METABOLISMO MICROBIANO

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METABOLISMO MICROBIANO 
PRODUÇÃO DE ENERGIA 
Grego: metabole = transformação 
 
TODAS AS REAÇÕES QUÍMICAS 
EM UM ORGANISMO VIVO 
 
-Avaliar a diversidade e versatilidade bioquímica 
-Papel dos micro-organismos na natureza 
(Reciclagem da matéria) 
-Explorar os micro-organismos economicamente 
-Cultivo, crescimento e controle dos micro-
organismos 
-Controle dos processos de deterioração de 
materiais 
Importância do Metabolismo 
METABOLISMO 
 
Catabolismo e Anabolismo 
 
Degradação/exergônicas 
 
Síntese/endergônicas 
 
 
 
Fonte: https://www.google.com.br/search 
 
Fonte: https://www.google.com.br/search 
ENERGIA DA CÉLULA 
-Biossíntese das partes estruturais da célula, tais 
como paredes celulares, membrana ou apêndices 
externos; 
 
-Síntese de enzimas, ácidos nucleicos, 
polissacarídeos, fosfolipídeos e outros componentes 
químicos da célula; 
 
-Reparo de danos e manutenção da célula em boas 
condições; 
 
-Crescimento e multiplicação; mobilidade 
 
-Armazenamento de nutrientes e excreção de 
metabólitos tóxicos; 
 
 
Acoplamento entre catabolismo e 
anabolismo: molécula de ATP 
O ATP estoca a energia produzida por 
reações catabólicas e a libera mais tarde 
para as anabólicas e outras funções 
celulares 
GERAÇÃO DE ATP 
 
1 FOSFORILAÇÃO EM NÍVEL DE 
SUBSTRATO 
 
 P de alta energia é diretamente 
transferido de um composto fosforilado 
(substrato) a ADP. 
 
2 Fosforilação Oxidativa 
 
Os elétrons são transferidos do 
composto orgânico para um grupo de 
carreadores de elétrons (NAD+, FAD+). 
 
Depois são transferidos através de 
diferentes carreadores até a molécula de 
O2 ou outras moléculas inorgânicas 
 
A sequência de carreadores de elétrons 
é denominada de “Cadeia de transporte 
de elétrons”. Ocorre na membrana 
plasmática de procariontes. 
 
Carreadores de elétrons 
NAD+ Nicotinamida- Adenina 
Dinucleotídeo 
 
Coenzima - absorção de átomos de 
hidrogênio removidos do substrato ––
NADH ou NADH2, contém energia, que 
pode ser utilizada para gerar ATP em 
reações posteriores. 
 
FAD (Flavina Adenina Dinucleotídeo) 
forma reduzida FADH2 
3. Fotofosforilação: 
 
Ocorre somente em células 
fotossintéticas que contém pigmentos 
que absorvem luz, como clorofilas. 
 
As molécula orgânicas (açúcares) são 
sintetizados com a energia da luz a partir 
de CO2 e água. 
 
 
VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO 
DE ENERGIA 
 
1. METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
 
A maioria dos microrganismos oxida 
carboidratos como fonte primária de energia 
 
A glicose é a fonte mais comum de energia de 
carboidrato utilizada pelas células 
Produção de energia a partir da glicose: 
 
RESPIRAÇÃO CELULAR e FERMENTAÇÃO 
 
Ambos os processos iniciam com o mesmo 
primeiro passo 
 
GLICÓLISE (Via Embden-Meyerhof 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
• processo de geração de ATP no qual 
moléculas são oxidadas e o aceptor final 
de elétrons é, na maioria dos casos, uma 
molécula inorgânica. 
• AERÓBIA.– O2 é o aceptor final de 
elétrons 
• ANAERÓBIA .– não utiliza O2, e o 
aceptor final de elétrons é outra molécula 
inorgânica ou raramente orgânica. 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA 
 
 
 
O NAD+ é reduzido a NADH, e há produção 
conjunta de duas moléculas de ATP pela 
fosforilação em nível de substrato 
2 ATP são utilizados– 4 ATP são formados– ganho de 
2 ATP 
Ciclo de Krebs: ciclo do ácido cítrico. 
 
Conjunto de reações bioquímicas em que 
grande quantidade da energia potencial 
armazenada no acetil Coenzima A é 
liberada passo a passo. 
 
Nesse ciclo uma série de oxidações e 
reduções transfere a energia potencial em 
forma de elétrons para coenzimas 
transportadoras de elétrons (NAD) e FAD 
 
Os derivados do ácido pirúvico são oxidados 
e as coenzimas reduzidas 
 
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS 
Sequência de moléculas transportadoras que são 
capazes de oxidar e reduzir. Enquanto os elétrons 
são passados pela cadeia , há uma gradual 
liberação de energia que é utilizada para a gradual 
geração do ATP. 
 
Procariontes: A cadeia de transporte de elétrons está 
contida na membrana plasmática 
 
Eucariontes: Esta contida na membrana interna das 
mitocôndrias. 
MOLÉCULAS TRANSPORTADORAS DA CADEIA DE 
TRANSPORTE DE ELÉTRONS 
 
 
 
1. Flavoproteínas: Essas proteínas 
contém flavina (coenzima derivada da 
Riboflavina ou vitamina B2). Ex: FMN 
(flavina mononucleotídeo) 
2. Citocromos: Proteínas com um grupo 
contendo ferro (existem 
alternadamente de forma reduzida e 
oxidada). EX: cit b, cit c, cit a. 
3. Ubiquinonas ou coenzima Q: São 
pequenas transportadoras não 
protéicas 
CADA NADH produz 3 ATP e cada FADH2 
fornece 2 ATP na CTE 
 
CTE Então 10 NADH = 30 ATP 
 2 FADH2 = 4 ATP 
 
CICLO DE KREBS = 2 GTP = 2 ATP (NÍVEL 
SUBSTRATO) 
 
GLICÓLISE = 2ATP (NIVEL SUBSTRATO) 
TOTAL: 38 ATP 
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA 
Bactérias tais como: Pseudomonas e Bacillus 
podem utilizar o íon nitrato (NO-3) como 
aceptor final de elétrons. O íon nitrato é 
reduzido a íon nitrito (NO2
-), oxido nitroso 
(N2O) ou gás nitrogênio (N2). 
Desulfovibrio: utilizam sulfatos (SO4
2-) como 
aceptor final de elétrons para formar sulfeto 
de hidrogênio (H2S). 
Bactérias metanogênicas: utilizam carbonato 
(CO3
2-) para formar metano (CH4). 
A respiração anaeróbia é importante nos ciclos 
do nitrogênio e do enxofre que ocorrem na 
natureza. 
 
 
 
A quantidade de ATP gerada na 
respiração anaeróbica varia com o 
microrganismo e a via; 
• Devido a somente uma parte do ciclo 
de Krebs funcionar sob condições 
anaeróbicas, e desde que nem todos 
transportadores participam da cadeia de 
transporte de elétrons, o rendimento de 
ATP não é tão alto quanto na respiração 
aeróbica; 
• Os anaeróbicos tendem a cresce mais 
lentamente que os aeróbicos. 
Rendimento: mais baixo que a respiração 
aeróbica, somente uma parte do Ciclo de 
Krebs funciona sob condições anaeróbias e 
nem todos os transportadores participam da 
cadeia. 
FERMENTAÇÃO 
• Libera energia de açúcares ou moléculas 
orgânicas (aminoácidos, ácidos orgânicos, 
purinas ou pirimidinas); 
• Não requer oxigênio 
• Não requer o uso do ciclo de Krebs ou uma 
cadeia de transporte de elétrons; 
• Utiliza uma molécula orgânica como aceptor 
final de elétrons; 
• Produz pequenas quantidades de ATP–– 
grande quantidade da energia original da 
glicose permanece nas ligações dos produtos 
orgânicos finais (álcool ou ácido lático) 
2. CATABOLISMODOS LIPÍDEOS 
Os microrganismos produzem enzimas 
Extracelulares chamadas lipases que 
degradam os lipídeos a partir de seus 
componentes ácido graxos e glicerol; 
• Cada componente é metabolizado 
separadamente; 
CATABOLISMO DOS LIPÍDEOS 
 
LIPÍDEOS (GORDURAS) 
 
 
 
 GLICEROL ÁCIDOS GRAXOS 
 
 
 
DIIDROXIACETONA FOSFATO 
 ACETILCoA 
GLICERALDEÍDO FOSFATO 
 
ÁCIDO PIRÚVICO CICLO DE KREBS 
 
ACETILCoA 
3.CATABOLISMO DE PROTEÍNAS 
 
• As proteínas são muito grandes para 
atravessarem as membranas plasmáticas; 
• Os microrganismos produzem proteases e 
peptidases extracelulares, enzimas quebram 
Proteínasem aminoácidos–– atravessam 
membranas; 
• Antes que os aminoácidos possam ser 
catabolizados, eles devem ser 
enzimaticamente convertidos a substâncias 
que possam entrar no Ciclo deKrebs.