Nutrição, Metabolismo e Genética Bacteriana

Nutrição, Metabolismo e
Genética Bacteriana
Microbiologia
Prof. Josiane Lampire
Foto autotróficos e fotoheterotrófico
Chlorobium- Bactérias
verdes sulfurosas
Chloroflexus aurantiacusBactérias verdes não
sulfurosas
Chromatium – Bactérias púrpuras
RhodopseudomonasBactérias púrpuras não
sulfurosas
Metabolismo Autotrófico – são capazes de
utilizar CO2 como principal fonte de carbono,
obter energia pela síntese de ATP pela oxidação
de compostos inorgânicos ou captação de
energia luminosa
Metabolismo Heterotrófico - síntese de ATP a
partir da energia liberada pela oxidação de
compostos orgânicos, transformando-os em
moléculas mais simples e utilizadas como fonte
de carbono
De onde as bactérias captam estes
elementos?
• Do seu habitat - grande diversidade de nichos
onde bactérias podem ser encontradas
• Dos meios de cultura laboratoriais quando se
quer estudá-las em ambiente controlado
Necessidades nutricionais e meios de
cultivo bacteriológicos
• Elementos químicos como nutrientes
–
–
–
–
–
Fonte de carbono
Nitrogênio
H, O, S, P
Outros elementos
Água
• NITROGÊNIO
– todos os organismos necessitam em
alguma forma
– parte essencial dos aminoácidos
(proteínas) e ácidos nucléicos
– podem utilizar o N2 (fixação biológica),
nitratos, nitritos e sais de amônia
– em geral compostos nitrogênio orgânico:
aminoácidos e peptídeos
ENXOFRE, HIDROGÊNIO E FÓSFORO
– essenciais a todos os organismos
– S é necessário na biossíntese de cisteína,
cistina, metionina e de vitaminas (tiamina e
biotina)
– P é essencial para a síntese de ácido
nucléicos e ATP
– sais inorgânicos (sulfatos e fosfatos) podem
ser utilizados para suprir estes elementos
também presentes em fontes protéicas (aa),
DNA e RNA
– alguns destes elementos são encontrado na
água ou na atmosfera
 As bactérias anaeróbias não necessitam de oxigênio, na
realidade, algumas não sobrevivem em sua presença.
Elas tendem a causar infecções que formam coleções
purulentas (abcessos)
 Supuração com odor fétido ;
 Localização da infecção na proximidade da superfície
mucosa ;
 Tecido necrótico, gangrena; formação de
pseudomembrana ;
 Centenas de espécies de bactérias anaeróbias vivem
normalmente e sem causar danos na pele e nas
membranas mucosas (p.ex., revestimento da boca, do
intestino e da vagina)
Gangrena gasosa
Anaeróbios estritos:
Clostridium botulinum: botulismo, paralisia
facial
Clostridium tetatni: paralisia espásmica,
infecções em ferimentos
Clostritium perfringens: infecções de
ferimentos, gangrena gasosa
Bacteroides fragilis: infecções de
ferimentos, peritonites, abscessos
cerebrais
Bacteroides gingivalis: gengivites
● Anaeróbios aerotolerantes: não requer
oxigênio e cresce melhor na sua ausência,
mas pode sobreviver em atmosferas que
contenham o mesmo.
Ex: Lactobacillus acidophillus
● Anaeróbios facultativos: crescem tanto
na presença como na ausência de
oxigênio.
Ex.: Enterobactérias, estreptococos e
estafilococos
● Microaerófilas – Crescimento
aeróbio, porém, em baixas
concentrações de O2
Ex: Campylobacter
Presença de Oxigênio
(atmosfera)
Nutrição e metabolismo
microbiano
• Condições físicas para o cultivo de bactérias
•
•
•
•
Temperatura
pH
Atmosfera gasosa
Luz
RESPIRAÇÃO CELULAR
▪ Respiração aeróbica: ácido pirúvico – acetil + CoA
- Respiração Anaeróbica:
▪ Aceptor final de elétrons – substância
inorgânica, diferente do O2
▪ Nitrato( NO3-) – reduzido a nitrito, óxido
nitroso, ou gás nitrogênio
▪ Carbonato – METANO – CH4
▪ Sulfato – H2S
1- Metabolismo Microbiano
EX: BACTÉRIA ORGANOTRÓFICA
Atividade metabólica – meio de cultura – glicoseúnica fonte de carbono, sais minerais
fornecendo fontes de N, H,O,S,P e Mg
Glicose – glicose- 6- fosfato – ácido
pirúvico
⇨Ácido Pirúvico – fermentação ou respiração celular:
- Respiração aeróbica ou anaeróbica
● Ácido lático: Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus
● Etanol e CO2: Saccharomyces ( Levedura)
● Ácido propiônico, ácido acético, CO2 e H2:
Propionibacterium
● Ácido butírico, butanol, acetona, álcool isopropílico e CO2:
Clostridium
● Etanol, ácido lático, ácido succínico, ácido acético, CO2, H2:
Escherichia, Salmonela
● Etanol, ácido lático, ácido fórmico, butanodiol, acetoína,
CO2 e H2: Enterobacter
Metabolismo - Fermentação
Proteus
Clostridium
CO2
+ H2
Àcido
butírico
E.coli,Shigella
Ácido
acetoacético
Àcido fórmico
Àcido misto
Piruvato
Àcido láctico
Acetil-coa
Streptococcus
Àcido oxalacético
Acetilmetilcarbinol
Àcido acético
Àcido succínico
H2
Acetobacter
Àcido propiônico
Propionibacterium
2,3-butanodiol
Enterobacter
1.4. Condições Físicas (Fatores Ambientais)
Temperatura
- Psicrófilos
- Mesófilos
- Termófilos
Thermus
aquaticus
Min. 40oC
òtima:70-72oC
Máxima: 79 oC
1. 3. pH
Growth rate vs pH for three environmental classes of procaryotes. Most free-living
bacteria grow over a pH range of about three units. Note the symmetry of the curves
below and above the optimum pH for growth.
pH Mínimo, Ótimo e Máximo para o crescimento de alguns procariotos
pH mínimo
pH ótimo
pH máximo
Thiobacillus thiooxidans
0.5
2.0-2.8
4.0-6.0
Sulfolobus acidocaldarius
1.0
2.0-3.0
5.0
Bacillus acidocaldarius
2.0
4.0
6.0
Zymomonas lindneri
3.5
5.5-6.0
7.5
Lactobacillus acidophilus
4.0-4.6
5.8-6.6
6.8
Staphylococcus aureus
4.2
7.0-7.5
9.3
Escherichia coli
4.4
6.0-7.0
9.0
Clostridium sporogenes
5.0-5.8
6.0-7.6
8.5-9.0
Erwinia caratovora
5.6
7.1
9.3
Pseudomonas aeruginosa
5.6
6.6-7.0
8.0
Thiobacillus novellus
5.7
7.0
9.0
Streptococcus pneumoniae 6.5
7.8
8.3
Nitrobacter sp
7.6-8.6
10.0
Organismo
6.6
Curva de Crescimento
C
B
D
A
Fases da Curva de Crescimento de bactérias:
A
- Fase Lag
C - Fase Estacionária
B
- Fase Exponencial ou Logaritmica (Log)
D - Fase de Declínio