Metabolismo bacteriano: tipos e suas características

O metabolismo bacteriano inclui uma série de reacções químicas necessárias para a vida destes organismos. O metabolismo é dividido em degradação ou reações catabólicas e síntese ou reações anabólicas.

Esses organismos exibem uma flexibilidade admirável em termos de rotas bioquímicas, podendo usar várias fontes de carbono e energia. O tipo de metabolismo determina o papel ecológico de cada microorganismo.

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Fonte: pixabay.com

Como as linhagens eucarióticas, as bactérias são compostas principalmente de água (cerca de 80%) e as demais em peso seco, consistindo de proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, lipídios, peptidoglicano e outras estruturas. O metabolismo bacteriano trabalha para conseguir a síntese desses compostos, usando energia do catabolismo.

O metabolismo bacteriano não difere muito das reações químicas presentes em outros grupos de organismos mais complexos. Por exemplo, existem vias metabólicas comuns em quase todos os seres vivos , como a via de degradação da glicose ou glicólise .

O conhecimento exato das condições nutricionais que as bactérias precisam para crescer é essencial para a criação de meios de cultura .

Tipos de metabolismo e suas características

O metabolismo das bactérias é extraordinariamente diverso. Esses organismos unicelulares têm uma variedade de “estilos de vida” metabólicos que lhes permitem viver em áreas com ou sem oxigênio e também variam entre a fonte de carbono e energia que usam.

Essa plasticidade bioquímica lhes permitiu colonizar uma série de habitats variados e desempenhar vários papéis nos ecossistemas em que habitam. Descreveremos duas classificações de metabolismo, a primeira relacionada ao uso de oxigênio e a segunda às quatro categorias nutricionais.

Uso de oxigênio: anaeróbico ou aeróbico

O metabolismo pode ser classificado como aeróbico ou anaeróbico. Para procariontes que são totalmente anaeróbicos (ou anaeróbios forçados), o oxigênio é análogo a um veneno. Portanto, eles devem viver em ambientes completamente livres dele.

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Dentro da categoria de anaeróbios aero-tolerantes, bactérias capazes de tolerar ambientes de oxigênio entram, mas não são capazes de realizar respiração celular – o oxigênio não é o aceitador final de elétrons.

Certas espécies podem ou não usar oxigênio e são “opcionais”, pois são capazes de alternar os dois metabolismos. Geralmente, a decisão está relacionada às condições ambientais.

No outro extremo, temos o grupo de aeróbicos forçados. Como o nome indica, esses organismos não podem se desenvolver na ausência de oxigênio, pois é essencial para a respiração celular.

Nutrientes: elementos essenciais e oligoelementos

Nas reações metabólicas, as bactérias retiram os nutrientes do ambiente para extrair a energia necessária para o desenvolvimento e manutenção. Um nutriente é uma substância que deve ser incorporada para garantir sua sobrevivência através do fornecimento de energia.

A energia dos nutrientes absorvidos é usada para a síntese dos componentes básicos da célula procariótica .

Os nutrientes podem ser classificados como essenciais ou básicos, que incluem fontes de carbono, moléculas com nitrogênio e fósforo. Outros nutrientes incluem íons diferentes, como cálcio, potássio e magnésio.

Os elementos de rastreamento são necessários apenas em quantidades ou traços mínimos. Entre eles estão ferro, cobre, cobalto, entre outros.

Certas bactérias não são capazes de sintetizar nenhum aminoácido específico ou determinada vitamina. Esses elementos são chamados fatores de crescimento. Logicamente, os fatores de crescimento são amplamente variáveis ​​e dependem amplamente do tipo de organismo.

Categorias nutritivas

Podemos classificar as bactérias em categorias nutricionais, levando em consideração a fonte de carbono que elas usam e onde elas levam a energia.

O carbono pode ser retirado de fontes orgânicas ou inorgânicas. Os termos autotróficos ou litotróficos são usados, enquanto o outro grupo é chamado de heterotróficos ou organotróficos.

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Os autotróficos podem usar dióxido de carbono como fonte de carbono, e os heterotróficos requerem carbono orgânico para seu metabolismo.

Por outro lado, existe uma segunda classificação relacionada ao consumo de energia. Se o organismo é capaz de usar a energia proveniente do sol, nós a classificamos na categoria fototrófica. Por outro lado, se a energia é extraída de reações químicas, eles são organismos quimiotróficos.

Se combinarmos essas duas classificações, obteremos as quatro principais categorias nutricionais de bactérias (também se aplica a outros organismos): fotoautotróficos, fotoheterotróficos, quimioautotróficos e quimioheterotróficos. A seguir, descreveremos cada uma das capacidades metabólicas bacterianas:

Fotoautotróficos

Esses organismos realizam a fotossíntese, onde a luz é a fonte de energia e o dióxido de carbono é a fonte de carbono.

Como as plantas, esse grupo bacteriano possui o pigmento clorofila a, que permite produzir oxigênio através de um fluxo de elétrons. Existe também o pigmento bacterioclorofila, que não libera oxigênio no processo fotossintético.

Fotoheterotróficos

Eles podem usar a luz solar como fonte de energia, mas não recorrem ao dióxido de carbono. Em vez disso, eles usam álcoois, ácidos graxos, ácidos orgânicos e carboidratos. Os exemplos mais proeminentes são as bactérias verdes não sulfurosas e as roxas roxas não sulfurosas.

Autótrofos quimio

Também chamado de quimioautotróficos. Eles obtêm sua energia através da oxidação de substâncias inorgânicas com as quais fixam dióxido de carbono. Eles são comuns em respiradores hidrotérmicos nas profundezas do oceano.

Quimio-heterotróficos

Neste último caso, a fonte de carbono e energia é geralmente o mesmo elemento, por exemplo, glicose.

Aplicações

O conhecimento do metabolismo bacteriano teve uma imensa contribuição para a área da microbiologia clínica. O design de meios de cultura ideais, projetados para o crescimento de um patógeno de interesse, baseia-se em seu metabolismo.

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Além disso, existem dezenas de testes bioquímicos que levam à identificação de um organismo bacteriano desconhecido. Esses protocolos permitem estabelecer uma estrutura taxonômica extremamente confiável.

Por exemplo, o perfil catabólico de uma cultura bacteriana pode ser reconhecido aplicando o teste de oxidação / fermentação de Hugh-Leifson.

Essa metodologia inclui crescimento em meio semi-sólido com glicose e um indicador de pH. Assim, as bactérias oxidativas degradam a glicose, reação observada graças à mudança de cor no indicador.

Da mesma forma, você pode estabelecer quais caminhos as bactérias de interesse usam testando seu crescimento em diferentes substratos. Alguns desses testes são: avaliação da via fermentativa da glicose, detecção da catalase, reação do citocromo oxidases, entre outros.

Referências

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