aula 04 - Nutrição e metabolismo microbiano

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NUTRIÇÃO E METABOLISMO MICROBIANO
Prof. Davi Jucá
Faculdade Estácio FIC
Curso de Enfermagem
Disciplina: Microbiologia
NUTRIÇÃO
O crescimento e divisão celulares necessitam de um ambiente propício com todos os constituintes químicos e físicos necessários para o seu metabolismo
Células  são formadas por diferentes macromoléculas e água
Nutrição microbiana = mecanismo que fornece os nutrientes necessários à síntese dos diversos monômeros  macromoléculas
NUTRIÇÃO
Podem ser retirados do meio ambiente ou ser sintetizados pelas bactérias a partir de compostos mais simples
Macronutrientes 
Necessários em grande quantidades
Micronutrientes
Necessários em menores quantidades
NUTRIÇÃO - MACRONUTRIENTES
Carbono (50%)
Presente na maioria das substâncias que compõem as células
Nitrogênio (12%)
Componente de proteínas e ácidos nucléicos
FONTE DE CARBONO
AUTOTRÓFICOS
utilizam CO2 ou CO
HETEROTRÓFICOS
utilizam compostos orgânicos
NUTRIÇÃO - MACRONUTRIENTES
Fósforo - Forma combinada a moléculas importantes (ATP)
Enxofre - Faz parte de aminoácidos
Potássio - Necessário para o funcionamento de enzimas
Magnésio - Estabilização dos ribossomos
Cálcio - Estabilização da parede celular
Sódio - Requerido por alguns microrganismos marinhos
Ferro - Papel chave na respiração
NUTRIÇÃO - MICRONUTRIENTES
Nutrientes necessários em menores quantidade, mas não menos importante
Metais - Papel estrutural em enzimas
Cromo / Cobalto / Cobre / Manganês / Molibdênio / Níquel / Selênio / Tungstênio / Vanádio / Zinco
NUTRIÇÃO - FATORES DE CRESCIMENTO
São compostos orgânicos que alguns tipos celulares necessitam em quantidades pequenas
A maioria atua como parte de uma coenzima
Vitaminas / Aminoácidos / Purinas / Pirimidinas
FONTE DE ENERGIA
Fototróficas: luz
Quimiotróficas: 
Composto inorgânico
Litotróficas
Composto orgânico
Organotróficas
MEIOS DE CULTURA
Soluções nutrientes usadas para promover o crescimento dos microrganismos em laboratório
Duas grandes classes:
Quimicamente definidos
Quimicamente indefinidos (complexo)
Exigências nutricionais
Deve conter a fonte de energia e a fonte de carbono
CULTIVO LABORATORIAL DE MICRORGANISMOS
Ágar - polissacarídeo extraído de algas
Meio sólido (1 - 2% ágar)
Usado quando se pretende separar células, pois permite o crescimento de colônias
Meio líquido (sem ágar)
Meio semi-sólido (0,5 – 0,75% ágar)
TÉCNICA ASSÉPTICA
Série de procedimentos utilizados para impedir a contaminação durante a manipulação de culturas e meios de cultura estéreis
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METABOLISMO
Metabolismo = soma de todas as reações químicas dentro de um organismo vivo
Reações químicas:
Liberam energia – CATABOLISMO
Reações degradativas
Exergônicas (produzem mais energia do que consomem)
Requerem energia – ANABOLISMO
Reações biossintéticas
Endergônicas (consomem mais energia do que produzem)
PAPEL DO ATP NAS REAÇÕES CATABÓLICAS E ANABÓLICAS
ENZIMAS
Para as reações ocorrerem, átomos, íons ou moléculas devem colidir – TEORIA DA COLISÃO
ENERGIA DE ATIVAÇÃO = a energia de colisão requerida para uma reação química
TAXA DE REAÇÃO = frequência das colisões com Energia de Ativação
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ENZIMAS (CONTINUAÇÃO)
Substância aceleradoras de uma reação química (catalisadores)
São específicas ao substrato - [ enzima-substrato ]
Nomenclatura – termina em -ase
Enzima
Substrato
Sítio ativo
ENZIMAS (CONTINUAÇÃO)
Componentes:
Proteico – apoenzima
Não proteico – cofator (coenzima) 
Holoenzima
Apoenzima
(porção proteica inativa)
Cofator
(porção não-proteica)
ativador
Holoenzima
(enzima completa)
ativa
Substrato
Coenzima
ENZIMAS (CONTINUAÇÃO)
Mecanismo de ação enzimática
ENZIMAS (CONTINUAÇÃO)
Fatores que influenciam a atividade enzimática
Temperatura
pH
Concentração do 
substrator
Proteína 
ativa
Proteína 
desnaturada
ENZIMAS (CONTINUAÇÃO)
Fatores que influenciam a atividade enzimática (continuação)
Inibidor 
competitivo
Sítio ativo
alterado
Inibidor 
não-competitivo
Sítio
alostérico
PRODUÇÃO DE ENERGIA
Compostos de alta energia
ATP – ligações de alta energia
 Geração de ATP  Fosforilação (adição de P)
Fosforilação em nível de substrato
Fosforilação oxidativa
Fotofosforilação
Coenzima A
PRODUÇÃO DE ENERGIA
Reações de oxidação-redução (redox)
Oxidação – perde elétrons
Redução – ganha elétrons
Reações de desidrogenação  Elétrons e Prótons (H+)
PRODUÇÃO DE ENERGIA
Catabolismo de carboidratos
Glicólise
Respiração celular
Respiração aeróbica (Ciclo de Krebs)
Cadeia de transporte de elétrons
Mecanismo quimiosmótico de geração de ATP – força próton motiva
Respiração Anaeróbica
Fermentação
Fermentação do ácido lático
Fermentação alcoólica
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RESPIRAÇÃO
FERMENTAÇÃO
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Estágio de conservação de energia
Estágio preparatório
GLICÓLISE
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CICLO DE KREBS
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CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
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MECANISMO QUIMIOSMÓTICO DE GERAÇÃO DE ATP
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FLUXO DE ELÉTRONS
PRODUÇÃO DE ATP
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FERMENTAÇÃO
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FERMENTAÇÃO (CONTINUAÇÃO)
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FERMENTAÇÃO
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CATABOLISMO DOS LIPÍDEOS
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CATABOLISMO
DIVERSIDADE METABÓLICA
Metabolismo (Fonte de energia + Fonte de carbono)
Fonte de energia
Fototróficas: luz
Quimiotróficas: 
Composto inorgânico: litotróficas
Composto orgânico: organotróficas
Fonte de carbono
Autotróficas: obtêm do dióxido de carbono
Heterotróficas: obtêm de moléculas orgânicas que captam do ambiente
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DIVERSIDADE METABÓLICA (CONTINUAÇÃO)
Fotoautotróficas (capazes de produzir elas mesmas as substâncias orgânicas que lhes servem de alimento) Luz + CO2
Fotoeterotróficas (utilizam luz como fonte de energia e compostos orgânicos que absorvem do meio externo) Luz + Matéria orgânica
Quimioautotróficas (utilizam oxidações de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir de CO2)
Quimioeterotróficas (fonte de energia e de átomos são moléculas orgânicas que a bactéria ingere como alimento)
Saprofágicas - alimentam-se a partir de matéria orgânica sem vida 
Parasitas -  alimentam-se a partir de tecidos corporais de seres vivos
Fonte de 
carbono
Fonte de 
energia
AUTOTRÓFICOS
utilizam CO2 ou CO
HETEROTRÓFICOS
utilizam compostos orgânicos
FOTOTRÓFICOS
utilizam luz solar
QUIMIOTRÓFICOS
utilizam a energia de compostos químicos
DIVERSIDADE METABÓLICA (CONTINUAÇÃO)
FOTOAUTOTRÓFICOS
(CO2)
(plantas; algumas bactérias)
FOTOETEROTRÓFICOS
(algumas bactérias)
QUIMIOAUTOTRÓFICOS
(CO)
(algumas bactérias)
QUIMIOETEROTRÓFICOS
(animais; fungos; a maioria das bactérias)
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OBRIGADO