano são as vias pelas quais as bactérias degradam glicose, vindo 
a produzir energia na forma de ATP. Assim como nos seres humanos, as bactérias possuem a sequência de 
glicólise, fermentação/ciclo de Krebs e cadeia respiratória, porém com algumas diferenças. Primeiramente, é 
preciso atentar ao fato de que as bactérias são células procariontes, ou seja, não possuem organelas como a 
mitocôndria, onde o Ciclo de Krebs e a cadeia respiratória aconteceriam. Então, todas as reações do 
metabolismo heterotrófico acontecem no citoplasma. A glicose que entra na célula bacteriana primeiramente 
será fosforilada, tornando-se glicose-6-fosfato e essa marcação, que é a primeira reação irreversível do 
processo de glicólise, impede que essa glicose saia da célula, encaminhando-a para os processos seguintes. 
A glicólise é seguida por mais 9 reações, divididas entre reações de investimento (5) e reações de pagamento 
(5), onde, assim como os nomes sugerem, o ATP inicialmente investido é recuperado, e o saldo é positivo de 
2. É importante salientar que as bactérias possuem outras vias glicolíticas que não só a glicólise, como a via 
de Entner-Doudoroff, em que o saldo é de 1 ATP por molécula de glicose, e a via das pentoses, que conserva 
a energia de oxidação do açúcar apenas na forma de NADPH e não produz ATP. 
O produto final da glicólise é o piruvato, que agora poderá ser destinado à fermentação, em condições 
anaeróbicas, ou ao Ciclo de Krebs, em condições aeróbicas. Primeiro vamos discutir sobre a fermentação. Os 
processos de fermentação bacterianos são distintos no que tange à quantidade de opções de vias de 
fermentação que podem desempenhar. Todas as fermentações, porém, têm em comum a função de reciclar o 
NADH para a sua forma oxidada NAD​+​. Alguns tipos de fermentação que podemos citar são as seguintes: 
1. Fermentação homolática - Formação de lactato - Produz queijo, iogurte. 
2. Fermentação heterolática - Formação de lactato e etanol - Produz chucrute. 
3. Fermentação alcóolica - Formação de etanol - Produz bebidas alcoólicas, combustível 
4. Fermentação propiônica - Formação de propionato - Produz queijo suíço e também é 
responsável pela acne. 
5. Fermentação ácido-mista - Formação de etanol e ácidos orgânicos - Sua importância se dá 
pelo teste do VM (vermelho de metila) ​um teste que avalia a presença e crescimento de 
bactérias que fermentam pela via ácida mista, porque a formação dos ácidos abaixa o pH do 
meio. 
6. Fermentação ​butírica - Produção de solventes orgânicos. 
7. Fermentação butanodiótica - Formação de butanodiol, acetoína, etanol - Sua importância se 
dá pela realização do teste do Teste Voges-Proskauer (Teste VP), onde identifica-se a 
capacidade da bactéria de produzir acetoína a partir dessa fermentação. 
Como já mencionado, em condições aeróbicas, o piruvato passará ao Ciclo de Krebs. O piruvato 
primeiramente será convertido em acetil-CoA pelo auxílio da piruvato desidrogenase. Após isso, o acetil-CoA 
entrará no ciclo, que será semelhante ao de humanos. A partir de agora, o acetil-CoA passará por diversas 
reações a fim de oxidá-lo e formar NADH e FADH​2​, espécies que serão importantes no processo seguinte. No 
final, haverá a formação de CO​2​. 
Por fim, acontecerá a cadeia respiratória. Aqui, o NADH e FADH​2 ​produzidos tanto na glicólise como 
no Ciclo de Krebs serão oxidados em uma sequência de reações de transferência de elétrons. O aceptor final 
desses elétrons, nas nossas células, é o oxigênio. Porém as bactérias conseguem utilizar outras espécies 
como aceptores finais, como por exemplo o nitrato (NO3). Esse processo é conhecido como desnitrificação e é 
importante para a regulação de nitrato no solo. 
 
 
Questão 2: Disserte sobre o mecanismo de transferência gênica TRANSFORMAÇÃO (20 pontos). 
O mecanismo de transferência gênica foi primeiramente evidenciado pelo Experimento de Griffith em 
que, usando ratos e bactérias encapsuladas e não encapsuladas, conseguiu observar que as células 
encapsuladas vivas matavam os ratos. Células não encapsuladas vivas não os matavam, assim como células 
encapsuladas mortas. Porém quando colocadas junto, células encapsuladas mortas pelo calor e células não 
encapsulada vivas, observava-se que os ratos morriam. Por quê? 
O que acontece nesse processo é a transferência dos genes do DNA livre da célula encapsulada 
lisada para a célula não encapsulada, as quais podem vir a adquirir esses genes, integrando-os no seu 
genoma e, consequentemente, expressando as suas características. Bactérias que podem receber um DNA 
doador são nomeadas como ​competentes pois tiveram alguma alteração na parede celular que permite a 
passagem do DNA. ​Esse processo é de extrema importância para gerar variabilidade genética, uma vez que 
as bactérias só fazem reprodução assexuada (as bactérias “filhas” são clones dos pais). 
Esse é um mecanismo natural das bactérias, mas que podemos usar ao nosso favor quando o 
assunto é modificação genética. A insulina recombinante é um exemplo dessa possibilidade. O gene da 
insulina humana é extraído e clivado por enzimas de restrição, assim como um vetor plasmidial, que então são 
recombinados e “colados” por DNA ligase. Esse plasmídio recombinante é então inserido em uma E. coli (o 
que caracteriza o processo como transformação) e conforme a bactéria for se reproduzindo, os plasmídios vão 
se multiplicando também, até que estejam em uma quantidade significativa para que possa ser extraído e 
purificado e então ser usado por pacientes que necessitem de insulina.