Fisiologia bacteriana I

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Fisiologia bacteriana I
Nutrição e metabolismo
Metabolismo
O fenômeno de transformação dos alimentos realizado pelos organismos;
O metabolismo de bactérias guarda muita semelhança com o processo de digestão realizado pelos animais; 
SPALLANZANI- século XVIII; 
PAUSTER E IRMÃOS BUCHNER- século XIX.
IRMÃOS BUCHNER
Trituraram leveduras de cerveja em um balão de vidro de fundo chato com areia, preparando um filtrado isento de células vivas;
Esse suco transformou uma solução de glicose em álcool etílico e gás carbônico (processo fermentativo);
Esse tipo de substância presente no interior das leveduras, capaz de produzir fermentação, foi chamada, pelo fisiologista alemão W. F. Kühne (1837-1900) enzima (do grego en, dentro + zúme, fermento).
LOUIS PASTEUR
No século XIX, demonstrou que a transformação das bebidas e dos alimentos utilizados pelos seres humanos eram resultantes de processos metabólicos efetuados pelos micróbios;
Os micróbios comumente envolvidos nesses processos eram conhecidos pelo nome de “fermentos”;
Essa afirmativa contrariava Spallanzani, que atribuía os processos de decomposição à substâncias presentes no suco gástrico;
Pasteur descobriu que as fermentações ocorriam em função de substâncias contidas nas células microbianas, e isso foi confirmado em 1897 pelos irmãos Buchner.
Metabolismo microbiano
Usamos o termo metabolismo para nos referirmos à soma de todas as reações químicas dentro de um organismo vivo;
Essas reações químicas tanto liberam quanto requerem energia, 
Metabolismo pode ser visto como um ato de balanceamento de energia;
 Dividido em duas classes de reações químicas: 
 liberam energia (catabolismo) e ;
 requerem energia (anabolismo).
Assim, as reações anabólicas são acopladas à quebra do ATP, e as reações católicas são acopladas à síntese do ATP.
Para o que serve o Metabolismo microbiano?
Transporte;
produzir unidades básicas, polímeros (PS, Lipídeos, proteínas, ácidos nucléicos), estruturas celulares;
crescimento e reprodução; 
reparar danos e manutenção celulares;
locomoção; 
armazenar nutrientes e excreção. 
Produtos de células procarióticas que beneficiam a humanidade.
a) produção de vitaminas, como as do complexo B, pela microbiota do intestino;
b) competição da microbiota com micróbios exógenos, que podem ser lesivos ao organismo;
c) produção de alimentos, tais como chucrute, queijos, iogurtes e chocolates, por processos de fermentação;
d) produção de álcool e bebidas, tais como vinhos e cervejas, a partir da degradação de cereais e frutas;
e) produção de antibióticos como a penicilina;
f) fornecimento de produtos de natureza protéica (enzimas e peptídios), obtidos a partir de culturas microbianas selecionadas para uso industrial;
g) produção de insumos utilizados como vacinas, quer sejam constituídas pela própria célula microbiana, quer sejam constituídas por produtos gerados por células geneticamente transformadas;
h) atuação como bioinseticidas para controle biológico de pragas de insetos na agricultura;
i) degradação de moléculas orgânicas, presentes em águas de esgotos contaminadas com dejetos humanos, produtos industriais ou resíduos das empresas de mineração e das refinarias de petróleo;
j) transformação de poluentes tóxicos do meio ambiente em substâncias atóxicas (biorremediação).
Classificação nutricional dos microrganismos
	Tipo nutricional	Fonte de energia	Fonte carbono	Exemplo
	Fotoautotrófico	Luz	CO2	Oxigênicos: cianobactérias
Anoxigênicos: bactérias verde e púrpura
	Fotoheterotrófico	Luz	Compostos orgânicos	Bactérias verde e púrpura não sulforosas
	Quimioautotrófico	Química	CO2	Bactérias oxidativas ferro
	Quimio- heteretrófico	Química	Compostos orgânicos	Bactérias, protozoários, fungos
Reações energéticas, enzimáticas e redox
Reações de oxidação-redução
A oxidação é a remoção de elétrons (e-) de um átomo ou molécula, uma reação que muitas vezes produz energia;
A redução é o ganho de um ou mais elétrons.
O pareamento dessas reações é chamado de
oxidação-redução, ou reação redox.
Geração de ATP
Grande parte da energia liberada durante reações de oxidação-redução é armazenada dentro da célula pela formação de ATP;
A adição de um composto químico é chamada de fosforilação;
Os organismos utilizam três mecanismos de fosforilação para gerar ATP a partir de ADP;
Fosforilação em nível de substrato;
Fosforilação oxidativa;
Fotofosforilação.
Vias metabólicas de produção de energia
Respiração e Fermentação
Glicólise
Definição: oxidação da glicose em ácido pirúvico, normalmente é o primeiro passo no catabolismo de carboidratos; 
A maioria dos micro-organismos utiliza essa via, sendo, portanto, presente na maior parte das células vivas
A glicólise não requer oxigênio, ela pode ocorrer com oxigênio presente ou não;
Essa via é uma série de dez reações químicas, cada uma catalisada por uma enzima diferente; 
Independente da glicose passar pelo processo de respiração ou fermentação, ela percorre essa via;
O ATP é sintetizado por fosforilação em nível e substrato.
Alternativas à glicólise
Vias alternativas para a oxidação da glicose.. 
via da pentose-fosfato; 
via de Entner-Doudoroff.
Respiração aeróbica
Ocorre na presença de gás oxigênio;
As várias transferências de elétrons na cadeia de transporte geram em torno de 34 moléculas de ATP a partir de cada molécula de glicose oxidada: aproximadamente três de cada uma das dez moléculas de NADH (um total de 30) e cerca de duas de cada uma das duas moléculas de FADH2 (um total de quatro);
Para alcançar o número total de moléculas de ATP geradas para cada molécula de glicose, as 34 provenientes da quimiosmose são adicionadas àquelas geradas pela oxidação na glicólise e no ciclo de Krebs. 
Na respiração aeróbica em procariotos, um total de 38 moléculas de ATP pode ser gerado a partir de uma molécula de glicose. Quatro desses ATPs vêm da fosforilação em nível de substrato na glicólise e no ciclo de Krebs.
Respiração anaeróbica
Processo de obtenção de energia a partir de reações químicas sem o envolvimento do gás oxigênio, como ocorre na glicólise e fermentação;
A respiração anaeróbica por bactérias utilizando nitrato e sulfato como aceptores finais é essencial para os ciclos do nitrogênio e do enxofre que ocorrem na natureza.
Fermentação
1. Libera energia a partir de açúcares ou outras moléculas orgânicas, como aminoácidos, ácidos orgânicos, purinas e pirimidinas.
2. Não requer oxigênio (mas algumas vezes pode ocorrer presença dele).
3. Não requer a utilização do ciclo de Krebs ou de uma cadeia de transporte de elétrons.
4. Utiliza uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons.
5. Produz somente uma pequena quantidade de ATP (somente uma ou duas moléculas de ATP para cada molécula de matéria inicial), porque grande parte da energia original na glicose permanece nas ligações químicas dos produtos orgânicos finais, como o ácido láctico ou o etanol.
Fermentação
Fermentação do ácido lático
Dois importantes gêneros de bactérias do ácido lático são os Streptococcus e os Lactobacillus. Como esses micro-organismos produzem somente ácido lático, eles são denominados homoláticos (ou homofermentativos);
A fermentação do ácido lático pode resultar na deterioração de alimentos. Contudo, o processo também pode produzir iogurte a partir de leite, chucrute a partir de repolho e conservas de pepino.
Fermentação alcoólica
A fermentação alcoólica é realizada por diversas bactérias e leveduras. O etanol e o dióxido de carbono produzidos pela levedura Saccharomyces são resíduos para as células de leveduras, mas são úteis para os seres humanos;
O etanol produzido pelas leveduras é o álcool das bebidas alcoólicas, e o dióxido de carbono produzido pelas leveduras causa o crescimento da massa do pão.
Conclusão
O metabolismo das células microbianas é um fenômeno que pode ser visto como protótipo para a compreensão dos processos fisiológicos observados no corpo dos seres multicelulares. 
Em ambas as situações, observa-se síntese e degradação decomponentes que têm papel preponderante nas fases de anabolismo ou de catabolismo celular;
A facilidade de manipulação, a velocidade de crescimento populacional e a versatilidade metabólica dos seres microbianos atraíram a atenção da humanidade que, através de gerações, procura “domá-los” para que liberem produtos que podem ser úteis aos demais seres vivos.