fisiologia bacteriana (1)

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Bactérias: fisiologia
Profa. Dra. Caroline Rigotto
Bactérias
TIPOS DE RESPIRAÇÃO 
• ANAERÓBIA – Ausência de O2 
• AERÓBIA - Presença de O2 
Condições de Crescimento 
Oxigênio Atmosférico
Meios de Cultura
Reprodução bacteriana 
Mecanismos de recombinação genética
	1. Transformação
	2. Conjugação 
	3. Transdução 
Transformação: incorporação de DNA livre, geralmente decorrente de lise celular.
Conjugação: 
processo de transferência de DNA de uma bactéria para outra
envolvendo o contato entre as duas células 
Transdução: Processo de transferência de material genético mediada por vírus (bacteriófagos ou “fagos”).
http://www.microbiologybook.org/Portuguese/bact8-3.GIF
MORFOLOGIA E MORFOLOGIA E 
ESTRUTURA DA CÉLULA ESTRUTURA DA CÉLULA 
BACTERIANABACTERIANA
17/3/2014
1
UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
CURSO DE GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA GERAL
PROFESSORAS: Adriana Silva Lima e Márcia Aparecida Cezar
Metabolismo Microbiano
Chama-se metabolismo ao conjunto de reações
químicas que ocorrem nas células, e que lhe permitem
manter-se viva, crescer e dividir-se.
Soma total de todas as reações enzimáticas que
ocorrem na célula, por meio de uma integração altamente
coordenada, onde muitos mecanismos de sistema
multienzimáticos participam, trocando matéria e energia
entre a célula e o seu meio ambiente.
Definição
FUNÇÕES ESPECÍFICAS
¾ Obter energia química de moléculas combustíveis ou luz solar 
absorvida;
¾ Converter nutrientes exógenos em blocos construtivos
(monômeros primários) ou precursores de componentes
macromoleculares das células;
¾ Formar e degradar as biomoléculas requeridas nas
funções especializadas das células.
Conjunto de reações de DEGRADAÇÃO
¾ Compostos orgânicos de alto PM em moléculas + simples
¾ Liberação de Energia livre
¾ Conservação da Energia em moléculas de alta Energia – ATP
CATABOLISMO
ANABOLISMO
Conjunto de reações de SÍNTESE
¾moléculas + simples Compostos orgânicos de alto PM
¾ Gasto de Energia
¾ Usam energia gerada no Catabolismo
17/3/20141
UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIASCURSO DE GRADUAÇÃO EM AGRONOMIADISCIPLINA: BIOQUÍMICA GERALPROFESSORAS: Adriana Silva Lima e Márcia Aparecida CezarMetabolismo Microbiano Chama-semetabolismoaoconjuntodereaçõesquímicasqueocorremnascélulas,equelhepermitemmanter-seviva,cresceredividir-se.Somatotaldetodasasreaçõesenzimáticasqueocorremnacélula,pormeiodeumaintegraçãoaltamentecoordenada,ondemuitosmecanismosdesistemamultienzimáticosparticipam,trocandomatériaeenergiaentreacélulaeoseumeioambiente.DefiniçãoFUNÇÕES ESPECÍFICASObter energia química de moléculas combustíveis ou luz solar absorvida;Converternutrientesexógenosemblocosconstrutivos(monômerosprimários)ouprecursoresdecomponentesmacromolecularesdascélulas;Formaredegradarasbiomoléculasrequeridasnasfunçõesespecializadasdascélulas.Conjunto de reações de DEGRADAÇÃO
Compostos orgânicos de alto PM em moléculas + simples
Liberação de Energia livre
Conservação da Energia em moléculas de alta Energia –ATP
CATABOLISMO
ANABOLISMO
Conjunto de reações de SÍNTESE
moléculas + simples Compostos orgânicos de alto PM
Gasto de Energia
Usam energia gerada no Catabolismo
Metabolismo Bacteriano
Conjunto de reações bioquímicas necessárias à vida, 
compreende o catabolismo e anabolismo
catabolismo – reações químicas que liberam energia a 
partir da degradação de substância orgânicas
anabolismo – reações químicas que consomem energia 
e permitem a síntese de precursores metabólicos, 
macromoléculas e estruturas celulares
Metabolismo
Metabolismo Bacteriano
Conjunto de reações bioquímicas necessárias à vida, 
compreende o catabolismo e anabolismo
catabolismo – reações químicas que liberam energia a 
partir da degradação de substância orgânicas
anabolismo – reações químicas que consomem energia 
e permitem a síntese de precursores metabólicos, 
macromoléculas e estruturas celulares
Metabolismo
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2
Classificação metabólica dos organismos
¾ Células Autotróficas:
- CO2 fonte única de C;
-Relativamente autossuficientes (plantas e algumas bactérias).
¾ Células Heterotróficas:
- Não usa o CO2 como fonte de C no metabolismo;
- Obtém o C do ambiente, na forma reduzida e relativamente
complexa (C orgânico).
- Aeróbicos: O2 como aceptor final de e-.
- Anaeróbicos: usam outras moléculas com aceptores de e-
.
Quanto a fonte de carbono
Classificação metabólica dos organismos
¾ Células Fototróficas:
- Luz solar como fonte primária de energia.
¾ Células Quimiotróficas:
- A energia utilizada é proveniente de reações de oxidorredução.
- quimiolitotróficas: doadores de e- são compostos
inorgânicos: H e H2S.
- quimioorganotróficas: os doadores de e- são moléculas
orgânicas: C6H12O6.
Quanto a fonte de energia
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2
Classificação metabólica dos organismos
¾ Células Autotróficas:
- CO2 fonte única de C;
-Relativamente autossuficientes (plantas e algumas bactérias).
¾ Células Heterotróficas:
- Não usa o CO2 como fonte de C no metabolismo;
- Obtém o C do ambiente, na forma reduzida e relativamente
complexa (C orgânico).
- Aeróbicos: O2 como aceptor final de e-.
- Anaeróbicos: usam outras moléculas com aceptores de e-
.
Quanto a fonte de carbono
Classificação metabólica dos organismos
¾ Células Fototróficas:
- Luz solar como fonte primária de energia.
¾ Células Quimiotróficas:
- A energia utilizada é proveniente de reações de oxidorredução.
- quimiolitotróficas: doadores de e- são compostos
inorgânicos: H e H2S.
- quimioorganotróficas: os doadores de e- são moléculas
orgânicas: C6H12O6.
Quanto a fonte de energia
Exigências metabólicas
Metabolismo
Autotróficos – Utilizam CO2 como fonte de carbono
Organotróficos – Utilizam compostos orgânicos como fonte 
de carbono
Quimiolitotróficos – Utilizam compostos inorgânicos como 
fonte de energia e CO2 como fonte de carbono
Fototróficos – Utilizam luz como fonte de energia e CO2 como 
fonte de carbono
Quimioorganotróficos – Utilizam compostos orgânicos como 
fonte de energia e de carbono
Exigências metabólicas
Metabolismo
Autotróficos – Utilizam CO
2
 como fonte de carbono
Organotróficos – Utilizam compostos orgânicos como fonte 
de carbono
Quimiolitotróficos – Utilizam compostos inorgânicos como 
fonte de energia e CO2 como fonte de carbono
Fototróficos – Utilizam luz como fonte de energia e CO2 como 
fonte de carbono
Quimioorganotróficos – Utilizam compostos orgânicos como 
fonte de energia e de carbono
Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
luminosa
Fotossintetizantes
Compostos Inorgânicos (Fe2+, NO2-, 
H2)
Litotróficos
Compostos Orgânicos (Glicose)
Heterotróficos ou Organotróficos
ATPATP
Biossíntes de 
Macromoléculas
Montagem de 
Estruturas
Divisão Celular
Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
luminosa
Fotossintetizantes
Compostos Inorgânicos (Fe2+, NO2-, 
H2)
Litotróficos
Compostos Orgânicos (Glicose)
Heterotróficos ou Organotróficos
ATP
ATP
Biossíntes de 
Macromoléculas
Montagem de 
Estruturas
Divisão Celular
Exigências metabólicas
• O crescimento bacteriano requer uma fonte de energia e 
matéria-prima para a construção de proteinas, estruturas e 
membranas;
• Os elementos essenciais são, proteínas, lipídios, e ácido 
nucléicos (C, N, O, H, S, P), e íons (K, Na, Mg, Ca, Cl, Fe, Zn, 
Mn, Mo, Se, Co, Cu, Ni)
Metabolismo
A exigência mínima para o crescimento é uma fonte de carbono e nitrogênio, 
uma fonte de energia, água e vários íons.
Exigências metabólicas
•
O crescimento bacteriano requer uma fonte de energia e 
matéria-prima para a construção de proteinas, estruturas e 
membranas;
•
Os elementos essenciais são, proteínas, lipídios, e ácido 
nucléicos (C, N, O, H, S, P), e íons (K, Na, Mg, Ca, Cl, Fe, Zn, 
Mn, Mo, Se, Co, Cu, Ni)
Metabolismo
A exigência mínima para o crescimento é uma fonte de carbono e nitrogênio, 
uma fonte de energia, água e váriosíons.
Exigências metabólicas
• Clostridium perfringens, causador da gangrena gasosa, não 
pode crescer na presença de O2. Portanto, é considera 
anaeróbio obrigatório;
• Mycobacterium tuberculosis, causador da tuberculose, exige a 
presença de oxigênio, sendo portanto, um aeróbio 
obrigatório;
• Anaeróbios facultativos  Bactérias que vivem tanto na 
presença como na ausência de oxigênio;
Metabolismo
Produção da enzima 
superóxido dismutase
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TIPOS DE RESPIRAÇÃO
•ANAERÓBIA
–Ausência de O2
•AERÓBIA
–Presença de O2
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
• Também chamada de fermentação (quebra 
parcial da glicose na ausência de O2)
• Ocorre, por exemplo, em organismos 
unicelulares
– Fermentação láctica
– Fermentação alcoólica 
• Vinho, cerveja, aguardente
– Fermentação acética
• Vinagre
• Fermentação láctica
– Glicose (C� H�� O�) é degradada em duas 
moléculas menores, com três átomos de 
carbono, o ácido pirúvico (C� H� O�) 
glicólise
– Gera 2 moléculas de ATP
– C� H�� O� 2C� H� O� + 2ATP
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
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TIPOS DE RESPIRAÇÃO•ANAERÓBIA–Ausência de O2•AERÓBIA–Presença de O2RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
•Também chamada de fermentação (quebra 
parcial da glicose na ausência de O
2
)
•Ocorre, por exemplo, em organismos 
unicelulares
–Fermentação láctica
–Fermentação alcoólica 
•Vinho, cerveja, aguardente
–Fermentação acética
•Vinagre
•Fermentação láctica
–Glicose(CHO) é degradada em duas 
moléculas menores, com três átomos de 
carbono, o ácido pirúvico (CHO) 
glicólise
–Gera 2 moléculas de ATP
–CHO2CHO+ 2ATP
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
Condições de crescimento bacteriano
Crescimento Bacteriano
• TEMPERATURA
Psicrófilas (12 a 17 graus C)
Mesófilas (28 a 37 graus C)
Termófilas (57 a 90 graus C)
Termófilas extremas (>100 graus C)
• pH
Acidófilas (ph<5)
Alcalófilas (pH>10)
• Oxigenação
Aeróbicas (patógenos respiratórios e de mucosa), 
Anaeróbicas (trato gastrointestinal e ambiente –
esporos), Microaerófilas ( PO2), Facultativas, 
Aerotolerntes (Anaeróbio)
• Salinidade Bactérias Halófitas
Condições de crescimento bacterianoCrescimento Bacteriano
•
 TEMPERATURA
Psicrófilas (12 a 17 graus C)
Mesófilas (28 a 37 graus C)
Termófilas (57 a 90 graus C)
Termófilas extremas (>100 graus C)
•
 pH
Acidófilas (ph<5)
Alcalófilas (pH>10)
•
 Oxigenação
Aeróbicas (patógenos respiratórios e de mucosa), 
Anaeróbicas (trato gastrointestinal e ambiente –
esporos), Microaerófilas ( PO2), Facultativas, 
Aerotolerntes (Anaeróbio)
•
 Salinidade
Bactérias Halófitas
OXIGÊNIO ATMOSFÉRICO
• AERÓBICAS (exigem presença de O2 livre)
• MICROAERÓFILAS (exigem O2 mas não toleram a 
pressão atmosférica)
• ANAERÓBIA ESTRITA (não tolera O2 – morre)
• ANAERÓBIA NÃO-ESTRITA (não utiliza O2, mas 
ele não é tóxico)
• ANAERÓBIA FACULTATIVA (cresce tanto na 
presença quanto na ausência de O2 livre)
a) AERÓBIOS 
ESTRITOS
b) ANAERÓBIOS 
ESTRITOS
C) ANAERÓBIOS 
OXIGÊNIO
C) ANAERÓBIOS 
FACULTATIVOS
d) MICROEAEÓFILOS
e) ANAERÓBIOS
AEROTOLERANTES
` Meio de cultura: nutriente preparado 
em laboratório para crescimento de 
microrganismos 
 
` Cultura: microrganismos que crescem e se 
multiplicam nos meios de cultura 
 
Meio de cultura: nutriente preparado 
em laboratório para crescimento de 
microrganismos 
 
Cultura: microrganismos que crescem e se 
multiplicam nos meios de cultura 
 
Requerimento de nutrientes
Crescimento Bacteriano
• Algumas bactérias são capazes de crescer em meio 
simples – organismos entéricos
• Algumas bactérias são extremamente fastidiosas 
(complexo requerimento nutricional) – organismos que 
crescem nas mucosas ou no interior da célula do 
hospedeiro
• Algumas bactérias crescem em meio indefinido 
(sangue, soro, extrato de levedura, etc…)
Requerimento de nutrientes
Crescimento Bacteriano
•
 Algumas bactérias são capazes de crescer em meio 
simples – organismos entéricos
•
 Algumas bactérias são extremamente fastidiosas 
(complexo requerimento nutricional) – organismos que 
crescem nas mucosas ou no interior da célula do 
hospedeiro
•
 Algumas bactérias crescem em meio indefinido 
(sangue, soro, extrato de levedura, etc…)
Reprodução das bactérias: divisão bináriaReprodução das bactérias: divisão bináriaReprodução das bactérias: divisão bináriaReprodução das bactérias: divisão binária
AssexuadaAssexuadaAssexuadaAssexuada
Duplicação do DNA
Parede celular
Membrana
plasmática
Molécula de DNA
Separação das células
Molécula de DNA
Reprodução das bactérias: divisão binária
Reprodução das bactérias: divisão bináriaReprodução das bactérias: divisão binária
Reprodução das bactérias: divisão binária
Assexuada
AssexuadaAssexuada
Assexuada
Duplicação do DNA
Parede celular
Membrana
plasmática
Molécula de DNA
Separação das células
Molécula de DNA
` TEMPO DE GERAÇÃO 
` tempo necessário p/ célula se dividir 
` varia conforme tipo de microrganismo, 
condições ambientais 
 
` Ex: E. coli 20 minutos; M. tuberculosis 13 
horas 
` b) multiplicação das bactérias: progressão 
geométrica 
 
TEMPO DE GERAÇÃO 
tempo necessário p/ célula se dividir 
varia conforme tipo de microrganismo, 
condições ambientais 
 
Ex: E. coli 20 minutos; M. tuberculosis 13 
horas 
b) multiplicação das bactérias: progressão 
geométrica 
 
Crescimento de uma cultura Bacteriana
1 única bactéria que sofre divisão binária o aumento da 
população na cultura é :
1!!!!2 !!!!4 !!!!8 !!!!16 !!!!32...
Crescimento Bacteriano
Crescimento Bacteriano
Genética Bacteriana 
Crescimento BacterianoGenética Bacteriana 
Fases do crescimento bacteriano
Crescimento Bacteriano
1
2
3
4
N
ú
m
er
o
 d
e 
B
ac
té
ri
as
 (
lo
g)
Tempo
Fase Lag
Fase Log 
(Exponencial)
Fase 
Estacionária
Fase de Morte
adaptação
multiplicação
Falta de nutrientes
Acúmulo de subprodutos tóxicos
Equilíbrio multiplicação e morte
Ativação de enzimas que lisam parede ceular
Fases do crescimento bacterianoCrescimento Bacteriano
1
2
3
4
N
ú
m
e
r
o
 
d
e
 
B
a
c
t
é
r
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s
 
(
l
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g
)
Tempo
Fase Lag
Fase Log 
(Exponencial)
Fase 
Estacionária
Fase de Morte
adaptação
multiplicação
Falta de nutrientes
Acúmulo de subprodutos tóxicos
Equilíbrio multiplicação e morte
Ativação de enzimas que lisam parede ceular
` FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO 
 
` Curva de crescimento bacteriano: demonstra 
crescimento de células num dado período de 
tempo. 
` Fase lag: fase de adaptação, síntese de DNA 
(atividade metabólica) 
` Fase log: fase de crescimento exponencial, 
sintomatologia 
` Fase estacionária: equivalência entre 
crescimento e morte; uso atb, fagocitose, 
anticorpos,... 
` Fase de declínio: morte celular, acúmulo de 
produtos tóxicos 
 
FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO 
 
Curva de crescimento bacteriano: demonstra 
crescimento de células num dado período de 
tempo. 
Fase lag: fase de adaptação, síntese de DNA 
(atividade metabólica) 
Fase log: fase de crescimento exponencial, 
sintomatologia 
Fase estacionária: equivalência entre 
crescimento e morte; uso atb, fagocitose, 
anticorpos,... 
Fase de declínio: morte celular, acúmulo de 
produtos tóxicos