Metabolismo Microbiana

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Microbiologia
- 21/10/2013 -
Metabolismo Microbiano
Matéria do Wendel = Muuuita chance de cair
Obtenção de energia
Energia livre é a energia disponível para realizar trabalho útil. 
Quimiotrofia é a obtenção de energia a partir de compostos químicos, se divide em Quimiorganotróficos e Quimilitotróficos. 
× Quimiorganotróficos é a obtenção a partir de compostos orgânicos, podendo ser de maneira aeróbica ou anaeróbia.
 - Aeróbia: Os fungos pela respiração aeróbia.
 - Anaeróbia: Respiração anaeróbica e fermentação (Não há cadeia transportadora de elétrons)
× Quimilitotróficos é a obtenção de energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos, sendo o receptor desses elétrons são quase sabe O2.
- Respiração Aeróbica
- Respiração Anaeróbica (Maioria)
Fototrofia é a obtenção de energia a partir da luz solar.
× Oxigênica: Há a utilização da água como fonte de elétrons liberando O2. 
Exemplo: Algas e cianobactérias. 
× Anoxigênica: A água não é usada como uma fonte de elétrons não havendo, portanto produção de oxigênio. Os doadores de elétrons são outros compostos inorgânicos reduzidos como H2S e H2.
 Exemplo: Chromatium e Rhodobacter.
Produção de ATP
Fosforilação a nível de substrato (Quimiotrofia)
Durante as reações metabólicas na via Glicolítica alguns metabólicos (substrato) apresentam um grande potencial para transferir grupamento fosfato produzindo ATP.
Fosforilação Oxidativa (Quimiotrofia)
Depende da formação de um gradiente eletroquímico, sendo dependente de reações de oxirredução que liberam elétrons que ao passarem pela enzima ATPsintase geram ATP. Exemplo: Bactérias (membrana plasmática)
 NADH + H+ (forma reduzida) → NAD+ (forma oxidada)
Fotofosforilação (Fototrofia)
× Fotossíntese anoxigênica- fluxo de elétrons acíclico. O elétron
só passa pelo complexo funcional PII.
× Fotossíntese oxigênica- fluxo cíclico de elétrons. A luz do sol bate nas clorofilas excitando-as fazendo com que liberem um elétron, com isso elas vão passando os elétrons umas as outras pelo movimento de ressonância até o centro de reação. De lá ele entra nos complexos funcionais PII e PI passando pela ATPsintase formando ATP. Exemplo: Fotossíntese.
Respiração Aeróbicas em Quimiorganotróficos 
Oxidação do substrato: 
× Glicólise: Oxidação parcial do composto Glicose até piruvato. Saldo 2 ATP.
 - Equação Geral: 1 Glicose + 2 ATP+ 2 NAD+
 ↓
 2 Ácidos Pirúvicos+ 4 ATP + 2 NADH+H+
× Entener Doudroff: A via de entender Doudroff é uma via alternativa da glicólise especifica de microorganismos, sendo exclusiva de bactérias Gram-negativas aeróbicas e microorganismos com ausência da enzima fosfofrutoquinase. Nessa via há a utilização de Gluconato e a produção de 2 mols de ATP e gasto de 1 mol de ATP, tendo o saldo de apenas 1 mol de ATP.
Exemplo: Pseudomonas. 
× Pentose fosfato: É a via da conversão de açúcares de 6C para 5 e 7C, sendo importante para a síntese de nucleotídeos, aminoácidos aromáticos e lipopolissacarídeos. É uma fonte de NADPH que é importante paras reduções das reações de biossíntese.
× Ciclo de Krebs: O acetil-CoA é oxidado a CO2 e em certas bactérias o ciclo de Krebs encontra duas reações adicionais, pois o Ciclo do Glioxilato acrescenta duas enzimas ausentes em alguns organismos a Isocitrato Liase e a Malato Sintase.
× Fluxo de e- na cadeia transportadora de elétrons
Respiração anaeróbia em Quimiorganotróficos
Cadeia transportadora de elétrons
× Translocação de Prótons
× Desnitrificação: É a principal via de formação de N2 que são liberados no ambiente.
Fermentação em Quimiorganotróficos
Um composto orgânico produzido por ele mesmo é utilizado como aceptor final de elétrons. 
Fermentação lática: A bactéria produz ácido lático para resolver o problema redox e manter o balanço além de recuperar a coenzima NAD+.
Fermentação Alcoólica: Mais comum com leveduras para a produção de vinho e outras bebidas destiladas. Os ATPs liberados são aqueles produzidos em nível de substrato, ela pode ser uma via alternativa em anaerobiose
Quanto maior o potencial de oxirredução maior a energia liberada.
 ↑ ΔE0 = ↑Energia liberada
Utilização de energia
Motilidade
× Procariotos: Força próton motora
× Eucariotos: ATP
Transporte de nutrientes 
× ATP
× Força Próton Motora
× Ligações de Alta Energia
Biossíntese 
× Monômeros a partir dos 12 percursores da via metabólica central.
×Polímeros, síntese de peptídeoglicanos.
As vias metabólicas centrais (Glicólise, Via das Pentoses e Ciclo de Krebs) fornecem elétrons e o carbono para a biossíntese das macromoléculas que compõe a célula microbiana.
Vias anfibólicas combinam reações de catabolismo (geração de energia) e anabolismo (geração de matéria) para gerar basicamente 12 moléculas principais que precisam ser metabolizadas para o crescimento natural da bactéria. São elas:
× Glicose-6- Fosfato
× Frutose-6-fosfato
× Triose-3-Fosfato
× 3-Fosfo-Flicerato
× Fosfoenolpiruvato
×Piruvato
×Acetil-CoA
×Oxaloacetato
×α-Ceto-Glutarato
× Succinil-CoA
×Ribulose-5-Fosfato
×Eritrose-4-Fosfato
Reações Anapleróticas: São reações de preenchimento. No ciclo de Krebs vários intermediários podem ser usados para biossíntese de outras moléculas, a forma de estabecer níveis destes compostos para que o ciclo continuie é através das reações anapleróticas. Elas servem, por exemplo, para a produção e abastecimento de oxaloacetato, dando continuidade a ciclos importantes de energia como o Ciclo de Krebs. Pode ocorrer utilização de açúcar como fonte de carbono para abastecimento do TCA ou utilização de ácidos orgânicos ou aminoácidos para abastecimento do TCA e da EMP.
Piruvato + ATP + CO2 → Oxaloacetato + ADP + Pi
 enzima piruvato carboxilase
PEP (Fosfoenolpiruvato) + CO2 → Oxaloacetato + Pi
 Enzima PEP carboxilase
Crescimento microbiano: 
Pode ocorrer a partir de diferentes componentes de carbono.
× Quando a partir de compostos de 2 carbonos como o Acetato ou Etanol ocorre a via do Glioxilato. Os 12 precursores são formados para a biossíntese de monômeros.
× Quando a partir de compostos de 3 carbonos como Lactato e piruvato é necessária a formação de fosfoenolpiruvato (PEP) a partir do piruvato para reverter o segundo passo irreversível da glicólise. As 12 moléculas precursoras são formadas. 
× Quando a partir de compostos de 4 carbonos como Succinato e Malato, o oxaloacetato é descarboxilado formando fosfoenolpiruvato.
Assimilação de Nitrogênio
O N2 e o NO3 é fixado e convertido em amônia formando Glutamato e depois Glutamina. A fixação de N2 se da apenas quando há ausência de amônia no meio pois ela é altamente custosa para o microorganismo pois exige uma temperatura e pressão elevada. Apesar disso o processo de fixação de nitrogênio gasoso pelos microrganismos é responsável por todo nitrogênio naturalmente encontrado na terra. Essa reação é feita pela Nitrogenase cuja síntese é reprimida na presença de amônia. 
½N2+ 4e- + 4 H++ 8 ATP → NH3+ ½ H2+8ADP + Pi
Biossíntese do Peptídeoglicano (Capeta de Prova)
São produzidos no citoplasma e carreados pelos Bactoprenol que são lipídios carreadores até a parede celular.
Utilização de Energia para transporte de nutrientes
× Transporte Simples: Promovido pela energia próton motiva. 
× Translocação em Grupo: Modificação química da substancia transportada, promovida pelo fosfoeneolpiruvato. 
× Sistema ABC: Proteínas periplásticas de ligação estão envolvidas pois ajudam no transporte da substancia pela membrana pela proteína integral, esse transporte é promovido pelo ATP. 
Utilização de Energia para Motilidade
Força Próton motora que se da pela passagem de prótons pelas proteínas Mot.