Metabolismo Microbiano 2020

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METABOLISMO ENERGÉTICO
PROCESSOS QUE GERAM ENERGIA
RESPIRAÇÃO E FERMENTAÇÃO
Metabolismo 
Catabolismo
quebra 
Gera Energia (ATP)
Biomoléculas celulares – proteínas, 
lipídeos, polissacarídeos, ácidos 
nucléicos
Anabolismo 
construção
Produtos 
Moléculas 
orgânicas simples
Aminoácidos, ácidos graxos, 
sacarídeos, nucleotídeos
Moléculas orgânicas 
complexas
proteínas, lipídeos, 
polissacarídeos, ácidos nucléicos
NUTRIÇÃO
Catabolismo e Anabolismo
METABOLISMO ENERGÉTICO 
MICROBIANO
Energia é a capacidade para realizar trabalho, ação. 
Conjunto de reações químicas nas células (catabólicas1 e 
anabólicas2) que decompõem moléculas complexas em 
moléculas simples1, liberando ENERGIA para outras 
reações e para se construção de biomoléculas de 
interesse das células2
E é necessária para atividades vitais das células
De onde vem essa energia ? 
Vem da quebra de moléculas orgânicas
carboidratos, lipídeos, ácidos nucléicos e proteínas
Metabolismo Energético 
Microbiano
- As Transformações químicas se 
processam em várias etapas e não 
em uma somente
- Cada reação é catalisada por 
uma enzima específica
- As rotas metabólicas são 
similares em todos os sistemas 
vivos
- São reações que ocorrem dentro 
das células (citoplasma, 
organelas, membranas...)
Compostos orgânicos complexos
REAÇÕES QUÍMICAS DE 
OXIRREDUÇÃO
Compostos simples
oxidação
redução
ENERGIA 
ATP
ADP + P + Energia 
ATP
Adenosina TRIfosfato É a principal 
molécula 
transportadora de 
energia nos seres 
vivos
A hidrólise desta reação 
química libera energia 
química para o 
metabolismo
Adenosina 
Difosfato
OUTROS ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO METABOLISMO
ENZIMAS
Aceleram as reações químicas 
São catalizadores biológicos de natureza proteica
COENZIMAS NAD+ FAD 
Carregadores temporários eo- e H+
NAD e FAD se reduzem no CATABOLISMO (virando NADH, FADH2) 
e os fornecem aos processos ANABÓLICOS
Não tem natureza protéica
Oxidada Reduzida 
NAD+ NADH
NADP+ NADPH
FAD FADH2
Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Riboflavina Adenina Dinucleotídeo
Respiração celular: oxidação completa da glicose 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA (presença de O2): 
Glicose + O2 = CO2 + H20 + 32 ATP
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA (ausência de O2) :
Glicose + Sulfato/Nitrato = Compostos + ATP
Vias metabólicas 
para Obtenção de Energia (ATP)
Fermentação: oxidação INCOMPLETA da glicose 
Processo energético na ausência de oxigênio (anaeróbio) 
Obtêm-se MENOS ATP (2 ATP/glicose) que a respiração aeróbica
Respiração celular –
metabolismo energético com oxidação completa da glicose 
Quebra completa da Glicose 
para obter ATP (energia)
Respiração celular = 3 etapas
- (1) Glicólise (quebra da glicose)
- (2) 2a Descarboxilação do Piruvato e 2b Ciclo de Krebs 
- (3) Cadeia transporte de elétrons
Fonte: sesi.webensino.com.br
Citoplasma celular
Mitocôndria
(1) (2a)
MITOCÔNDRIAS 
GLICÓLISE
(2b)
CICLO KREBS
CADEIA 
RESPIRATÓRIA
(3)
INTERMEMBRANAS
MATRIZ
CRISTAS
(1) Glicólise
(2) Ocorre no Citosol (eucariotos e procariotos). São 10 reações químicas não dependentes do O2.
Uma Glicose é incompletamente oxidada a dois ácidos pirúvicos ou Piruvatos
Ocorre em aerobiose e anaerobiose (respiração e fermentação)
Saldo: Usa 2 ATPs, produz 4 ATPs = saldo líquido 2 ATPs
Cada molécula de glicose libera na glicólise: 2NADH + 2ATPs. 
6 carbonos
3 carbonos 3 carbonos
Usa 2 ATPs
Reduz 2 NADH
Produz 2 ATPs Produz 2 ATPs
Glicólise - cada 
molécula de glicose 
libera 2NADH + 2ATPs. 
(2a) Descarboxilação do Piruvato
(2a) Cada Piruvato Libera: 1 CO2 ;1 
NADH 
Resultado Final para 2 Piruvatos
(por molécula de Glicose) =
6 CO2 + 8 NADH + 2FADH2 + 
2GTP/ATP
Em eucariotos ocorre na MATRIZ MITOCONDRIAL. Em procariotos, na membrana 
3 carbonos
2 carbonos
Oxidação do Piruvato à 
Acetil CoA ou Acetato
Reduz 1 NADH
(2a) Libera 1 CO2
(2b) Cada Piruvato Libera: 2 CO2 + 
3 NADH + 1FADH2 + 1GTP
(2b)
Reduz 3 NADH
Reduz 1 FADH2
Produz 1 GTPs
Libera 2 CO2
Ciclo de Krebs ou 
Ciclo do ácido Cítrico
Citosol
(3) Cadeia de transporte de elétrons (H2O e ATP)
Alta concentração 
de hidrogênios 
externamente
Passagem dos H+ 
pela enzima ATP 
sintetase
Gera energia que 
ativa a fosforilação 
do ADP + P em 
ATPs
Série de reações redox a partir da 
liberação de eo- e H+ pelo NADH e FADH2
Elétrons são transportados de um composto a outro 
até que no final é aceptado pelo oxigênio que junto ao 
hidrogênio formam água. 
Formação do ATP
Formação da H2O
2NADH 
8NADH 2FADH2
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
Permitem a respiração em determinados procariotos
Processo energético (formação de ATP), que ocorre em ANAEROBIOSE. 
Outros aceptores finais de elétrons diferentes do oxigênio.
ACEPTOR DE ELÉTRONS REDUZIDO BACTÉRIA
Nitrato NO3 a nitrito NO2 Escherichia coli
Nitrato NO3 a N2 Pseudomonas
Ferro férrico Fe+3 Fe+2 Geobacter
Sulfato SO42– Sulfeto de hidrogênio H2S Desulfovibrio
Carbonato CO3
2– metano CH4 Metanogênicos
Exemplos de alguns aceptores de elétrons utilizados na respiração anaeróbia
FERMENTAÇÃO
Processo energético (formação de ATP), ocorre em ANAEROBIOSE. 
Ocorre no citosol. 
3C
2C
Respiração aeróbica
32 ATP
2 ATP2 ATP
Exercícios
Muitas bactérias aeróbicas apresentam um mecanismo de geração de ATP 
parecido com o que é encontrado em células eucariotas. O esquema abaixo
mostra a localização, nas bactérias aeróbicas, da cadeia respiratória, da 
enzima ATP-sintase e das etapas do metabolismo energético da glicose.
A)
Cite em que estruturas se localizam, nas 
células eucariotas, os elementos 
indicados na legenda do esquema
apresentado.
B)
Admita que a bactéria considerada seja anaeróbica
facultativa e que, em na ausência de O2, produza ácido lático.
Nessas condições, explique o processo de geração de ATP e
de produção de ácido lático.
Em uma espécie de levedura (fungo) utilizada na produção de cerveja foi 
identificada uma linhagem mutante, denominada petit (do francês pequeno).
A linhagem petit não apresentava atividade mitocondrial. O gráfico a seguir 
relaciona as taxas de crescimento das linhagens original e petit à concentração de 
oxigênio no meio de cultura. Ambos os eixos utilizam unidades arbitrárias. 
2) Explique a relação 
entre as taxas de 
crescimento das duas 
linhagens versus a 
concentração de 
oxigênio
Gabarito
Resposta de A
Cadeia respiratória: membrana interna da
mitocôndria 
ATP-sintase: membrana interna da mitocôndria
Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial 
Glicólise: citosol
Resposta de B
Em anaerobiose, o ATP será exclusivamente formado durante a glicólise
A cadeia respiratória e ciclo de Krebs estarão inativos.
Após a glicólise, o ácido pirúvico receberá H pelo doador NADH e formará o 
ácido lático.
Respostas:
1) Em ambas as linhagens ocorre a liberação de CO2 – nas linhagens original e 
petit, porque em ambos os processos(tanto respiração celular quanto fermentação 
alcóolica) liberam gás carbônico.
2) A linhagem Original cresce exponencialmente em relação ao aumento da 
concentração de oxigênio, o que ocorre pela utilização do metabolismo de 
respiração celular. Este gera muita produção de ATP e a taxa de crescimento da 
levedura é crescente e exponencial.
Por outro lado, a linhagem Petit não tem seu crescimento alterado mesmo nas 
maiores concentrações de oxigênio o que determina que esta esteja obtendo sua 
energia vital (ATP) por meio do metabolismo fermentativo. Pela fermentação a 
produção de ATP é menor e por isso a taxa de crescimento é menor.