Teórica-4

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Metabolismo Energético 
Fernanda Fraga Campos 
Diamantina, 2014. 
E luminosa 
Fototróficos Litotróficos Quimiotróficos 
E Compostos 
Inorgânicos 
(Fe+2, NO2
-, H2)‏ 
E Compostos 
Orgânicos 
(Glicose)‏ 
Biossíntese de 
Macromoléculas 
Montagem de 
Estruturas 
Divisão 
Celular 
Operar os mecanismos de 
transporte, armazenamento de 
nutrientes e excreção de produtos 
de escória. 
Mobilidade: atividade do flagelo 
Energia celular 
REAÇÕES CATABÓLICAS E ANABÓLICAS 
Metabolismo – Soma de todas as reações químicas dentro de um 
organismo vivo. 
Catabolismo – Quebra de compostos orgânicos complexos em compostos 
mais simples. 
 
São reações de hidrólise e são exergônicas (produzem energia). 
Ex: quebra de açúcares em CO2 e H2O. 
 
Anabolismo – Construção de moléculas orgânicas complexas a partir de 
moléculas mais simples. 
 
São reações de síntese por desidratação e são endergônicas (requerem 
energia). 
Ex: Formação de proteínas a partir de aminoácidos 
Liberam Energia 
Requerem Energia 
PRODUÇÃO DE ENERGIA 
• Oxidação é a remoção de e- de um átomo ou molécula, (em geral 
acompanhada da perda de H+) . 
• Redução é quando a molécula ganha um ou mais e- (ou H+). 
 
 
 
Cada vez que um 
substrato é oxidado, um 
outro é simultaneamente 
reduzido. 
 
• Fosforilação em nível de substrato – Gera energia através da 
Fermentação. 
 
• Fosforilação oxidativa – Gera energia através da Respiração. 
 
• Fotofosforilação 
GERAÇÃO DE ATP POR MICRORGANISMOS 
Fosforilação = adição de um grupo fosfato a um composto 
FOSFORILAÇÃO EM NÍVEL DE SUBSTRATO 
ATP é sintetizado durante as 
etapas do CATABOLISMO de 
um composto orgânico. 
Grupo fosfato de um 
composto químico é 
removido e transferido 
diretamente 
ao ADP para produzir ATP 
Na fermentação o ATP é produzido pela fosforilação 
em nível de substrato. 
Ex: 
Glicose 
• Membrana citoplasmática de procariotos; 
• Membrana mitocondrial de eucariotos; 
• Transferência de elétrons entre os carreadores libera energia; 
• Elétrons passam pela cadeia e a energia é liberada 
gradualmente. 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
FOTOFOSFORILAÇÃO 
• Ocorre somente em células fotossintéticas – clorofilas. 
• Ocorre nos tilacóides no citoplasma ou nos cloroplastos, devido a 
presença de clorofila. Cianobactérias, algas, plantas. 
• Ocorre a conversão de energia luminosa a energia química 
(Fotossíntese). 
• Existe uma cadeia de transporte de elétrons envolvida. 
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE 
ENERGIA 
• Quebra das moléculas de carboidrato para produzir energia 
 Os microrganismos produzem energia a partir da glicose através 
de: 
 
 
 
• Respiração aeróbica ou anaeróbica 
 
• Oxidação da glicose 
• Glicólise 
• Pentose-Fosfato (produz 1 ATP) – Bacillus subtilis, E. coli, 
Enterococcus faecalis, Leuconostoc mesenteroides. 
• Entner-Doudoroff (2 NADPH e 1 ATP) as bactérias metabolizam 
glicose sem a glicólise – Rhizobium, Pseudomonas e 
Agrobacterium. 
 
Glicose 
Respiração 
celular 
Fermentação 
GLICÓLISE - Embden-Meyerhof 
 
• Degradação da glicose (C6 H12 O6) em duas moléculas 
menores, com três átomos de carbono, o ácido pirúvico (C3 
H6O3). 
 
• Funciona na presença ou ausência de O2. 
 
• NAD+ é reduzido a NADH – há produção de 2 ATP. 
 
• É encontrada nos maiores grupos de microrganismos 
 
GLICÓLISE - Embden-Meyerhoff 
1. Duas moléculas de ATP são 
utilizadas; 
 
2. A glicose é fosforilada; 
 
3. A glicose 6-fosfato é 
rearranjada pra formar frutose 
6-fosfato; 
 
4. Outro fosfato é utilizado para 
formar frutose 1,6-difosfato; 
 
5. Uma enzima cliva o açúcar em 
Dihidroxicetona e Gliceraldeído 
3-fosfato. 
Estágio preparatório 
GLICÓLISE - Embden-Meyerhoff 
Estágio de conservação de 
energia 
6. A próxima enzima cuja a 
coenzima é o NAD+ converte 
cada GP em outro composto 
ácido 1,3-difosfoglicérico. 
 
7. O fosfato é transferido ao ADP, 
como são duas moléculas, 
formam-se 2 ATP; 
 
8. Pela perda de uma molécula de 
água forma-se o 
fosfoenolpirúvico de alta 
energia; 
 
9. O fosfato de alta energia é 
transferido ao ADP formando 2 
ATP. 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
Aeróbica – aceptor final O2 . 
 
Respiração Aeróbica 
Ciclo de Krebs 
1. Ácido pirúvico perde CO2 e torna-se 
um composto de 2 carbonos – 
descarboxilação; 
2. Composto de 2 carbonos – grupo 
acetil liga-se a coenzima A; 
3. O ácido pirúvico é oxidado e NAD+ é 
reduzido NADH; 
• CoA desliga-se do grupo acetil. A 
partir do grupo acetil forma o Acítrico; 
 
• O ácido isocítrico (rearranjo) é 
descarboxilado à ácido α-
cetoglutárico; 
 
• Ocorre uma nova descarboxilação; 
 
• CoA é adicionada ao ciclo formando 
succinil CoA; 
 
• ATP é formado pela fosforilação em 
nível de substrato formando ácido 
succinico; 
 
• Na etapa 6 uma oxidação gera 
FADH2; 
• Na etapa 8 NAD é reduzido a NADH 
convertendo ácido málico a 
oxalacético. 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA –Ciclo de Krebs 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA – Cadeia de 
Transporte de Elétrons 
• Sequência de oxidação-redução; 
• Oxidação final irreversível; 
• Contém três classes de moléculas transportadoras: 
• Flavoproteínas – coenzima flavina mononucleotídeo (FMN) 
• Citocromos – proteínas que existem na forma reduzida e 
oxidada (transferem elétrons). 
• Coenzima Q – transportadoras. 
 
• A transferência de energia ocorre com NADH ou FADH2 do 
ciclo de krebs. 
 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA – Cadeia de 
Transporte de Elétrons 
Ocorre o acúmulo de prótons de um lado da 
membrana quimiosmose. 
FORÇA PRÓTON-MOTIVA 
1. Transporte de prótons através da membrana pelos transportadores – 
bomba de prótons. 
 
2. A membrana fosfolipídica é impermeável a prótons. Forma-se um 
gradiente de prótons chamada força próton motiva. 
 
3. Os prótons entram para o meio intracelular por meio de proteínas que 
contém a enzima ATP sintase. 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA - resumo 
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA 
Anaeróbica – aceptor final molécula 
inorgânica (NO3
- , N2,
 SO4
2-) 
• Pseudomonas e Bacillus – utilizam nitrato NO3
- que é reduzido a 
nitrito NO2
-. 
 
• Desulfovibrio – utilizam sulfato SO4
2- para formar sulfeto de 
hidrogênio (H2S). 
 
• Nitrato e Sulfato são essenciais para os ciclos do nitrogênio e 
enxofre. 
 
• A quantidade de ATP gerada é menor do que na respiração aeróbica 
somente uma parte do ciclo 
de krebs funciona em 
anaerobiose 
Anaeróbios crescem 
lentamente. 
FERMENTAÇÃO 
1. Libera energia de açúcares ou moléculas orgânicas. Ex: 
aminoácidos. 
2. Não requer oxigênio; 
3. Não requer o uso do Ciclo de Krebs ou Cadeia de Transporte de 
Elétrons; 
4. Utiliza uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons. 
5. Produz pequenas quantidades de ATP. Uma ou duas moléculas 
de ATP. 
 
PRODUTOS DA FERMENTAÇÃO 
Fonte de Energia 
 
 
 
 
 
DIVERSIDADE METABÓLICA ENTRE 
OS ORGANISMOS 
Fototróficos 
Quimiotróficos 
Luz 
 
Dependem de reações de oxidação-redução 
(compostos orgânicos ou inorgânicos). 
Fonte de Carbono 
 
 
 
 
 
Autotróficos 
Heterotróficos 
Nutrição própria (utilizam CO2). 
 
Nutrição depende de outros (requerem 
carbono orgânico) 
CLASSIFICAÇÃO METABÓLICA DOS 
ORGANISMOS