Metabolismo Microbiano

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08/01/2013 
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Universidade Federal Rural do Semi-Árido 
Microbiologia Geral - ANI0335 
Raphaela V .G. Barreto 
(a) Meio para pesquisa de fermentação de manitol não inoculado; (b) Staphylococcus epidermidis utilizando 
proteína para o crescimento, mas não carboidratos. Esse micro-organismo é descrito como manitol -. (c) 
Staphylococcus aureus produz ácido, mas não gás. Esta espécie é manitol +. (d) Escherichia coli é também manitol + 
e produz ácido e gás a partir de manitol. O gás encontra-se aprisionado no tubo de Durham invertido. Metabolismo microbiano - 08/01/2013 
Profa. Raphaela Barreto 
IMPORTÂNCIA DO METABOLISMO 
• Avaliar a diversidade e versatilidade bioquímica 
• Relação dos micro-organismos e doenças 
• Papel dos micro-organismos na natureza 
• Exploração econômica dos micro-organismos 
• Cultivo, crescimento e controle dos micro-organismos 
• Desenvolvimento de métodos moleculares para 
diagnóstico e controle dos micro-organismos 
• Controle dos processos de deterioração de materiais 
• Reciclagem da matéria 
 
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REAÇÕES CATABÓLICAS E ANABÓLICAS 
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REAÇÕES CATABÓLICAS E ANABÓLICAS 
 Exemplo de catabolismo: 
 Quebra de açúcares formando água e CO2; 
 
 Exemplos de anabolismo: 
 Consomem mais energia do que produzem: 
Formação de proteínas; 
Formação de polissacarídeos 
 Reações catabólicas = degradativas 
Reações anabólicas = biossintéticas 
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ACOPLAMENTO ENTRE CATABOLISMO E 
ANABOLISMO: MOLÉCULA DE ATP 
O ATP estoca a energia produzida por reações 
catabólicas e a libera mais tarde para outras atividades 
celulares. 
 
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UTILIZAÇÃO DE ENERGIA 
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REQUERIMENTOS DE ENERGIA: 
 
 Síntese dos componentes celulares: parede, membrana, etc. 
 Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, 
fosfolipídios 
 Reparos e manutenção da célula 
 Crescimento e multiplicação 
 Acumulação de nutrientes e excreção de produtos indesejáveis 
 Motilidade 
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FONTES DE ENERGIA 
Para a maioria dos micro-organismos a energia é 
retirada de moléculas químicas (nutrientes, 
substratos) 
 
Para outros a energia é proveniente da luz. 
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QUIMIOTRÓFICOS 
(utilizam substâncias 
químicas como fonte de energia) 
 
Quimioautotróficos 
C= CO2 
 
 
Quimioheterotróficos 
C=orgânico 
 
A MAIORIA DOS MICRO-ORGANISMOS 
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PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA 
Quimiorganotróficos (quimioheterotróficos) 
 substâncias orgânicas: 
 Streptococcus lactis 
 glicose ácido lático + energia 
 
Quimiolitotróficos (quimioautotróficos) 
o substâncias inorgânicas: 
 Nitrosomonas europaea 
 Amônia + CO2 nitrito + energia 
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 Fototróficos 
 
 Anabaena cylindrica (cianobactéria) 
 Luz energia 
 
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IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA DAS ENZIMAS 
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INTERAÇÃO ENZIMA-SUBSTRATO 
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FATORES QUE INFLUENCIAM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
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INIBIÇÃO COMPETITIVA 
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MODO DE AÇÃO DOS INIBIDORES COMPETITIVOS 
Ocupam o sítio ativo da enzima e competem com o 
substrato normal pelo sítio ativo – formas semelhantes. 
 
 Exemplo: PABA e sulfonilamida 
 
Nos IC o produto não é formado. A ligação a enzima 
pode ser reversível. 
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 Interagem com outra parte da enzima (sítio alostérico); 
 Pode ser reversível 
 Exemplo: Fluoreto e cianeto – venenos de enzima 
MODO DE AÇÃO DOS INIBIDORES NÃO-COMPETITIVOS 
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INIBIÇÃO POR RETRO-ALIMENTAÇÃO 
Realizado por inibidores alostéricos; 
 
 Impede a formação de substâncias de forma 
desnecessária; 
 
Geralmente atua na primeira enzima em uma via 
metabólica. 
 
Exemplo: Produção de isoleucina por E. coli. 
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PRODUÇÃO DE ATP PELOS MICRORGANISMOS 
Mecanismos: 
 
 Fosforilação em nível de substrato 
 
 Fosforilação oxidativa 
 
 Fotofosforilação 
 
Fosforilação é a adição de um grupo fosfato (PO4) a outra molécula 
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FOSFORILAÇÃO 
 Fosforilação a nível de substrato: composto fosforilado transfere um 
fosfato para ADP gerando ATP. 
 Ocorre no citoplasma. 
 
 Fosforilação Oxidativa: Os elétrons são transferidos do composto 
orgânico para um grupo de carreadores de elétrons (NAD+, FAD+). 
Depois são então passados através de diferentes carreadores até a 
molécula de O2 ou outras moléculas inorgânicas - “Cadeia de 
transporte de elétrons” 
 
Organelas: membrana plasmática (procariotos) 
 membrana mitocondrial (eucariotos) 
 
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FOSFORILAÇÃO EM NÍVEL DE SUBSTRATO 
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FOTOFOSFORILAÇÃO 
 Ocorre somente em células fotossintéticas, que contém 
pigmentos que absorvem luz. As moléculas orgânicas são 
sintetizadas com a energia da luz a partir de compostos de 
baixa energia (CO2 e H2O). 
 
 Passos: 
1. Conversão de energia luminosa em energia química (ATP 
e NADPH), 
2. Utilização de ATP e NADPH para sintetizar moléculas 
orgânicas. 
3. Uma cadeia de transporte de elétrons está envolvida. 
 
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GLICÓLISE - PRIMEIRA ETAPA DO CATABOLISMO 
 
 A maioria dos microrganismos utiliza essa via. 
 
 As enzimas da glicólise catalisam a quebra da glicose, um 
açúcar de seis carbonos, em dois açúcares de três carbonos. 
 
 Estes açúcares são então oxidados, liberando energia e seus 
átomos rearranjados para formar duas moléculas de ácido 
pirúvico. 
 
 A glicólise não requer oxigênio pode ocorrer tanto em 
condições aeróbica ou anaeróbica. 
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ALTERNATIVA A GLICÓLISE - VIA PENTOSE FOSFATO 
 
 Funciona simultaneamente com a glicólise e fornece condições 
para a quebra de açúcares de cinco carbonos (pentoses). 
 
 
 A via produz um ganho de somente 1 ATP por molécula de 
glicose oxidada. 
 
 Bactérias que utilizam a via: Bacillus subtillis, Escherichia coli, 
Leuconostoc mesenteroides e Enterococcus faecalis. 
 
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RESPIRAÇÃO 
 GLICÓLISE: é a oxidação da Glicose em ácido pirúvico com a 
produção de ATP e NADH contendo energia. 
 
 CICLO DE KREBS: é a oxidação do acetil (derivado do ácido 
pirúvico) em CO2 com a produção de algum ATP, NADH 
contendo energia e um outro transportador de elétrons 
reduzido (FADH2). 
 
 CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS:NADH e FADH2 são 
oxidados, entregando elétrons para uma cascata de reações 
redox. A maior quantidade de energia é gerada neste passo. 
 
 
 
 
 
 
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RESPIRAÇÃO AERÓBICA: CICLO DE KREBS 
 
Por cada molécula de Glicose, duas de ácido pirúvico 
são produzidas então: 
 
 Duas moléculas de H2O são liberadas, 
 Duas de NADH são produzidas, 
 Duas moléculas de acetil CoA são formadas 
 Dois ATP são produzidos. 
 
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CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS 
 Sistema de transporte de elétrons que consiste em uma 
sequência de moléculas transportadoras que são capazes de 
oxidar e reduzir. 
 
 A oxidação final é irreversível. 
 
 Procariotos: A cadeia de transporte de elétrons está contida 
na membrana plasmática. 
 
 Eucariotos: Está contida na membrana interna das 
mitocôndrias. 
 
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FERMENTAÇÃO 
 O produto da glicólise pode ser convertido a um composto 
orgânico na fermentação - Ácido láctico, etanol, ácido 
acético etc. 
 
 Não utiliza o ciclo de Krebs ou uma cadeia de 
transporte de elétrons. 
 
 
 
 
 
O rendimento de ATP é muito baixo 
(advém somente da glicólise). 
 
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FERMENTAÇÃO RESPIRAÇÃO 
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ETAPAS DA 
FERMENTAÇÃO 
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PRODUTOS DE FERMENTAÇÃO 
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RESPIRAÇÃO CELULAR: AERÓBICA E ANAERÓBICA 
 Processo de geração de ATP em que as moléculas são oxidadas e 
o aceptor final de elétrons é quase sempre uma molécula 
inorgânica. 
 
 Uma característica essencial é a ação de uma cadeia de 
transporte de elétrons. 
 
 Aeróbica: O aceptor final de elétrons é o O2. 
 
 Anaeróbica: O aceptor final de elétrons é uma molécula 
inorgânica diferente do O2 molecular ou raramente uma molécula 
inorgânica. 
 A respiração anaeróbia é de suma importância nos ciclos do 
nitrogênio e do enxofre que ocorrem na natureza. 
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