Aula_Metabolismo_microbiano

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CENTRO UNIVERSITÁRIO MOURA LACERDA
Campus Ribeirão Preto
Metabolismo microbianoMetabolismo microbianoMetabolismo microbianoMetabolismo microbianoMetabolismo microbianoMetabolismo microbianoMetabolismo microbianoMetabolismo microbiano
Disciplina: Microbiologia Agrícola
Prof. Eliana Mayra T. Scaloppi
Conceitos geraisConceitos geraisConceitos geraisConceitos geraisConceitos geraisConceitos geraisConceitos geraisConceitos gerais
Metabolismo:Metabolismo: todas a reações químicas celulares 
realizada pelos organismos.
Tipos:
Catabolismo: reações de quebra de moléculas complexas 
em moléculas mais simples, com geração de energia.
Anabolismo: conjunto de reações de síntese de 
moléculas orgânicas complexas a partir de moléculas 
mais simples, com consumo de energia.
energiaenergiaenergiaenergia capacidade de realizar trabalho.
Reações químicas podem ser classificadas em:
� Exergônica: reações químicas que liberam energia.
� Endergônica: reações químicas que necessitam de 
energia.
Energia mais utilizados pelas células 
é o ATP (adenosina trifosfato). energia
ProduProduçção de energia:ão de energia:
Processo de oxidação/redução é o mais comum. 
Oxidação: perda de elétrons, transferindo-os para 
moléculas receptoras. 
Redução: ganho de elétrons.
NO3-→ NO2-Exemplos: Fe2+→ Fe3+
Coenzima NADP NADPH
OXIDADO REDUZIDO
H
Molécula orgânica
Alguns constituintes participam das reações de 
oxidação/redução recebendo elétrons de certos 
metabólitos e transportando-os a outros.
Transporte de elTransporte de eléétrons:trons:
Os compostos (coenzimas) que transferem energia mais 
utilizados pelas células são NADP e o FAD.
NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato).
FAD (flavina adenina dinucleotídeo).
De acordo com a fonte primária de energia, o 
metabolismo microbiano pode ser dividido em: 
Vias metabVias metabVias metabVias metabVias metabVias metabVias metabVias metabóóóóóóóólicas da produlicas da produlicas da produlicas da produlicas da produlicas da produlicas da produlicas da produçççççççção de energiaão de energiaão de energiaão de energiaão de energiaão de energiaão de energiaão de energia
� Fotossíntese
� Respiração anaeróbica
� Respiração aeróbica
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FotossFotossFotossFotossFotossFotossFotossFotossííííííííntesentesentesentesentesentesentesentese
Processo metabólico das células vegetais clorofiladas em 
que a luz é utilizada como fonte de energia para a síntese 
de ATP.
Realizada pelas cianobactérias, algas e plantas.
ocorre em pigmentos fotossintetizantes 
denominados bacterioclorofila.
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Luz e clorofila
Equação geral:
O azul e o vermelho são 
os comprimentos de 
onda que os vegetais 
aproveitam melhor!
Fonte: Izidoro, F.
Luz:Luz: forma de energia eletromagnética emitida pelo sol 
ou por fontes artificiais, com comprimento de onda entre 
390 a 760 nanômetros.
Fonte: Google imagem
Fotossíntese pode ser dividida em: 
� Reações dependentes da luz (Fase fotoquímica ou 
Fase clara): a energia luminosa é absorvida e 
armazenada como energia química.
� Reações independentes da luz (Fase enzimática ou 
Fase escura): utiliza a energia produzida na fase 
fotoquímica.
1. Fase fotoquímica
Fotossistema I:Fotossistema I:
A luz é absorvida pelas moléculas de clorofila “a” que se 
agitam liberando elétron. Esse elétrons são utilizados para 
reduzir NADP →→→→ NADPH.
Fotossistema II:Fotossistema II:
A luz é absorvida pelas moléculas de clorofila “b” que 
também se agitam liberando elétron. Esse elétrons são 
transportados para o Fotossistema I gerando ATP.
O Fotossistema II recupera os elétrons das moléculas de 
água pela oxidação, resultando na produção de oxigênio.
Clorofila aClorofila a
Absorve azul curto (420 a 430 nm) 
e vermelho longo (> 700 nm)
Clorofila bClorofila b
Absorve azul longo (470 a 490 nm) 
e vermelho curto (640 a 680 nm)
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2. Fase enzimática
- ocorre a redução do CO2 a glicose.
- o ATP e o NADPH produzidos na fase fotoquímica 
servem como fonte de energia para que ocorra a 
redução.
- fase que ocorre no estroma.
RespiraRespiraRespiraRespiraRespiraRespiraRespiraRespiraçççççççção anaerão anaerão anaerão anaerão anaerão anaerão anaerão anaeróóóóóóóóbicabicabicabicabicabicabicabica
Classe de oxidações biológicas na qual o aceptor final de 
elétrons é uma substância inorgânica diferente do 
oxigênio.
O aceptor final de elétrons pode ser: nitrato (NO3-), sulfato 
(SO4-) e o carbonato (CO32-).
Rendimento energético inferior que a respiração aeróbica.
� Carboidratos
�� Lipídios
�� Proteínas
Equação geral:
glicose (mais utilizada)
sacarose
frutose
lactose
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O 
Substratos da respiração Nitrato:Nitrato:
C6H12O6 + 12 NO3- 6 CO2 + 6 H2O + 12 NO2-
O produto da reação é o nitrito que por ser tóxico deve 
sofrer oxidação a gases não tóxicos (processo de 
desnitrificação, realizado pelas bactérias Pseudomonas).
NO3- → NO2- → N2O → N2
Gás nitrogênio: constitui o principal 
reservatório de nitrogênio na Terra.
Íon nitrato Íon nitrito Óxido nitroso
nitrito redutaseNitrato
O nitrato é o aceptor final de elétrons.
Sulfato:Sulfato:
2 C3H5O3 + SO4- + 4 H+ 2 C2H3O2- + CO2 + S2 + 2 H2O
Realizado por bactérias do gênero Desulfovibrio, 
Desulfobacterales e Syntrophbacterales quando oxidam 
substratos orgânicos reduzidos.
Sulfato Sulfeto
O sulfato é o aceptor final de elétrons.
Parte deste é fixado na forma de 
rochas e sedimentos.
Lactato
Metano:Metano:
Importância: mineralização de 5 a 10% de toda a matéria 
orgânica disponível na terra. 
Realizado pelas bactérias metanogênicas que formam 
metano pela degradação de compostos orgânicos.
BiodigestoresBiodigestores Biogás (combustível)
75% metano e 25% CO2
Exemplo da utilização do metano:
2 CH3-CH2-OH + 2 CO2 2 CH3-COOH + CH4
O dióxido de carbono é o aceptor final de elétrons.
Acetato Metano
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Biodigestor A respiração anaeróbica não significa fermentação!
- tipo de mecanismo anaeróbico que não envolve cadeia 
respiratória e transporte de elétrons.
- processo de obtenção de energia na qual a glicose é
degradada em moléculas mais simples.
- produtos da fermentação depende do tipo de organismo 
que a realiza, podendo ser:
FermentaFermentaçção:ão:
Ácido acético (vinagre)Bactérias (Ex: Acetobacter)Acética
Ácido butírico e acetonaBactérias (Ex: Clostriduim)Aceto-butírica
EtanolLeveduras e raras bactérias (Ex: Saccaharomyces)Alcoólica
Ácido láticoBactérias (Ex: Streptococus e Lactobacillus) e 
alguns fungosLática
Produto formadoQuem realizaTipo
Fermentação
Respiração anaeróbica
Aceptor final (No3-, SO4- e CO32-)
RespiraRespiraRespiraRespiraRespiraRespiraRespiraRespiraçççççççção aerão aerão aerão aerão aerão aerão aerão aeróóóóóóóóbicabicabicabicabicabicabicabica
Sequência extensa de reações de oxidação, com função 
de receber elétrons de compostos reduzidos transferindo-
os para o aceptor final de elétrons que é o oxigênio.
Substratos utilizados na respiração:
� Carboidratos: glicose, sacarose, frutose e lactose.
�� Lipídios
�� Proteínas
Reações podem ser divididas em três fases:
- Glicólise.
- Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico).
- Cadeia respiratória (cadeia de transporte de elétrons).
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O 
Equação geral: As fases da respiração aeróbica ocorre nas mitocôndrias.
Célula eucariótica
Mitocôndria
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1. Glicólise
- quebra da molécula de glicose em duas moléculas de 
ácido pirúvico. 
- são consumidas duas moléculas de ATP e 
reconstituídas quatro delas. 
- ocorre redução NAD → NADH2.
ATP
ATP
2 ATP
consome
produz
2 NADH2
produz
2 ATP
Formou: 4 ATP
Consumiu: 2 ATP
Saldo: 2 ATP2 NADH2
Degradada pelas 
enzimas: sintase da 
sacarose e a invertase
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2. Ciclo de Krebs
- o ácido pirúvico proveniente da glicólise é convertido em 
acetil-coenzimaA (Acetil-CoA) perdendo uma molécula 
de hidrogênio e liberando CO2.
- o Acetil-CoA combina com um composto de quatro 
carbonos (ácido oxalacético), formando ácido cítrico(seis carbonos) que penetra no ciclo de Krebs.
- ocorre várias descarboxilações e desidrogenações até a 
formação do ácido oxalacético.
Ciclo de Krebs
Saldo:
3 NADH
1 FADH2
1 ATP
2 CO2
Coenzima A 
(CoA)
3. Cadeia respiratória
- os hidrogênios combinam-se com o oxigênio do meio 
formando água e liberando energia para sintetizar ATP.
NADH 3 ATP
FADH2 2 ATP
- ocorre oxidação de NADH e FADH2.
Oxigênio
NADH
FADH2 H+
H+
H+
H+
água
ATP
ATP
ATP
BalanBalançço energo energéético da respiratico da respiraçção aerão aeróóbicabica
2 ATP
2 x (2 ATP)
2 x (9 ATP)
2 x (3 ATP)
2 ATP
2 x (3 ATP)
2 ATP
4 ATP
18 ATP
2 x (1 ATP)
2 x (1 FAD)
2 x (3 NADH)
Ciclo de Krebs
6 ATP2 x (1 NADH)Ácido pirúvico a Acetil-CoA
2 ATP
6 ATP
2 ATP
2 NADH
Glicólise
Total: 38 ATP
6
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Kr
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Fonte: http://www.ufjf.br/ppgpmi/files/2010/04/vaniaaa.pdf