Bioquímica de microrganimos

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Ministério da Educação 
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
PPGBIOTEC - Programa de Pós Graduação em Biotecnologia Disciplina de 
Bioquímica de Microrganismos – BT41G 
 
Nome: JAÍNE SCHNEIDER Data: 23/09/2020 
 
 
 
Estudo dirigido – Primeira semana (Nutrição microbiana e Metabolismo) 
 
 
1- Quais os quatro elementos químicos que constituem a maior parte do peso seco de uma célula? 
Os elementos químicos são carbono (50%), oxigênio (17%), nitrogênio (13%) e hidrogênio (8,2%). Porém 
existem outros que também constituem, em menor quantidade, fósforo (2,5%), enxofre (1,8%) e Selênio (< 
0,01%). 
 
2- Quais as duas classes de macromoléculas que contêm a maior quantidade de nitrogênio em uma 
célula? 
São as proteínas e os ácidos nucleicos. 
 
3- Diferencie “elementos-traço” e “fatores de crescimento”. 
Elementos-traço são micronutrientes que desempenham a função de cofatores para as enzimas, por exemplo, 
o Manganês, Molibdênio, Vanádio, entre outros. Fatores de crescimento por sua vez, são micronutrientes 
orgânicos, os mais comuns são as vitaminas, porém outras moléculas orgânicas também podem ser 
consideradas fatores de crescimento, por exemplo, vitamina B12, B1, B6, vitamina K. Portanto, os 
elementos-traço atuam como cofatores substâncias orgânicas e inorgânicas, que são indispensáveis para o 
funcionamento das enzimas, e devem estar ligados permanentemente às enzimas, pois na ausência dele 
ocorre a inativação da mesma. O fator de crescimento, molécula orgânica, que torna a enzima, uma 
coenzima que auxilia na execução da função enzimática catalítica. 
 
 
4- Quais são os elementos essenciais a todos os micro-organismos e os essenciais a maioria dos micro-
organismos? 
Os elementos essências a todos os microrganismos são C, H, O, N, P, S e Se. Os elementos essenciais a 
maioria dos microrganismos são Na, Mg, K, Ca e Cl. 
 
5- Quem são as macromoléculas informacionais? Por que são assim chamadas? 
Qualquer molécula polimérica grande que carreia a informação genética, incluindo DNA, RNA e proteína. 
Justamente por sua função é que são denominadas dessa forma, pois carregam consigo informações 
genéticas. 
 
 
6- Diferencie catabolismo de anabolismo. 
As reações catabólicas são chamadas de reações hidrolíticas (reações que utilizam água e nas quais ligações 
químicas são quebradas) e exergônicas (produzem mais energia do que consomem). Um exemplo é quando 
ocorre a quebra de carboidratos em açúcares e são exergônicos. Entretanto, o anabolismo consome mais 
energia do que produz, pois atua na construção de moléculas orgânicas mais complexas a partir de 
moléculas simples. Processos anabólicos envolvem reações de síntese por desidratação (liberam água) e são 
endergônicos. Exemplo de processos anabólicos é a formação de proteínas a partir de aminoácidos, de 
ácidos nucleicos a partir de nucleotídeos e de polissacarídeos a partir de açucares simples. 
 
7- Como o ATP é intermediário entre o catabolismo e o anabolismo 
Como o ATP armazena energia na célula, ele é sintetizado nas reações anabólicas e é ressintetizado à custa 
das reações catabólicas. Portanto, a energia é ‘gerada’ nas reações catabólicas e a libera posteriormente para 
dirigir as reações anabólicas ou realizar outras funções celulares. 
 
8- Em termos de geração de energia, como um quimiorganotrófico se difere de um quimiolitotrófico? 
E um quimiotrófico de um fototrófico? 
Os quimiorganotróficos produzem energia através de compostos orgânicos (glicose, acetato), são 
heterotróficos. Contudo, os quimiolitotróficos utilizam dióxido de carbono como fonte de energia, sendo 
autotróficos. Os organismos quimiotróficos geram energia através de compostos químicos, sejam eles, 
orgânicos ou inorgânicos. Já os fototróficos, converte energia luminosa em energia química. 
 
 
9- Em termos de aquisição de carbono, como um autótrofo se difere de um heterótrofo? 
Em organismos autótrofos, a aquisição de carbono é a partir do CO2. Os heterótrofos, por sua vez, utilizam 
compostos químicos orgânicos para adquirir carbono. 
 
10- Leia o capítulo de livro sugerido e elabore um resumo do tópico 7.2: 
 
Capítulo: Pereira, G. V. M.; Finco, A. M.; Letti, L. A. J.; Karp, S.G.; Pagnoncelli, M.G.B;.Oliveira,J.; 
Thomaz Soccol,V.; Brar, S.K.; Soccol, C.R. Microbial Metabolic Pathways in the Production of 
Valued‐ added Products. In: Brar, K.; Das, R.K.; Sarma, S.J. Microbial Sensing in Fermentation, 
2018. 
 
As células microbianas são formadas por diversas moléculas que tornam a célula capaz de produzir e 
usar energia oriunda dos nutrientes vindos do meio ambiente em que a mesma está inserida. Para se entender 
e controlar processos biotecnológicos, é fundamental conhecer esses processos bioquímicos de produção e 
consumo de energia, bem como forma de utilização de nutrientes e multiplicação celular. 
A multiplicação celular é chamada de crescimento microbiano, este processo é complexo por diversas 
moléculas específicas tem que ser formadas para que o crescimento ocorra da maneira correta. Como há 
uma grande diversidade de espécie microbiana, as necessidades nutricionais abrangem um amplo espectro, 
alguns necessitando de mais compostos do que outros. 
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Melo+Pereira%2C+Gilberto+V
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Finco%2C+Ana+M
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Letti%2C+Luiz+A+J
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Karp%2C+Susan+Grace
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Oliveira%2C+Juliana
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Soccol%2C+Vanete+Thomaz
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Brar%2C+Satinder+Kaur
https://onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Soccol%2C+Carlos+Ricardo
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119248002
Entretanto, mesmo com a necessidade de nutrientes, as células microbianas, são formadas em sua 
maioria, por água (70-80%) e alguns elementos químicos principais (C, H, O, N, P, S, K, Mg, Ca e Fe que 
são responsáveis pela síntese de material celular e funcionamento normal celular. 
A quantidade de elementos presentes na célula microbiana está representada na figura 1. 
 
Figura 1. Elementos químicos e suas quantidades na célula microbiana. 
De acordo com o autor, a quantidade de um elemento na célula não tem correlação com a sua 
importância. No quadro 1, está demonstrada a função/importância de cada um dos elementos. 
 
Quadro 1. Elementos químicos de acordo com a sua função ou importância. 
Elemento químico Função/Importância 
Fontes mais comuns 
para obtenção 
Carbono 
Presente em toda a estrutura 
molecular 
Resíduos de amido, 
melaço, soro de leite, 
xarope de milho, entre 
outros. 
Nitrogênio 
Presente em aminoácidos e 
ácidos nucleicos 
Amônia ou sais de 
amônio, proteínas, 
peptídeos e 
aminoácidos 
Hidrogênio Componentes de muitos 
compostos e componentes da 
água celular 
Compostos orgânicos 
Oxigênio 
Ferro 
Atua na regulação do 
metabolismo celular e da 
formação da parede celular 
Compostos inorgânicos 
Enxofre 
Cofator de muitos processos 
enzimáticos e presente nas 
proteínas 
Sais de sulfato 
Potássio 
Cofator de muitos processos 
enzimáticos 
Compostos inorgânicos 
Magnésio Cofator de muitos processos Compostos inorgânicos 
50% 
20% 
14% 
8% 
3% 
1% 
1% -1% 1% 0% 
2% Elementos químicos 
Carbono
Oxigênio
Nitrogênio
Hidrogênio
Fósforo
Portássio
Enxofre
Magnésio
Cálcio
Ferro
Elementos-traço
enzimáticos e presente na 
parede celular e membrana 
Cálcio Suporte da parede celular Compostos inorgânicos 
Elementos-traço 
Essenciais para reações 
metabólicas 
Compostos inorgânicos 
 
Além disso, as particularidades relacionadas ao meio em que a célula está inserida influenciamna 
utilização de nutrientes e fontes de energia. Os organismos fototróficos (algas), utilizam a energia de fonte 
luminosa, enquanto que os quimiotróficos (fungos e bactérias) utilizam compostos químicos. Por outro lado, 
em relação a fonte de carbono, quando obtida de nutrientes orgânicos, o organismo é chamado de 
heterotrófico. Caso a fonte seja proveniente do CO2, são chamados de autotróficos. 
Contudo, os organismos podem extrais energia e usar nutrientes de diferentes fontes, com a grande 
variedade de microrganismos, há uma grande variedade também em relação às necessidades de cada espécie.