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Metabolismo Microbiano ANA LUISA ARRABAL DE ALMEIDA – MBI 100 INTRODUÇÃO -Definição metabolismo: conjunto de reações e transformações químicas coordenadas com atuação de diferentes sistemas multienzimáticos que permitem obter, carrear, armazenar e utilizar energia para realização das funções celulares (divisão, movimento flagelar etc.). -Onde ocorre o metabolismo? -Eucarioto: -Mitocôndria: fosforilação oxidativa, ciclo de Krebs etc. -Citoplasma: glicólise, via das pentoses-fosfato. -Procarioto: -Maior parte do metabolismo acontece no citoplasma. -Recordando: 1. Membrana plasmática. 2. Parede celular. 3. Cápsula. 4. Citoplasma. 5. Material genético. 6. Ribossomos. 7. Fímbrias. 8. Flagelo. 9. Mesossoma. VISÃO GERAL DO METABOLISMO -Reações catabólicas: transferência de energia de moléculas complexas. Nem toda energia é transferida para a molécula de ATP – por vezes, é perdida em forma de calor. -Reações anabólicas: consumo de energia. São moléculas complexas sintetizadas a partir de moléculas simples. OBTENÇÃO DE ENERGIA NO MUNDO MICROBIANO -Fototrofia: origem da energia é carbono inorgânico. -Quimiotrofia: origem da energia é carbono orgânico. -Para identificar a origem do carbono, analisa-se a cadeia carbônica. 3. Quais outros compostos químicos orgânicos e inorgânicos podem ser utilizados como fonte de energia no metabolismo quimiotrófico? R.: Algumas espécies de bactérias e archaea possuem vias metabólicas que permitem que elas metabolizem nitrogênio e enxofre de maneiras incapazes aos eucariontes. Em alguns casos, elas usam moléculas que contêm nitrogênio ou enxofre para obter energia, mas em outros casos, elas gastam energia para converter essas moléculas em outras. Alguns exemplos fascinantes de procariontes que metabolizam enxofre são encontrados em ecossistemas das profundezas do mar. Por exemplo, certas espécies de procariontes conseguem oxidar o sulfeto de hidrogênio (H2S) de tubulações hidrotermais quentes. Elas usam a energia liberada nesse processo para fixar o carbono inorgânico da água em açúcares e outras moléculas orgânicas em um processo chamado quimiossíntese. CLASSIFICAÇÃO DO METABOLISMO MICROBIANO -QUIMIO/ FOTO: fonte de luz/ energia. -LITO/ ORGANO: fonte de elétrons. -AUTO/ HETERO: fonte de carbono. Obs.: bactérias que degradam os hidrocarbonetos do petróleo são heterotróficas. BIOENERGÉTICA -Primeira lei da Termodinâmica: conservação de energia – a energia não é criada ou destruída, apenas transformada. -Segunda lei da Termodinâmica: o universo tende a desordem (ENTROPIA). -Conceito de energia: capacidade de realizar trabalho. É medida pela ENERGIA LIVRE DE GIBBS. -A variação da energia livre de gibbs é medida pela final-inicial. -A partir do valor medido da energia livre de gibbs, é possível identificar se uma reação é endergônica ou exergônica. -Endergônica: ∆Go’ positivo. Há utilização de energia. -Exergônica: ∆Go’ negativo. Há consumo de energia. -Como ocorre uma reação com ∆Go’: -Ao analisar a primeira reação da glicólise, observa-se que a variação da energia livre de gibbs é positiva, ou seja, a fosforilação da glicose consome energia. Por outro lado, a quebra do ATP em ADP com a liberação de um grupo fosfato fornece a energia necessária para que essa reação aconteça. -Já nessa reação, o objetivo é a formação de ATP (reação endergônica). 4 e 5. A figura mostra uma reação nos dois sentidos, ou seja, reversível. A reação da piruvato quinase na via glicolítica é reversível? Como se dá a variação de energia livre de Gibbs padrão na reação do metabolismo microbiano apresentada? R.: A reação da piruvato quinase é completamente irreversível. A variação da energia livre de Gibbs padrão é igual a -31,4 (kJ/mol). PORÉM, em condições celulares, esse valor é igual a -16,7 (kJ/mol). CARREADORES DE ENERGIA -ATP e ADP: são coenzimas (origem orgânica) carreadoras de energia. São utilizados por causa das suas ligações de alta energia (instáveis). -GTP (guanosina trifosfato); -PEP: intermediário metabólico. 6 e 7. Faça a mesma análise feita para o ATP, agora, para a coenzima GTP. Alguns intermediários metabólicos também possuem ligação de alta energia e são carreadores de energia numa célula microbiana. Um deles é o fosfoenolpiruvato (PEP). Então, avalie a estrutura química do PEP e determine o tipo de ligação do grupo fosfato. -A molécula de PEP é extremamente potente na capacidade de transferência de grupo fosfato. Apesar de a ligação ser classificada como éster-fosfato (de baixa energia), a presença do oxigênio na molécula torna essa ligação de alta energia (grande repulsão na estrutura molecular causa instabilidade). CARREADORES DE ELÉTRONS (ENERGIA) -NADP+ ou NADPH: o primeiro é a forma oxidada, enquanto o segundo é a forma reduzida. -FADH2: coenzima que carreia dois elétrons e dois prótons. Aparece no ciclo de Krebs. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA -Formação de grânulos: pode ser de enxofre, glicose ou outros substratos que eventualmente são utilizados em caso de necessidade. REAÇÕES DE OXIDAÇÃO- REDUÇÃO -Existem microrganismos que utilizam hidrogênio como fonte de elétrons. É necessário saber quem está sofrendo redução e oxidação. -Em vermelho estão os doadores de elétrons e em azul os receptores. TORRE ELETRÔNICA -A torre eletrônica representa pares redox (forma oxidada e reduzida de compostos orgânicos). -Na torre, os compostos que se localizam mais acima costumam doar seus elétrons em uma reação metabólica, enquanto os que estão mais abaixo costumam receber os elétrons. -Em relação ao potencial de redução, a forma reduzida tende a doar seus elétrons e a forma oxidada tende a receber os elétrons. -Quanto maior a diferença do potencial de redução entre quem doa e quem recebe, mais energia é liberada no processo do metabolismo. QUIMIORGANOTROFIA -Acontece ou respiração aeróbia, ou anaeróbia ou fermentação. -Na fermentação, há grande variação em relação a utilização do oxigênio. -1ª etapa da respiração aeróbia: oxidação do substrato químico (GLICOSE) orgânico a CO2 pelas vias metabólicas centrais. -Glicólise; -Via Entner-Doudoroff; -Via das pentoses-fosfato; -Ciclo de Krebs. GLICÓLISE -Ramo endergônico: há reações de consumo energético com a degradação de moléculas de ATP. -Ramo exergônico: reações com liberação de energia – há formação de moléculas de ATP e NADH. -Temos como saldo da via glicolítica, então, um total de 2 ATP. ***: pontos de regulação da via glicolítica, são etapas irreversíveis realizadas pelas enzimas hexoquinase, fosfofrutoquiase e piruvato quinase. Geralmente, enzimas que realizam reações altamente endergônicas ou altamente exergônicas são unidirecionais em sua atividade. Obs.: arqueias utilizam ADP como carreador. -Fosforilação em nível de substrato: transferência de elétrons por meio de uma enzima. Ou seja, quando a energia das reações é utilizada para fosforilar um ADP em ATP. -Fosforilação oxidativa: transferência direta de elétrons, sem um intermediário enzimático. 8. Qual molécula doa elétrons? R.: Glicose. Qual molécula recebe elétrons? R.: ADP e NAD+. Qual molécula carreia energia? Classifique a reação como endergônica ou exergônica. R.: A glicólise é uma reação metabólica exergônica -> há quebra da molécula de glicose em 2 piruvatos. VIA ENTNER-DOUDOROFF -Saldo energético de 1 ATP. É uma alternativa a via glicolítica. Ao final, produz dois piruvatos perpassando duas reações de oxidação que utilizam 1 molécula de glicose. -A célula pode optar por essa via dependendo das condições do ambienteou da sua genética. -KDPG: é um intermediário diferente, ou seja, há também enzima diferente (as quais são específicas ao substrato). -Tem-se um ramo endergônico, com o consumo de uma molécula de ATP e um ramo exergônico, com a formação de dois ATP – fosforilação em nível de substrato. -Observa-se, em azul, duas reações de oxidação, com a transferência de elétrons para as coenzimas e formação de NADH e NADPH. !Fazer sempre o balanço de carbono: para onde foram os carbonos na reação metabólica em questão? 9. Compare a via glicolítica e a via Entner-Doudoroff, citando as principais diferenças. R.: As principais diferenças estão, além de que intermediários diferentes ocorrem, o saldo energético é menor na via Entner-Doudoroff. Além disso, a via Entner-Doudoroff apresenta 4 reações de redução de coenzimas e 1 reação de oxidação, enquanto a via glicolítica apresenta 3 etapas de redução e 2 etapas de oxidação. VIA DAS PENTOSES-FOSFATO -Também é uma alternativa à glicólise. Há o ramo oxidativo e não oxidativo. -Não há saldo energético, não há produção de ATP e essa via é ENDERGÔNICA. Obs.: a fase não oxidativa não está sendo representada. -Balanço de carbono: nesse caso, carbono foi perdido em forma de CO2. -Não há formação de ATP. Nesse caso, ocorre apenas o consumo de ATP para a fosforilação de glicose em glicose-6- fosfato. QUIMIORGANOTROFIA – DESTINO DO PIRUVATO: -Uma via de utilização do piruvato é justamente o Ciclo de Krebs, onde os carbonos desse composto serão convertidos a CO2. CICLO DE KREBS -Substrato orgânico é oxidado a CO2. Na primeira reação, ocorre oxidação do piruvato e redução do NADH. -Desvio de intermediários para a síntese de substratos (aminoácidos, por exemplo). 10. Faça o balanço energético e o balanço de carbono para o Ciclo de Krebs. R.: No ciclo de Krebs, ocorrem duas reações de descarboxilação, 3 etapas de oxidação com formação de NADH, 1 etapa de oxidação com formação de FADH2 reduzido. -Ocorre fosforilação a nível de substrato com a formação de uma molécula de GTP. -Pontos de regulação do ciclo de Krebs estão representados na imagem a seguir: 2ª ETAPA DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA -Elétrons provenientes da oxidação passam por uma cadeira de transporte de elétrons (CTE) constituída de proteínas e quinonas ordenadas pelo potencial de redução crescente. -Geração quimiosmótica de ATP: nessa fase, será explicado como o gradiente de prótons gerado pela cadeia de transporte de elétrons é utilizado para a produção de ATP. Modelo representado é de um procarioto (Paracocus denitrificans), já que a CTE nesses organismos se encontra na membrana plasmática. -Complexos: organização de proteínas que carrearão os elétrons. -Os componentes proteicos da CTE apresentada são flavoproteínas (FMN), proteínas ferro-enxofre (Fe/S), citocromos b,c e a. Além disso, tem-se as quinonas, substâncias não proteicas lipossolúveis que se movimentam pela membrana. -Na primeira etapa, o NADH entrega seus elétrons ao primeiro complexo e, conforme os elétrons são transportados para os outros complexos seguindo o potencial de redução, prótons são liberados para o exterior da membrana. -Essa constante liberação de prótons para o lado externo gera a FORÇA PROTOMOTIVA, junto com uma diferença de pH e um potencial eletroquímico. A força protomotiva é usada para a fosforilação do ADP – proteína denominada ATPase retorna os prótons para o lado interno da membrana – processo que gera energia suficiente para a fosforilação. -Em eucariotos, essas etapas acontecem na membrana interna das mitocôndrias: -No esquema, observa-se que as proteínas pertencentes à CTE se localizam na membrana interna mitocondrial. -O mesmo processo que ocorre em procariontes ocorre na membrana da mitocôndria: elétrons perpassam as proteínas carreadoras enquanto prótons são lançados para o lado exterior visando criar a força protomotiva. -É válido observar que, caso o NADH entregue seus elétrons ao complexo I, esses elétrons perpassam os complexos I, III e IV. -Caso o FADH2 entregue seus elétrons (no complexo II), eles são carreados somente pelos complexos III e IV. -Já que os elétrons são liberados no espaço intermembrana, esse é o lado positivo. -Da mesma forma que em procariontes, a enzima ATPase fosforila um ADP se utilizando da força protomotiva. -O NADH não consegue atravessar a membrana interna da mitocôndria – lançadeiras. 11. Baseado nos potenciais de ação representados, justifique FADH2 não transferir os elétrons para o complexo I na cadeia de transporte de elétrons (procariotos e eucariotos). R.: Para que haja transferência de elétrons, há necessidade também de uma diferença de potencial entre os componentes e, nesse caso, o potencial de redução do FADH2 é o mesmo do complexo I, o que não acontece com o complexo II. -Quando o NADH entrega seus elétrons na CTE, aproximadamente 3 ATP são produzidos. A cada FADH2, são 2 ATS. -Em resumo, enquanto na glicólise ocorre fosforilação em nível de substrato, na CTE ocorre fosforilação oxidativa. 12. Faça o balanço energético e de carbono simplificados para o esquema de respiração aeróbia apresentado. -Na glicólise, 1 molécula de glicose (6 carbonos) é reduzida a 2 moléculas de piruvato (3 carbonos cada) -> não há reações de descarboxilação. Além disso, 6 ATP são produzidos em nível de substrato na via glicolítica (3 ATP para cada NADH). -Já no processo de oxidação do piruvato (agora já dentro da mitocôndria), há reação de descarboxilação: -Dessa forma, uma molécula de CO2 é obtida por cada molécula de piruvato. Além disso, mais 6 moléculas de ATP são produzidas em nível de substrato. -No ciclo de Krebs ocorrem as reações finais de descarboxilação, com a perda de duas moléculas de CO2 para cada acetil-CoA que inicia o ciclo. Além disso, formam-se 22 moléculas de ATP em nível de substrato (6 NADH e 2 FADH2). Ao final, tem-se a formação de 34 ATPs em nível de substrato que, acumulando com mais 4 ATPs obtidos da fosforilação oxidativa, tem-se um saldo final de 38 moléculas de ATP. RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA -Assim como na respiração aeróbia, a respiração anaeróbia tem como passos iniciais a redução dos compostos orgânicos a CO2 pelas vias metabólicas centrais descritas anteriormente. -Na segunda etapa, elétrons provenientes da oxidação passam por uma cadeia transportadora de elétrons (CTE) constituída de proteínas e quinonas ordenadas pelo potencial de redução crescente, ou seja, mesmo processo que ocorre em organismo aeróbias. A diferença é que, no caso dos anaeróbios, o O2 não é o aceptor final de elétrons. -Analisando a torre eletrônica, percebe-se que o oxigênio se encontra na base e os outros compostos geralmente utilizados como aceptores em anaeróbios se encontram um pouco acima do oxigênio. Isso significa que o processo metabólico realizado pelos organismos anaeróbios não gera tanta energia quanto o processo feito pelos organismos aeróbios – quanto maior a amplitude dos componentes que transportam os elétrons, maior a geração de energia ao final. Obs.: espaço periplasmático é somente encontrado em bactérias gram- negativas. CTE situada na membrana citoplasmática da bactéria gram- negativa Pseudomonas stutzeri -Observa-se que o NADH entrega seus elétrons no primeiro complexo com respectiva saída de prótons para o espaço periplasmático. Ao final da CTE, tem-se a enzima NITRATO REDUTASE, responsável por entregar os elétrons para o aceptor final nitrato (NO3-) reduzindo-o a nitrito (NO2-). Obs.: como o potencial de redução do par redox nitrato/nitrito é menor quedo par oxigênio/água, menor é o ∆G e menor é a quantidade de ATP formado pela ação da ATPase quando NO3- é utilizado como aceptor final de elétrons. -No citoplasma, o nitrito pode ser reduzido para formação de amônia (NH3), processo denominado amonificação. -Esse nitrito também, ao sair para o espaço periplasmático, passar por etapas de redução e, com a enzima NITRITO REDUTASE converte esse composto em óxido nítrico (NO). A enzima ÓXIDO NÍTRICO REDUTASE converte ácido nítrico a óxido nitroso (N2O). -Ao final, a enzima ÓXIDO NITROSO REDUTASE converte a nitrogênio (N2). -DESNITRIFICAÇÃO: processo do NO3- até N2. FERMENTAÇÃO -O tipo de fermentação recebe o nome do substrato fermentado ou do produto gerado a partir desse processo. -Lática: tem como produto ÁCIDO LÁTICO. -Alcóolica: produto é ÁLCOOL. FERMENTAÇÃO LÁTICA -Pode ser homolática ou heterolática. -Observa-se que, até a formação do piruvato, a via que ocorre é glicólise. -Na glicólise, tem-se a formação de uma coenzima NADH que, ao final, precisa repassar seus elétrons, já que não é ela o aceptor final de elétrons. -Ao repassar os elétrons para o piruvato, tem-se que o aceptor final de elétrons é o piruvato (composto orgânico intermediário do próprio metabolismo da fermentação). -É válido destacar que, na fermentação, ocorre oxidação parcial do substrato (glicose). Ao final, tem-se um saldo de 2 moléculas de ATP e 2 de lactato. -Heterolática (saldo energético menor, ocorre descarboxilação e diversos produtos): tem- se a formação de lactato, etanol, CO2 e apenas 1 ATP. FERMENTAÇÃO ETANÓLICA 15. Qual o aceptor final de elétrons da fermentação etanólica? R.: aceptor final de elétrons é o acetaldeído. 16. Explique por que o saldo energético para uma molécula eucariótica é menor ou igual a 36 ATP. R.: O saldo de ATP diminui em eucariotos porque o NADH entra na mitocôndria em forma de FADH2, ou seja, ao invés de o NADH dar 6 ATPs ao final, o FADH2 resulta em 4 ATPs no final. METABOLISMO QUIMIOLITOTRÓFICO -A bactéria do gênero Nitrosomonas consegue converter amônia (NH3) em nitrito (NO2-) e a do gênero Nitrobacter consegue converter nitrito (NO2-) a nitrato (NO3-). Obs.: o processo de conversão da amônia (NH3) a nitrato (NO3-) é denominado nitrificação. -A arqueia do gênero Methanobacterium e a bactéria do gênero Acetobacterium oxidam H2 e reduzem CO2 nos processos denominados metanogênese e acetogênese respectivamente. -No metabolismo quimiolitotrófico, os microrganismos obtêm energia de compostos inorgânicos, tais como: -Bactérias que oxidam ferro – Acidithiobacillus ferrooxidans. Essa bactéria consegue utilizar-se dos elétrons do Fe2+ para reduzir uma molécula de oxigênio a H20. -Nesse esquema, o ferro está doando os elétrons. Observa-se também a fixação de carbono (demonstrando autotrofia). -Observa-se que essa bactéria é encontrada em ambientes ácidos (pH externo=2). O ambiente ácido evita a oxidação natural do ferro ferroso (Fe2+) a ferro férrico (Fe3+). -A proteína da membrana externa citocromo c transfere os elétrons do ferro para a rusticianina, uma proteína da membrana externa da membrana citoplasmática que, por sua vez, transfere esses elétrons para outros citocromos. -Tem-se, então, uma pequena cadeia transportadora de elétrons com lançamento de prótons para o espaço periplasmático. -Os elétrons reduzem o oxigênio, formando H20 – processo que consome H+ e ajuda a manter o pH interno celular próximo ao neutro. -Novamente, os prótons lançados no espaço periplasmático voltam pela proteína ATPase e a energia utilizada nesse processo é utilizada para fosforilar ADP, formando ATP. 17. Pesquise sobre o fluxo reverso de elétrons apresentado. R.: FLUXO REVERSO DE ELÉTRONS: elétrons sendo transferidos contra o potencial de redução crescente. É necessário para a fixação de elétrons no NADH e posterior fixação de carbono para formação de material celular. -A bactéria Acidithiobacillus ferrooxidans também é capaz de oxidar compostos de enxofre e está relacionada com a formação do drenado ácido de mina. -O processo acima ocorre naturalmente. Porém, com a presença da Acidithiobacillus ferrooxidans, ele é acelerado com a transformação do Fe2+ em Fe3+, o qual dá a coloração avermelhada e, em água, precipita com a formação de Fe(OH)3. FOTOTROFIA -Fotossíntese oxigênica: Cloroplasto de uma alga. -Cianobactérias: não apresentam cloroplastos, mas a organização das membranas denominadas tilacoide. -Da mesma forma como foi visto anteriormente, já se observa que na membrana do tilacoide está uma proteína ATPase com função de fosforilar um ADP a partir de uma diferença na concentração de H+ entre o lúmen (positivo) e o estroma (negativo). -Na fotossíntese oxigênica, existem dois fotossistemas, cada um com um par de clorofila no caso de algas e cianobactérias. -Tem-se um sistema de antes que captam fótons da energia luminosa e os leva para o centro de reação – são diferentes pigmentos acessórios. -O comprimento de onda dos fótons absorvidos no fotossistema I (P700) é diferentes dos absorvidos no II (P680). -FOTOSSISTEMA II: ocorre fotólise da água (utilização de fótons para oxidar H20 a oxigênio) e disponibilização de elétrons que seguirão uma cadeia de transporte dentro do fotossistema. Nesse processo, oxigênio é liberado, dando nome ao processo. A liberação de H+ no lúmen contribui para a geração de um gradiente de prótons. -Conforme os elétrons perpassam o complexo citocromo bf, mais prótons são lançados no lúmen. Além disso, existe a possibilidade de ocorrer o chamado CICLO Q, que permite lançamentos adicionais de prótons para o lúmen. -FOTOSSISTEMA I: uma proteína denominada plastocianina transfere os elétrons do segundo fotossistema ao centro de reação do primeiro. Além disso, antenas do fotossistema I captam fótons para o centro de reação. As clorofilas do centro de reação são excitadas (com capacidade maior de doação de elétrons) e energia começa a ser transportada pelo fotossistema seguindo um potencial de reação crescente. -Ao final, uma enzima redutase reduz NADP+ a NADPH. Esse processo é denominado FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA, porque os elétrons não fazem o retorno para o centro de reação. RESUMO UTILIZAÇÃO DE ENERGIA – ANABOLISMO -Utilização de monômeros para a formação de polímeros. Os monômeros podem ser precursores do catabolismo ou estarem livres no citoplasma. -IMPORTANTE: as vias metabólicas centrais (VMC) fornecem elétrons e carbono (precursores) para a biossíntese das macromoléculas que compõem a célula microbiana. -Em azul, tem-se os 12 precursores encontrados nas VMC. -Caso precursores como o oxaloacetato forem removidos das VMC para a biossíntese de macromoléculas, menos vezes o ciclo de Krebs ocorrerá, por exemplo, o que é energeticamente desfavorável a célula. Dessa forma, tem-se as reações anapleróticas. -REAÇÕES ANAPLERÓTICAS: relizam o abastecimento das vias metabólicas centrais. REAÇÕES ANAPLERÓTICAS -Supondo um organismo que, em um ambiente com presença de frutose, precisa reabastecer as VMC: -PEP pode ser metabolizado diretamente a oxaloacetato, uma reação enzimática de carboxilação (3 carbonos para 4). -Piruvato pode ser convertido a malato (também uma carboxilação), uma reação de oxidação do NADH. -Agora, suponha-se um meio em que haja presença de aminoácidos e um organismo precise recuperar os precursores desviados para a biossíntese. -Um aumento do aminoácido valina, quando metabolizado, aumentará a quantidade succinil-CoA no ciclo de Krebs e consequentemente de todos os intermediáriosque foram desviados como precursores. -A conversão do malato a piruvato e de oxaloacetato a PEP garante que, além do ciclo de Krebs, a via glicolítica também terá seus intermediários abastecidos. Além disso, alguns intermediários da via glicolítica são comuns a da via das pentoses-fosfato, reabastecendo também essa via. -Agora, considera-se que no meio está disponível um composto de dois carbono, a exemplo de etanol, acetato, ou um ácido graxo. GLICONEOGÊNESE -Como visto anteriormente, existem 3 etapas irreversíveis e de regulação na via glicolítica – da hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvato quinase. As demais enzimas da glicólise realizam sua respectiva reação em dois sentidos e por isso estarão ativas na gliconeogênese. -As etapas irreversíveis na glicólise são realizadas na gliconeogênese por enzimas diferentes. -Onde era formado ATP em nível de substrato na glicólise, na reversão da reação pela mesma enzima, há consumo de ATP. Enquanto ocorre oxidação na glicólise, ao reverter ocorre uma redução. -Assim, a gliconeogênese é utilizada para reabastecer os intermediários da via glicolítica e da via das pentoses fosfato que foram desviados. 18. Em que local ocorre a gliconeogênese em células procarióticas e eucarióticas? R.: As enzimas PEP carboxilase e PEP carboxiquinase são mitocondriais, ou seja, as duas primeiras etapas da gliconeogênese acontecem na mitocôndria, e então o PEP como produto retorna ao citoplasma eucariótico. FIXAÇÃO DE N2 EXEMPLOS DA UTILIZAÇÃO -Fixação de nitrogênio: complexo enzimático denominado nitrogenase que é inibido por oxigênio e amônia. -Raiz de plantas – nódulos radiculares – Rhizobium, cianobactérias. É a principal via de incorporação do nitrogênio a nitrosfera. -Ciclo de Calvin: presente em bactérias púrpuras, cianobactérias, algas, maioria das bactérias quimiolitotróficas e algumas arqueias. -Acima, a equação estequiométrica para fixação do CO2. -Rubisco (ribulose bifosfato carboxilase): exclusiva do ciclo de calvin. Obs.: para a formação de 1 molécula de glicose, faz-se necessário que o ciclo de calvin aconteça duas vezes. TRANSPORTE DE NUTRIENTES -No primeiro transporte, a proteína se utiliza da força próton-motiva para realizar um simporte de lactose e H+. -No segundo transporte, utiliza-se da ligação de alta energia do PEP para fosforilar uma molécula de glicose, processo inicial da via glicolítica – não são todos os organismos que utilizam a enzima hexoquinase para fazer essa fosforilação. -No terceiro transporte, uma proteína periplasmática (ou seja, somente acontece em bactérias gram- negativas) tem alta afinidade com o substrato e outro componente na membrana interna oferece energia para o transporte desse substrato via quebra de ATP. -A imagem acima demonstra outras maneiras de criação da força próton- motiva que não pela ATPase. -Motilidade: a energia para movimentação do flagelo vem da força próton motiva. Proteína Mot: transporta próton para o lado de dentro da membrana e esse processo fornece energia necessária para a movimentação flagelar. Nos eucariotos, a energia para motilidade vem do ATP.
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