Metabolismo bacteriano: tipos e suas características - Ciência - 2023

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

Esses organismos exibem uma flexibilidade admirável em termos de suas vias bioquímicas, podendo utilizar diversas fontes de carbono e energia. O tipo de metabolismo determina o papel ecológico de cada microrganismo.

Assim como as linhagens eucarióticas, as bactérias são constituídas principalmente por água (cerca de 80%) e o restante em peso seco, por proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, lipídios, peptidoglicanos e outras estruturas. O metabolismo bacteriano atua na obtenção da síntese desses compostos, utilizando a energia do catabolismo.

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

O conhecimento preciso 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 a energia que usam.

Essa plasticidade bioquímica permitiu que colonizassem uma série de habitats variados e desempenhassem diversos papéis nos ecossistemas que habitam. Descreveremos duas classificações de metabolismo, a primeira está relacionada à utilização de oxigênio e a segunda às quatro categorias nutricionais.

Uso de oxigênio: anaeróbio ou aeróbio

O metabolismo pode ser classificado como aeróbio ou anaeróbico. Para procariontes totalmente anaeróbios (ou anaeróbios obrigatórios), o oxigênio é análogo a um veneno. Portanto, eles devem viver em ambientes totalmente livres disso.

Dentro da categoria de anaeróbios aerotolerantes, as bactérias são capazes de tolerar ambientes com oxigênio, mas não são capazes de respiração celular - o oxigênio não é o aceptor final de elétrons.

Algumas espécies podem usar ou não oxigênio e são "facultativas", pois são capazes de alternar os dois metabolismos. Geralmente, a decisão está relacionada às condições ambientais.

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

Nutrientes: essenciais e oligoelementos

Nas reações metabólicas, as bactérias retiram nutrientes de seu ambiente para extrair a energia necessária para seu desenvolvimento e manutenção. Nutriente é uma substância que deve ser incorporada para garantir sua sobrevivência por meio 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 em essenciais ou básicos, o que inclui as fontes de carbono, moléculas com nitrogênio e fósforo. Outros nutrientes incluem diferentes íons, como cálcio, potássio e magnésio.

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

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

Categorias nutricionais

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

O carbono pode ser obtido de fontes orgânicas ou inorgânicas. Os termos autótrofos ou litotróficos são usados, enquanto o outro grupo é chamado de heterótrofos ou organotróficos.

Os autótrofos podem usar dióxido de carbono como fonte de carbono e os heterótrofos requerem carbono orgânico para o metabolismo.

Por outro lado, existe uma segunda classificação relacionada à ingestão energética.Se o organismo é capaz de usar a energia do sol, nós o classificamos na categoria de fototróficos. Em contraste, 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. Abaixo, 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.

Assim como as plantas, esse grupo bacteriano possui o pigmento clorofila a, que permite a produção de oxigênio por meio de um fluxo de elétrons. Existe também o pigmento bacterioclorofila, que não libera oxigênio no processo fotossintético.

Fotoheterotróficos

Eles podem usar a luz do sol como fonte de energia, mas não se transformam em dióxido de carbono. Em vez disso, eles usam álcoois, ácidos graxos, ácidos orgânicos e carboidratos. Os exemplos mais proeminentes são bactérias verdes sem enxofre e roxas sem enxofre.

Quimioautotróficos

Também chamados de quimioautotróficos. Eles obtêm sua energia por meio da oxidação de substâncias inorgânicas com as quais fixam o dióxido de carbono. Eles são comuns em respiradores hidroterminais no fundo do oceano.

Quimioheterotróficos

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

Formulários

O conhecimento do metabolismo bacteriano tem dado uma grande contribuição para a área da microbiologia clínica. O projeto de meios de cultura ideais para o crescimento de algum patógeno de interesse é baseado em seu metabolismo.

Além disso, existem dezenas de testes bioquímicos que levam à identificação de algum organismo bacteriano desconhecido. Esses protocolos permitem o estabelecimento de um enquadramento taxonômico extremamente confiável.

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

Esta metodologia inclui o crescimento em meio semissólido com glicose e um indicador de pH. Assim, as bactérias oxidativas degradam a glicose, reação que é observada graças à mudança de cor do indicador.

Da mesma forma, é possível estabelecer quais caminhos as bactérias de interesse utilizam, testando seu crescimento em diferentes substratos. Alguns desses testes são: avaliação da via de fermentação da glicose, detecção de catalases, reação de citocromo oxidases, entre outros.

Referências

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