Metabolismo das Bactérias

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Metabolismo Bacteriano 
 
Características básicas das bactérias 
o As bactérias se dividem por fissão 
binária: uma bactéria se divide em 
uma, duas em quatro, quatro em 
oito e etc... 
o Esse tipo de crescimento faz que 
tenha um aumento muito rápido 
da comunidade bacteriana. 
o 1 bactéria se divide em duas em 
20 minutos. Com 10 hora já tem 
um bilhão de células. 
o Não são todas as bactérias, 
algumas demoram mais para 
crescer. 
 
Composição química de uma célula 
bacteriana 
São compostas 70% de água, os outros 
30% são vários tipos de componentes. 
 
Quais são esses componentes? 
o Proteína 15%; 
o RNA 6% (importante para 
produção de proteína); 
o Íons e pequenas moléculas 4%; 
o Polissacarídeos 2%; 
o Fosfolipídios 2% (formam a 
membrana celular); 
o DNA 1%. 
 
- As células procarióticas são compostas 
por água, macromoléculas, outros 
compostos orgânicos e íons. 
 
Peso seco é tudo que está presente na 
bactéria sem água. 
 
Dentro desse peso seco (x) 
Macromoléculas = 96 
- Proteínas = 55 
- Polissacarídeos = 5 
- Lipídeos = 9,1 
- DNA = 3.1 
- RNA = 20.5 
Monômeros totais = 3.5 
- Aminoácidos = 0.5 
- Açúcares = 2 
- Nucleotídeos = 0,5 
Íons inorgânicos = 1 
Total: 100 
 
Reações Químicas 
Metabolismo é o conjunto de todas as 
reações químicas que acontecem dentro 
de um organismo. 
- Anabolismo = o conjunto de 
processos biossintéticos que 
requerem energia e que forma os 
componentes celulares a partir de 
moléculas menores: os nutrientes. 
- Catabolismo = conjunto de 
processos de degradação de 
moléculas e nutrientes que 
liberam energia. As reações 
catabólicas fornecem energia para 
as reações anabólicas ou 
biossintéticos. 
 
❖ Biossíntese é a formação de 
algum componente celular. 
 
Visão geral do metabolismo celular 
Quebra dos substratos em produtos 
menores e a partir dessa quebra tem a 
formação de energia. 
 
 
 
Para a bactéria crescer ela precisa de 
energia, substratos, biossíntese. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reações químicas 
Anabolismo: acoplamento das reações 
anabólicas e catabólicas é obtido através 
do ATP. 
 
- Moléculas complexas como o amido, 
proteínas e lipídeos tem que ser 
quebradas
 
Nutrição dos microrganismos 
Os microrganismos necessitam de um ambiente propício com todos os constituintes 
físicos e químicos necessários para seu crescimento. 
 
o As substâncias ou elementos retirados do ambiente são utilizados como blocos 
para a construção da célula. 
 MICRONUTRIENTES 
o Nutrientes = MICRONUTRIENTES 
 FATORES DE CRESCIMENTO 
 
MACRONUTRIENTES FUNÇÕES 
Carbono (compostos orgânicos, CO2) 
Constituintes de carboidratos, lipídeos, 
proteínas e ácidos nucleico. 
Oxigênio (O2, H2O, compostos orgânicos) 
Nitrogênio (NH4, NO3, N2, comp. orgânicos) 
Hidrogênio (H2, H2O, compostos orgânicos) 
Fósforo (PO4) 
Enxofre (SO4, HS, S, compostos orgânicos) 
Potássio (K+) 
Atividade enzimática, cofator para várias 
enzimas. 
Cálcio (Ca2+) 
Cofator de enzimas, componente de 
endósporo. 
Magnésio (Mg2+) Cofator de enzimas, estabiliza ribossomos e 
membranas. 
Ferro (Fe2+/Fe3+) 
Constituição de citocromos e proteínas ferro 
enxofre (transportadores de elétrons), 
cofator de enzimas. 
 
O que são macronutrientes: são 
nutrientes que as bactérias precisam em 
maior quantidade. 
 
Compostos orgânicos: são constituídos 
por carbono, hidrogênio e oxigênio. 
 
CHONPS: carbono, hidrogênio, oxigênio, 
nitrogênio, fósforo e enxofre = os 
principais macronutrientes. 
 
CHONPS: constituintes de carboidratos, 
lipídeos, proteínas e ácidos nucleicos, 
 
O que é cofator enzimático: eles 
aceleram a reação metabólica. 
O que são micronutrientes: nutrientes 
em que as bactérias necessitam em 
menor quantidade. 
 
Trans carboxilase: enzimas. 
 
Micronutrientes: cofatores enzimáticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
MICRONUTRIENTES FUNÇÕES 
Cobalto (Co) Vitamina B12: transcarboxilase (bactérias 
propiónicas). 
Cobre (Cu) Citocromo c oxidase; alguns superóxidos 
dismutases. 
Manganês (Mn) Ativador de muitas enzimas; presente em 
certos superóxidos dismutases. 
Molibdénio (Mo) Presente em várias enzimas que contém 
flavina; presente no nitrato redutase, sulfito 
oxidases e desidrogenases. 
Níquel (Ni) Presente na maior parte das hidrogenases; 
presente na urease. 
Selênio (Se) Presente no aminoácido selenocisteína; 
presente em algumas hidrogenases. 
Tungsténio (W) 
Presente em algumas desidrogenases 
fórmicas e oxotransferases de 
hipertermófilas. 
Vanádio (V) 
Presente na nitrogenase do vanádio e 
bromoperoxidase. 
Zinco (Zn) 
Presente na anidrase carbônica, álcool 
desidrogenase, ARN e ADN polimerase e 
muitas proteínas de ligação ADN. 
Fatores de crescimento 
Compostos orgânicos requeridos em 
pequenas quantidades e somente por 
algumas bactérias que não podem 
sintetizá-los. 
o Muitos microrganismos são 
capazes de sintetizá-los; 
o Esses compostos entram na 
composição das células ou de 
precursores dos constituintes 
celulares; 
o Três grupos principais: 
Aminoácidos, Purinas e pirimidinas 
e vitaminas; 
o Ácidos graxos insaturados, 
colesterol, poliaminas e colinas. 
 
 
VITAMINA FUNÇÃO MICRORGANISMOS 
Biotina Função de CO2 
Metabolismo do carbono 
Leuconostoc mesenteroides (B) 
S. cerevisae (F) 
Vitamina B12 Rearranjos moleculares 
Metabolismo do carbono 
(transporte de grupos metilo) 
Lactobacilos sp. (B) 
Euglema gracilis (A) 
A. castellanii (P) 
Ácido Fólico Metabolismo do carbono Euterococcus faecalis (B) 
Ácido pantoténico Percursor de Coenzima A 
(transporte de grupos acilo) 
Proteus inorganii (B) 
Paramecnam sp. (P) 
Vitamina B Metabolismo aminoácidos 
(Ex: transaminação) 
Lactobacilos sp. (B) 
T. pyriformis (P) 
Ácido nicotínico Percursor do NAD e NADP 
(transporta electrões e H+) 
Brucella abortus (B) 
Blastoclaudia pringsheimi (F) 
Vitamina B2 Percursor do FAD e FMN 
(transporta electrões e H+) 
Caulobacter vibroides (B) 
T. pyriformis (P) 
Vitamina B1 Transferência de grupos aldeído 
(Ex: descarboxilação do 
piruvato) 
Bacilos anthracis (B) 
 
Processo de nutrição dos 
microrganismos 
a) Gram positiva: sintetizam 
exoenzimas que são liberadas no 
meio, clivando os nutrientes, que 
são captados por proteínas 
transportadoras. 
b) Gram negativa: apresentam 
grande número de porinas 
associadas à membrana externa 
que permitem a passagem de 
moléculas hidrofílicas, de baixa 
massa molecular. No espaço 
periplasmático são encontrados 
proteases, fosfatases, lipases, 
nucleases e enzimas de 
degradação. 
 
O que são porinas? 
É uma proteína de membrana para 
transporte de nutrientes. 
 
As gram positivas, por ter uma 
membrana só, a ação vai ser fora da 
célula. 
 
 
 
 
 
Fontes de carbono e energia para o 
crescimento bacteriano 
Heterotróficos = microrganismos que 
utilizam composto orgânico como fonte 
de carbono. 
Ex: carboidratos. 
 
Autotróficos = microrganismos que 
utilizam composto inorgânico como 
fonte de carbono. 
Ex: CO2 
 
Fototróficos = microrganismos que 
utilizam a luz como fonte de energia. 
 
Quimiotróficos = microrganismos que 
utilizam compostos químicos (orgânicos 
ou inorgânicos) como fonte de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conceitos básicos: 
- Glicólise = oxidação da glicose a ácido 
pirúvico com produção de ATP e energia 
contida em NADH. 
 
- Ciclo de Krebs = oxidação de um 
derivado do ácido pirúvico 
(acetilcoenzima) a dióxido de carbono, 
com produção de ATP, energia contida 
em NADH e FADH. 
 
- Cadeia de transportes de elétrons = 
NADH e FADH, são oxidados. Cascata de 
reações de oxirredução envolvendo uma 
série de transportadores de elétrons. 
❖ A energia dessas reações é 
utilizada para gerar grande 
quantidade de ATP. 
❖ Os elétrons transportados 
pela cadeia são fornecidos 
por NADH e FADH, que 
foram reduzidas durante a 
glicólise e ciclo de Krebs. 
❖ As reações de oxirredução 
envolvendo uma série de 
transportadores de elétrons 
geram energia-síntese de 
ATP. 
 
Respiração 
- Respiraçãoaeróbia: utiliza O2 
- Respiração anaeróbia: não utiliza O2 
 
Respiração anaeróbia: 
❖ Processo no qual os compostos 
orgânicos são completamente 
degradados, e uma molécula 
diferente do O2 é o aceptor final 
dos elétrons. (Carboidratos, 
sulfato, nitrato e fumarato); 
❖ A quantidade de ATP gerada na 
respiração anaeróbia varia de 
acordo com o microrganismo e a 
via; 
❖ Tem rendimento energético 
menor do que a respiração 
aeróbia; 
❖ Aceptor final não é elétron; 
❖ Receptor inorgânico diferente do 
O2. (Ex: SO4, NO3, CO2, S). 
 
Respiração aeróbia: 
❖ Compostos orgânicos são 
completamente degradados; 
❖ O2 é o aceptor final dos elétrons. 
 
Fermentação 
❖ Processo no qual os compostos 
orgânicos são parcialmente 
degradados; 
❖ Libera energia de açúcares (2 ATP) 
ou moléculas orgânicas; 
❖ Não requer oxigênio (mas pode 
ocorrer na presença deste); 
❖ Não requer uso do ciclo de Krebs 
ou cadeia de transporte de 
elétrons; 
❖ Utiliza uma molécula orgânica 
como aceptor final de elétrons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Produtos finais de várias fermentações 
microbianas a partir do piruvato 
 
Organismo 
Produtos finais da 
fermentação 
Streptococcus, 
Lactobacillus, 
Bacillus 
Ácido láctico 
Saccharomyces Etanol e CO2 
Propionibacterium 
Ác. propiônico, ác. 
acético, CO2, H2 
Clostridium 
Ác. butírico, butanol, 
acetona, álcool 
isopropílico e CO2 
Escherichia, 
Salmonella 
Etanol, ác. láctico, ác 
succínico, ác. 
acético, CO2, H2 
Enterobacter 
Etanol, ácido láctico, 
ácido fórmico, 
butanodiol, acetoína, 
CO2, H2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESPIRAÇÃO FERMENTAÇÃO 
Lenta Rápida 
Mais eficiente – produz 36ATP Eficiente – 2ATP 
Os compostos são totalmente degradados Os compostos são parcialmente 
degradados 
Aceptor final = aeróbia 02 
anaeróbia inorgânica ≠ 02 
Aceptor final = molécula orgânica 
Não tem formação de produto final Não usa oxigênio, mas pode acontecer na 
presença deste 
Crescimento microbiano 
- Refere-se ao aumento do número e 
não do tamanho das células; 
- Os microrganismos em crescimento 
estão na verdade, aumentando o seu 
número e se acumulando em colônias. 
- COLÔNIAS => grupos de células => 
visualização sem utilização de 
microscópio. 
 
Condições básicas para o crescimento 
microbiano 
Químicos 
Físico-químicos 
(ambientais) 
Água Temperatura 
Macronutrientes pH 
Micronutrientes Oxigênio 
Fatores de 
crescimento 
Pressão osmótica 
 
Temperatura 
Efeito da temperatura no crescimento 
microbiano: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
❖ Cada tipo de bactéria apresenta 
uma temperatura ótima de 
crescimento; 
❖ Acima do limite, ocorre 
desnaturação proteica e 
consequente morte celular; 
❖ Temperaturas inferiores levam a 
uma desaceleração das atividades 
metabólicas. 
 
Grupos bacterianos 
Mesófilas: crescem em temperatura 
ambiente, de animais de sangue quente. 
Fazem acidificação do leite. 
o Entre 8º e 48ºC 
Psicrotróficas: são bactérias que 
crescem em temperaturas de 4º a 5º C. 
Não degradam lactose. 
o Geralmente em leites 
Termófilas: crescem acima da 
temperatura ambiente. 
o Entre 40º a 70º 
Hipertermófilas: crescem em 
temperaturas super altas. De 60º a 106º 
o São as que crescem dentro de 
vulcões. 
pH 
A maioria das bactérias cresce melhor 
dentro de variações pequenas de pH, 
sempre perto da neutralidade, entre pH 
6,5 e 7,5. 
o Quanto maior é o pH, menor é a 
quantidade de hidrogênio; 
o Quanto menor o pH, menor 
quantidade de hidrogênio. 
 
Acidófilas: as que tem crescimento 
ótimo na acidez; 
Neutrófilas: bactérias que tem 
crescimento ótimo entre 5,4 e 8,5 em 
ambiente neutro; 
Alcalinófilas: as que tem crescimento 
básico na alcalino-básico. 
 
Oxigênio 
Componente universal das células. 
 
Aeróbios estritos: só 
crescem/sobrevivem em ambientes 
com oxigênio. 
Anaeróbios estritos: só crescem se não 
tiver oxigênio. 
Aeróbio facultativo: cresce tanto com 
oxigênio, quanto sem.
 
Micro aerófilo: só consegue sobreviver se houver pouco oxigênio. Se houver mais, ele 
morre. 
Anaeróbio aerotolerante: a quantidade de oxigênio para eles sobreviverem é de 2-8%, 
em pequena quantidade. Não toleram as pressões normais de oxigênio atmosférico. 
Grupo Relação ao O2 Tipo de metabolismo 
Aeróbios Utilizam O2 
Obrigatórios Requerido Respiração aeróbica 
Facultativos 
Não-requerido, mas o 
crescimento é melhor 
na presença de O2 
Respirações aeróbica e 
anaeróbica e fermentação. 
Microaerófilos 
Requerido, mas a níveis 
mais baixos que o 
atmosférico 
Respiração aeróbica 
Anaeróbios Não utilizam O2 
Aerotolerantes 
Não-requerido 
(crescimento não 
influenciado pela 
presença de O2) 
Fermentação 
Obrigatórios Perigoso ou letal 
Fermentação ou respiração 
anaeróbica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bactérias e aeróbias e facultativas 
Ação das enzimas superóxido dismutase, 
calatase e peroxidase. Estas enzimas 
eliminam radicais toxicos do O2 que são 
inevitavelmente gerados em sistemas 
vivos na presença de O2. A distribuição 
destas enzimas nas células determina a 
capaciade destas celulas existentes na 
presença de O2. 
 
 
 
 
Aeróbias e facultativas 
Anaeróbias estritas