Estudo Dirigido Microbiologia 6s2m4n

UNIVERSIDADE DO ESTADO DA BAHIA - UNEB DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA VIDA - CAMPUS I COLEGIADO DO CURSO DE NUTRIÇÃO

ESTUDO DIRIGIDO Metabolismo Microbiano & Crescimento Microbiano

SALVADOR - BAHIA

2017

ESTUDO DIRIGIDO Tema: Metabolismo Microbiano & Crescimento Microbiano 1.

Explique como ocorre o processo de respiração bacteriana evidenciando o

ciclo bioquímico. Antes de falar da respiração bacteriana em si é preciso levar em consideração o processo anterior, a glicólise, a qual resumidamente é o processo de oxidação da glicose em ácido pirúvico. Existem dois processos de respiração, a respiração aeróbica, a qual utiliza oxigênio, ou a respiração anaeróbica, que não utiliza oxigênio. Na respiração aeróbica o ácido pirúvico, composto de três carbonos, deve perder uma molécula de C02 (descarboxilação), para então ocorrer ligação com a coenzima A, neste processo também ocorre a redução (oxidação) de NAD+ em NADH (captura de um átomo completo de hidrogênio). A molécula agora a a se chamar acetil-coenzima A (acetil-CoA) e está pronto para entrar no ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico ou ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA), que nada mais é de uma série de reações bioquímicas, principalmente de oxidações e reduções de moléculas que transferem a energia potencial, na forma de elétrons, para coenzimas carreadores de elétrons, NAD+ e FAD. O ciclo completo gera (lembrando que uma molécula de glicose possui 6 carbonos, então sempre teremos 2 moléculas de ácido pirúvico e 2 moléculas de acetilCoA) quatro moléculas de CO2 que são liberadas por descarboxilação, seis moléculas de NADH e duas moléculas de FADH2 e duas moléculas de ATP. O C02 produzido será liberado na atmosfera como um resíduo gasoso dessa respiração, porém os produtos mais importantes do ciclo de Krebs são as coenzimas reduzidas NADH e FADH2, pois contêm a maior parte da energia oriunda da glicose. A fase seguinte da respiração aeróbica é uma série de reduções que transfere indiretamente a energia armazenada nessas coenzimas para ATP, essas reações são chamas de cadeia de transporte de elétrons, que nas células eucarióticas acontece na membrana interna de mitocôndrias, mas nas células procarióticas acontecem na membrana plasmática. A cadeia de transporte de elétrons bacteriana é diversa em seus carreadores específicos utilizados e na ordem em que eles funcionam, embora tenhamos três classes de moléculas

carreadoras mais conhecidas, as flavoproteínas, os citocromos e as ubiquinonas ou coenzima Q, porém todas tem o mesmo objetivo básico que é liberar energia quando elétrons são transferidos de um composto de alta energia para um composto de baixa energia. O mecanismo de síntese de ATP utilizado na cadeia de transporte de elétrons é chamado de quimiosmose, onde a energia é liberada quando uma substância (nesse caso os prótons) se move ao longo de um gradiente para sintetizar ATP. Em procariotos ao final dessa fase teremos um saldo de geração de 38 ATPs. Na respiração anaeróbica se utiliza nitrato ou sulfato como aceptores finais de elétrons, que são utilizados nos ciclos do nitrogênio e do enxofre. A quantidade de ATP gerada na respiração anaeróbica varia de microrganismo e via, somente uma parte do ciclo de Krebs funciona sob condições anaeróbicas e nem todos os carreadores participam na cadeia de transporte de elétrons, logo o rendimento de ATP nunca é tão elevado, sendo observado no crescimento de microrganimos, anaeróbicos tendem a crescer mais lentamente que os aeróbicos. 2. Explique como ocorre o processo de fermentação bacteriana evidenciando o ciclo

bioquímico. A fermentação é um processo metabólico que libera energia de um açúcar ou de outra molécula orgânica, que não requer oxigênio e nem o sistema de transporte de elétrons, utilizando uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons. Após a glicose ter sido quebrada até ácido pirúvico, ele pode seguir a via da respiração podendo ser completamente quebrado ou pode ser convertido em um produto orgânico na fermentação, que acontece quando NAD+ ou NADP+ são regenerados, ou seja, quando essas coenzimas doam seus elétrons e íons hidrogênio ao ácido pirúvico ou a um derivado para formar um produto final da fermentação. Esses substratos podem varias de acordo com o microrganismo, substrato e das enzimas que estão presentes e ativas. 3. Explique como são obtidos (por via bacteriana) o etanol, ácido acético, ácido

lático e ácido propiônico evidenciando o ciclo bioquímico e sua utilização.

Ácido lático O ácido lático é obtido pelo processo de fermentação das bactérias homoláticas (que produzem apenas ácido lático). Durante a glicólise, que é a primeira fase da fermentação do ácido lático, uma molécula de glicose é oxidada em duas moléculas de ácido pirúvico, essa oxidação gera duas moléculas de ATP. As duas moléculas de ácido pirúvico são reduzidas por duas moléculas de NADH para formar duas moléculas de ácido lático. Ácido propiônico O ácido propiônico é o produto da oxidação do ácido lático. Etanol É obtido pela fermentação alcoólica que também começa com a glicólise de uma molécula de glicose para produzir duas moléculas de ácido pirúvico e duas moléculas e ATP. Na reação seguinte as duas moléculas de ácido pirúvico serão convertidas, cada uma dá origem a: duas moléculas de acetaldeído e duas moléculas de C02. As duas moléculas de acetaldeído são então reduzidas por duas moléculas de NADH para formar duas moléculas de etanol. Ácido acético O ácido acético é produto da oxidação do etanol. 4. Explique o que seria os processos foto-heterotróficos, quimioautotróficos e

quimio-heterotróficos. São processos de obtenção de fonte de energia e carbono: Foto-heterotróficos – Utilizam a luz como fonte de energia, mas não podem converter o dióxido de carbono em açúcar, utilizando como fontes de carbono compostos orgânicos como: álcoois, ácidos graxos, outros ácidos orgânicos e carboidratos. Quimioautotróficos – Utilizam os elétrons de compostos inorgânicos reduzidos como fonte de energia e o C02 como sua principal fonte de carbono. Quimio-heterotróficos – Geralmente usam o mesmo composto orgânico como fonte de energia e como fonte de carbono. São melhor classificados de acordo com sua fonte de moléculas

orgânicas: saprofíticos, que vivem de matéria orgânica morta; e os parasitas, que obtêm os nutrientes de um hospedeiro vivo (maioria das bactérias e todos os fungos, protozoários e animais). 5. Explique o que seriam as vias anfibólicas bacterianas. As vias anfibólicas são as vias metabólicas que funcionam tanto no anabolismo como no catabolismo. As vias anfibólicas permitem que reações simultâneas ocorram, exemplo: o produto de uma reação é utilizado em outra reação para sintetizar algum composto. Existem mecanismos que regulam essas vias, como NAD+ (nas reações catabólicas) e NADP+ (nas reações anabólicas). 6. Explique a importância dos fatores físicos para o crescimento microbiano e

caracterize quem são. Os fatores físicos são importantes devido cada microrganismo necessitar de fatores específicos ideais para o seu crescimento, velocidade de crescimento e para a manutenção de sua espécie. São eles: temperatura, pH e pressão osmótica. 7. Explique o que seria:

(a) Psicrófilos São microrganismos que tem como faixa preferida de temperatura para o seu crescimento baixas temperaturas (entre -10 a 20°C);

(b) Psicotrófilos São microrganismos que tem como faixa preferida de temperatura para o seu crescimento baixas temperaturas (entre 0 a 30°C), são mais comuns que os psicrófilos e geralmente encontrados na deterioração de alimentos em baixa temperatura, pois crescem em temperaturas utilizadas em refrigeradores.

(c) Mesófilos

São microrganismos que tem como faixa preferida de temperatura para o seu crescimento temperaturas moderadas (entre 10 a 50°C);

(d) Termófilos São microrganismos que tem como faixa preferida de temperatura para o seu crescimento altas temperaturas (entre 40 a pouco mais de 70°C);

(e) Hipertermófilos São microrganismos que tem como faixa preferida de temperatura para o seu crescimento altas temperaturas (entre 66 a 110°C), a maioria desses organismos vivem em fontes de água quente associadas a atividades vulcânicas (ex.: gêiseres) e normalmente o enxofre é importante na sua atividade metabólica;

(f) Acidófilos São bactérias resistentes à acidez.

8. Explique a importância dos fatores químicos para o crescimento microbiano e caracterize pelo menos cinco desses elementos. Carbono: um dos elementos químicos mais importantes para o crescimento microbiano e é necessário em todos os compostos orgânicos que constituem uma célula viva; Nitrogênio, enxofre e fósforo: são necessários em geral para sintetizar material celular; Elementos traços: são os elementos minerais, geralmente são necessários em pequenas quantidades, em sua maioria para o bom funcionamento de certas encimas; Oxigênio: necessária no processo de respiração aeróbico e na produção de espécies reativas de oxigênio;

9. Explique o que seria meio de cultura e caracterize os tópicos abaixo: Meio de cultura é o material nutriente preparado para o crescimento de microrganismos em um laboratório, podem ser eles:

(a) Quimicamente definido É um meio cuja a composição exata é conhecida. Para sustentar o crescimento microbiano é preciso dar-lhe o que é necessário: fontes de energia, carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo e quaisquer outros fatores orgânicos de crescimento;

(b) Complexo São meios de cultura cuja as necessidades de energia, carbono, nitrogênio e enxofre são fornecidas essencialmente pelas proteínas;

(c) Meios de cultivo seletivo e diferencial Meios seletivos são elaborados para impedir o crescimento de bactérias indesejadas e favorecer o crescimento dos microrganismos de interesse. Meios diferencias facilitam a diferenciação das colônias de um microrganismo desejado em relação a outras colônias crescendo na mesma placa.