02/10/2016 SENSIBILIDADE AO OXIGÊNIO SUSCEPTIBILIDADE AO OXIGÊNIO. Tolerância ao Oxigênio RADICAIS LIVRES TÓXICOS

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1 SUSCEPTIBILIDADE AO OXIGÊNIO SENSIBILIDADE AO OXIGÊNIO O OXIGÊNIO EXCESSIVO É TÃO PERIGOSO QUANTO A SUA DEFICIÊNCIA (Lavoisier, 1785) [ ] Prof. Dr. Mario Julio AvilaCampos ORGANISMO MORTE Tolerância ao Oxigênio A exposição ao produz várias reações químicas no interior celular mediadas pelas Flavoproteínas, resultando radicais carregados negativamente ( ), H 2 e outros produtos tóxicos derivados do. Tolerância ao Oxigênio Flavoproteínas são proteínas ou flavoenzimas que contêm como cofator enzimático (Cu ++, Fe ++, Mg ++ ) um derivado nucleotídico da riboflavina ou vitamina B2: flavina adenina dinucleotídeo (FAD) ou flavina mononucleotídica (FMN) e H 2 reagem em conjunto formando radicais hidroxilas livres (H ) que são potentes oxidantes. O nível de SOD produzido está relacionado com a tolerância ao e a virulência. RADICAIS LIVRES TÓXICOS (Espécies oxigênio reativas ROS) Outras fontes de radicais livres Subprodutos do metabolismo bacteriano e oxidam proteínas, lipídeos e DNA: Anion superóxido: O 2 Radical hidroxila: OH Peróxido de hidrogênio: H 2 Óxido nítrico: NO 1

2 MECANISMOS DE DEFESA CELULAR H 2 O + Catalase Fe 2+ Fe 3+ SOD O 2 H 2 OH H+ * H 2 O ** NADH + H + 2GSH NAD + H 2 O GSSH *Reação de Fenton ** Reação de HaberWeiss Glutationa peroxidase MECANISMOS DE DEFESA CELULAR Superóxido dismutase (SOD): SOD catalase 1. O 2 H 2 H 2 O H + H 2 + Catalase: 2. Reação de Fenton (1894). + Fe 3+ + Fe 2+. H 2 + Fe 2+ Fe 3+ + OH + OH + 3. Reação de HaberWeiss H + + H 2 NADH + H + NAD + 4. O SOD 2 H 2 H 2 O 2GSH GSSH Glutationa peroxidase H+ 2 H 2 2 H 2 O + Superóxido reductase (SOR): não há formação de + 2H + + Cit. c (reduzido) H 2 + Cit. c (oxidado) SOR somente em anaeróbios Obs. Enzimas Oxireductases são observadas em células eucaróticas e bactérias aeróbias; ex. Ubiquinona oxidoreductase: 1a. Enzima de membrana na tranferência de e em muitos aeróbios: oxida NADH e reduz a ubiquinona. Potencial de ÓxidoRedução O Eh ou E h é expresso em Voltios (V) ou milivoltios (mv) O E h sofre influência do ph ou íons H 2 ; por isso, o E h é comumente expresso em ph neutro (ph=7.0). PROCESSOS DE ÓXIDOREDUÇÃO REDUÇÃO Ganho de elétrons e e Meios de cultivo são adicionados de agentes redutores para manter o E h baixo ou o ambiente reduzido. Exemplos de E h baixo são observados em: abscessos, tecidos necróticos, ou meios ricos em H 2 atingem E h = 420 mv; e no intestino grosso de 250 mv. Perda de elétrons OXIDAÇÃO E h positivo ou elevado Oxidado Reduzido E h negativo ou baixo 2

3 Oxigênio Enzimas Superóxido dismutase, Catalase. Altera membrana citoplasmática (lipídeos) Oxidação enzimática Baixo (159/400 mv). Oxidação lipídica Inibição enzimática Potencial redox (E h ) Alto (+150 mv). Lise Morte inativo CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A SENSIBILIDADE AO OXIGÊNIO 1. Anaeróbios Obrigatórios Inibição metabólica Enzimas oxidadas ( inativo) a. Anaeróbios estritos: não crescem > 0,5% b. Anaeróbios intermediários ou moderados: crescem 2 a 8% celular Enzimas reduzidas ( ativo) 2. Aerotolerantes: crescem em anaerobiose e viáveis por várias horas na presença de. 3. Microaerófilos: baixa tensão de 4. Capnofílicos: adição de 5 10% C Bacterias Anaeróbias Classificação bacteriano Divididas em dois grupos: 1. Obrigatórios: estritos e moderados Ex. Estritos: Clostridium haemolyticum, C. novyi tipo B, Selenomonas ruminatium e Treponema denticola. Ex. Moderados: Bacteroides fragilis, Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Fusobacterium nucleatum, Clostridium perfringens. Catabolismo Produção de energia Anabolismo Utilização de energia 2. Aerotolerantes Ex. Clostridium carnis, C. histolyticum, C. tertium REAÇÕES DE ÓXIDO REDUÇÃO 3

4 anaeróbio Produção de Energia Anaeróbia Reações químicas que ocorrem nas células para obter e armazenar energia. Produção de energia pela respiração anaeróbia. Aceptor final de elétrons é uma substância inorgânica: NO 3, SO 4, CO 3 Geração de ATP pela fosforilação em nível do substrato. Não existe participação do oxigênio Realizado por três processos:» Respiração Anaeróbia» Fermentação» Fotossíntese Respiração anaeróbia» Produção de energia e aceptor final de elétrons não é o oxigênio, e sim um substrato inorgânico: NO 3, SO 4, CO 3.» Não há Cadeia Respiratória, nem Ciclo de Krebs, porque ACoA em baixo Eh é inativo. Processo de desnitrificação Forma ionizada do amônio. Sal não tóxico» Processo lento, formação de somente 2 ATP. NO 3 Nitrato redutase N Desnitrificação N 2 Nitrato reductase Ciclo de Krebs em E. coli Crescida em Anaerobiose Fermentação Glicose Fosfoenolpiruvato Piruvato Etapa redutiva Oxalacetato Etapa oxidativa Não há aceptor final de elétrons, Cadeia Respiratória, nem transporte de elétrons. Pequena liberação de energia pela Fosforilação ao nível do substrato. Compostos orgânicos são aceptores e doadores de elétrons. Malato ACoA Citrato» Tipos de Fermentação: Fumarato Succinato Isocitrato Cetoglutarato Hemina, etc. Inexistente em anaeróbios Glutamato, etc. 1. Fermentação láctica: Acidifica produtos lácteos Fermentação homoláctica: produz só ác. láctico Fermentação heteroláctica: ác. láctico, acético, fórmico, etc. 2. Fermentação alcoólica: Produz álcool 4

5 Fermentação alcoólica Fermentação homoláctica Fermentação ruminal Fotossíntese Dependente da luz solar, utilizado por plantas e algumas bactérias. Luz solar transformada em Energia Química, usada para reduzir C para carboidrato. Plantas, algas, cianobactérias Luz solar C Redução Carboidrato Bacterioclorofila (Membrana plasmática) Clorofila (Cloroplastos) 6 C + 12 H 2 O + Energia luminosa C 6 H 12 O H 2 O Fotossíntese Questões para estudo 1. Qual o significado da relação E h vs na sobrevivência de anaeróbios?. 2. Por quê alguns anaeróbios resistem tanto tempo à ação do?. 3. Quais as características principais de processos infecciosos pro anaeróbios? 4. Qual a importância de estudar essas bactérias? 5