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METABOLISMO 
METABOLISMO 
 
 
Do grego metabole = mudança, transformação 
METABOLISMO 
Conjunto das reações bioquímicas que ocorrem dentro da célula 
Atividade: células requerem nutrientes cuja energia está armazenada 
nas ligações carbono-carbono de compostos orgânicos, bem como 
substâncias inorgânicas que agem como componentes-chave em 
todas as atividades metabólicas 
Catabolismo Anabolismo 
série de reações químicas relacionadas que permitem obter, 
armazenar e utilizar energia para realização 
 das funções celulares 
Anabolismo 
 
- Uso de energia na 
forma de trabalho 
(atividade celular) 
 
- Síntese de 
biomoléculas 
 
* Endergônica 
Catabolismo 
 
- Extração de energia 
 
- Simplificação das 
moléculas a 
compostos comuns 
 
* Exergônica 
http://academic.pgcc.edu/~kroberts/Lecture/Chapter%205/metabolism.html 
Série de etapas catalisadas por enzimas (vias metabólicas) 
Via anfibólica - serve tanto para processos catabólicos e anabólicos 
Formas de obtenção de energia 
Energia 
compostos orgânicos compostos inorgânicos 
luz DIVERSIDADE 
METABÓLICA!! 
Como classificá-los??? 
Grande diversidade metabólica 
Fonte de 
energia 
Fonte de 
elétrons 
Fonte de 
carbono 
Exemplos 
Luz Compostos inorgânicos 
H2O (para 
reduzir CO2) 
 
CO2 Microalgas; 
cianobactérias 
H2S; H2 
 
CO2 bactérias púrpuras 
sulfurosas 
Bactérias verdes 
sulfurosas 
 
Fotoautotróficos 
++++ as plantas 
não utilizam água na fotossíntese sim 
H2S, produzindo enxofre ao invés de O2. 
Fonte de energia Fonte de carbono Exemplos 
Luz Compostos orgânicos Bactérias verdes não 
sulfurosas; 
Bactérias púrpuras não 
sulfurosas 
Fotoheterotróficos 
Quimioautotróficos 
Fonte de energia Fonte de carbono Exemplos 
 Compostos 
inorgânicos: 
H2; NH3; NO2, H2S; 
Fe+2 
 Compostos inorgânicos: CO2
 
 
bactérias nitrificantes 
 
 Archaea (mais comuns) 
Quimioheterotróficos 
Fonte de energia Fonte de elétrons Fonte de carbono Exemplos 
 
 
 Compostos 
químicos: 
hidratos de 
carbono, glicose, 
lactose, sacarose, 
manitol, citrato, 
aminoácidos… 
 
 
 O2 
 
 
 
 
 
 
 
Sem O2 
Compostos 
orgânicos 
 
 
 
 
 
 
 . compostos 
orgânicos 
 
. NO3, SO4, Fe, S 
 
maioria dos Bacteria 
(todas as 
patogênicas) 
alguns Archaea 
protozoários; fungos, 
animais 
 
 
várias bactérias 
Streptococcus 
 
Clostridium, Archeas 
Bactérias 
desnitrificantes 
Escherichia coli 
 
+ de 1000 reações 
podem ocorrer 
ao mesmo tempo 
enzimas diferentes: 
 
catálise de + de 2000 
 reações conhecidas 
CATABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
 quebra de moléculas de carboidratos para produzir energia, sendo, 
portanto, de grande importância no metabolismo celular. 
A maioria dos microrganismos oxida carboidratos 
como sua fonte primária de energia celular. 
GLICOSE – fonte mais comum de carboidrato utilizada 
pelas células 
Também.... lipídios, proteínas...para produção de 
energia 
Metabolismo: a soma de catabolismo e anabolismo 
Moléculas 
maiores 
Moléculas 
menores Energia 
Metabolismo 
+ 
energia química é liberada das 
moléculas nutrientes e armazenada 
temporariamente, até a sua 
utilização, em 
um sistema de armazenamento de 
energia 
(ATP) 
= 
liberação de 
energia 
química 
endergônica 
degradação nutrientes/ 
substratos químicos 
síntese de 
constituintes 
celulares 
exergônica 
absorção de 
energia 
. Reações catabólicas envolvem transferência de elétrons, 
permitindo que a energia seja capturada em moléculas 
altamente energéticas no ATP. 
 
. A transferência de elétrons é diretamente relacionada a reações 
de oxidação e redução. 
 
perda ou 
remoção de elétrons 
ganho de elétrons 
. quando uma substância perde 
elétrons (oxidada) – energia 
é liberada 
Ex.: oxidação de moléculas orgânicas 
 
 . átomos de hidrogênio são removidos 
 . usados para reduzir o oxigênio e formar água: 
. outra substância deve receber 
elétrons ou melhor, 
 ser reduzida 
O - aceptor ou 
agente 
oxidante 
2H2 + O2 2H2O 
H – doador 
ou agente 
redutor 
Principais vias catabólicas 
 
 Organismos que utilizam compostos químicos como doadores de 
elétrons no metabolismo energético – apresentam dois mecanismos 
conhecidos para conservação de energia 
Resultado final Fermentação e Respiração 
Geração de ATP 
... além de outros 
produtos do 
catabolismo 
Fermentação e 
Respiração 
.... ATP para??? 
 
• síntese de componentes celulares: parede, membrana, etc. 
• síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, etc. 
• reparos e manutenção 
• crescimento e multiplicação 
• acumulação de nutrientes e excreção de produtos indesejáveis 
• motilidade 
Utilização 
de energia 
* Em termos de reações redox, diferem em: 
 
Fermentação: o processo redox ocorre na 
ausência de aceptores finais de elétrons 
Fermentação e Respiração 
Respiração: O2 molecular ou outro aceptor 
atua como aceptor terminal de elétrons. 
• Diferem também quanto ao 
mecanismo de síntese e 
rendimento final de energia (ATP) 
 
Processo de geração ou regeneraração de ATP pelas 
células é chamado de fosforilação: 
 
 
1. Fosforilação ao nível de Substrato 
 transferência de grupos fosfato de alta energia a 
partir de compostos orgânicos em ATP 
(ex. glicólise e ciclo de Krebs) 
 
2. Fosforilação oxidativa 
 ocorre através de uma série de reações redox que 
ocorrem durante a respiração, envolvendo 
aceptores finais de elétrons como o oxigênio (O2), 
nitrato (NO3
-), nitrito (NO2
-) e sulfato (SO4) 
(ex. respiração aeróbia e anaeróbia) 
 
3. Fotofosforilação 
 processo realizado por fotoautotróficos, envolve a 
construção de moléculas de ATP, utilizando a 
energia da luz para conduzir o processo de adicão 
de um grupo fosfato ao ADP. = ATP 
(ex. fotossíntese) 
Mecanismos de síntese de ATP 
 
AMBOS OS PROCESSOS USUALMENTE 
INICIAM COM O MESMO PRIMEIRO PASSO 
GLICÓLISE 
MAS SEGUEM VIAS SUBSEQUENTES 
DIFERENTES... 
FERMENTAÇÃO E RESPIRAÇÃO 
Ex. Ação enzimática em 
uma determinada etapa da 
glicólise 
GLICÓLISE 
. quebra de glicose  ácido pirúvico ou piruvato 
. todos os seres vivos (com 
exceção dos vírus) realizam, 
invariavelmente, a glicólise 
seja em condições de 
AEROBIOSE ou de 
ANAEROBIOSE, com as enzimas 
glicolíticas presentes no 
citoplasma. 
. via metabólica 
utilizada pela maioria 
dos organismos 
autotróficos e 
heterotróficos 
 
. ocorre no citoplasma 
das células 
Carreadores de elétrons 
Rendimento 
energético 
 
. produção de 2 
ATP/molécula de 
glicose 
 
 . 2 NADH 
duas moléculas de ATP 
são necessárias para 
converter a glicose a 
frutose 1,6-difosfato (ATP 
doa P nas duas 
fosforilações ) 
um total de 4 moléculas 
de ATP são produzidas 
por fosforilação à nível do 
substrato (P do composto 
é removido e adicionado 
ao ADP = ATP) 
Balanço energético 
 
. produção de 2 ATP/molécula de glicose 
 
 . 2 NADH 
duas moléculas de ATP são necessárias para 
converter a glicose a frutose 1,6-difosfato 
 (ATP doa P nas duas fosforilações ) 
um total de 4 moléculas de ATP são produzidas por 
fosforilação à nível do substrato (P do composto é 
removido e adicionado ao ADP = ATP) 
Redução do piruvato a alguns dos vários produtos de fermentação 
Redução do piruvato a alguns dos vários produtos de fermentação 
Fermentação da glicose 
Resultadofinal da glicólise corresponde ao 
consumo da glicose, com a síntese líquida de 2ATP 
e a formação de produtos da fermentação 
Para uma célula, o produto crucial é 
ATP, utilizado em uma série de 
reações que consomem energia 
Os produtos da fermentação são 
“meros” produtos de excreção?? 
Fermentação é mais que um simples processo 
de obtenção de energia...gera produtos 
naturais úteis aos seres humanos 
Esquema geral 
mostrando algumas das 
vias de degradação 
utilizadas pelos 
organismos para a 
quebra de nutrientes 
complexos 
Ambiente Doador de 
elétrons 
Receptor de 
elétrons 
Processo 
Aeróbio Composto 
orgânico 
oxigênio Oxidação aeróbia 
Metabolismo aeróbio 
 NH3 oxigênio Nitrificação 
 
Anaeróbio Composto 
orgânico 
NO3
- Desnitrificação 
 
 H2 e acetato SO4 
2- Redução de sulfato 
 
 H2 CO2 Metanogênico 
 
 Composto 
orgânico 
acetaldeído Fermentação alcoólica 
Fonte: Metcalf & Eddy (1991). 
 
Microrganismos metanogênicos hidrogenotróficos: 
4H2 + CO2  CH4 + 2 H2O 
Metabolismo Microbiano 
 FERMENTAÇÃO (Bioquímica) 
 
 Processo de degradação do substrato, efetuado pela célula 
microbiana a fim de produzir energia (ATP), que ocorre na ausência de 
oxigênio. 
 
 ¤ microrganismos anaeróbios 
 ¤ microrganismos anaeróbios facultativos 
 FERMENTAÇÃO (ponto de vista industrial) 
 
 Em termos industriais, a denominação fermentação é aceita 
para qualquer transformação intermediada por microrganismos, 
através de uma seqüência de reações bioquímicas.