Equações de oxigênio

equerimentos de oxigênio

Bactérias aeróbicas obrigatórias requerem a presença de oxigênio para poderem crescer; estas não realizam fermentação. Bactérias anaeróbicas obrigatórias não efetuam a fosforilação oxidativa. Além disso, elas são mortas pelo oxigênio. Essas bactérias não expressam certas enzimas tais como a catalase [que quebra peróxido de hidrogênio, H2O2, em água e oxigênio], a peroxidase [pela qual NADH + H2O são convertidos a NAD e O2] e a superóxido dismutase [pela qual o superóxido, O2-, é convertido a H2O2]. Estas enzimas detoxificam os radicais livres de peróxido e de oxigênio produzidos durante o metabolismo na presença de oxigênio. Organismos anaeróbicos aerotolerantes são bactérias que respiram anaerobicamente, mas que podem sobreviver na presença de oxigênio. Bactérias anaeróbicas facultativas podem realizar tanto fermentação quanto respiração. Na presença de oxigênio, a respiração anaeróbica é geralmente desligada e esses microrganismos respiram aerobicamente. Bactérias microaerófilas crescem bem em baixas concentrações de oxigênio, mas são mortas em altas concentrações.

Requerimentos nutricionais

Estes incluem fontes de carbono orgânico, nitrogênio, fósforo, enxofre e íons metálicos incluindo ferro. As bactérias secretam pequenas moléculas que se ligam ao ferro (sideróforos, por exemplo, enterobactina e micobactina). Os sideróforos (com ferro ligado) são internalizados pela célula bacteriana após ligarem-se a receptores específicos. O hospedeiro humano também tem proteínas transportadoras de ferro (por exemplo, a transferrina). Desta forma, bactérias que não competem eficazmente com o hospedeiro pelo ferro disponível são pouco patogênicos.

Temperatura

As bactérias podem crescem em uma variedade de temperaturas desde muito próximas do congelamento até próximas do ponto de ebulição da água. Aquelas que crescem melhor em temperaturas medianas neste espectro são denominadas mesófilas, as quais incluem todos os patógenos e oportunistas humanos. Aquelas que crescem melhor em temperaturas mais baixas ou mais altas são respectivamente denominadas psicrófilas e termófilas.

pH

Muitas bactérias crescem melhor em pH neutro. Contudo, certas bactérias podem sobreviver e mesmo crescer em condições de pH muito baixo ou muito alto.

Medindo a massa de culturas bacterianas em meio líquido

Os métodos mais comuns incluem medidas:

a) da turbidez (a opacidade de uma cultura bacteriana em meio líquido - a medida das bactérias totais [vivas e mortas] - isto é usualmente quantificado com um espectrofotômetro). Figura 1.

b) do número de bactérias viáveis em uma cultura - usualmente obtido pela contagem do número de colônias que crescem em meio sólido - em placa de Petri - após a semeadura de um volume conhecido da cultura (contagem de unidades formadoras de colônia). Em cada um dos métodos, gráficos construídos com o logarítmo das medidas de turbidez ou o número de células viáveis versus unidades de tempo são denominados curvas de crescimento. O tempo de geração é definido como o tempo requerido para a massa bacteriana dobrar de tamanho.

METABOLISMO DE AÇÚCARES (como exemplo de vias metabólicas)

Glicólise (Via de Embden, Meyerhof and Parnas [EMP])

Esta é a via metabólica mais comum em bactérias para o metabolismo de açúcar (é também encontrada na maioria das células animais e vegetais). Uma série de processos enzimáticos resultam na conversão de açúcares em piruvato, gerando ATP e NADH (nicotinamida adenina dinucleotídio). A energia química necessária para propósitos biossintéticos é armazenada nos compostos formados (ATP e NADH).

NAD ---> NADH

Glicose

------------------------------>

Piruvato

(C6)*

ADP ---> ATP

(C3)*

* número de carbonos na molécula

Há alternativas para essa via para catabolizar açúcares com a finalidade de se produzir energia armazenada na forma de ATP. Estas incluem a via da pentose fosfato (derivada da via hexose monofosfato) que é encontrada na maioria das plantas e animais. O NADH é gerado através dessa via. Outra via, a Entner Doudoroff, só é encontrada em algumas bactérias.

Respiração anaeróbica

A respiração anaeróbica inclui a glicólise e a fermentação. Durante os últimos estágios deste processo, o NADH (gerado durante a glicólise) é convertido a NAD pela perda de um hidrogênio. O hidrogênio á adicionado ao piruvato e, dependendo da espécie da bactéria, são produzidos uma variedade de produtos metabólicos finais.

NADH ---> NAD

Piruvato

-------------------------->

álcoois de cadeia curta ou ácidos graxos (tais como ácido lático ou etanol, C2-C4)

Respiração aeróbica

A respiração aeróbica envolve a glicólise e ao ciclo do ácido tricarboxílico (ciclo de Krebs). O piruvato ó completamente degradado a dióxido de carbono (C1) e, no processo, o NAD é convertido a NADH. Desta forma, na fermentação aeróbica, o NADH é gerado a partir de duas rotas (glicólise e ciclo de Krebs). A oxidação fosforilativa converte o excesso de NADH a NAD e, no processo, mais ATP (energia armazenada) é produzido. As ubiquinonas e os citocromos são componentes da cadeia de transporte de elétrons envolvida neste último processo. A conversão de oxigênio a água é o passo final deste processo.

Ciclo de Krebs (compostos intermediários C4-C6)

NADH