Aula03 Bioenergetica bacteriana

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 É todo o processo químico que ocorre dentro da célula 
com função de manter o organismo vivo; 
 
 Esse processo ocorre sob duas formas: 
 
 
 
Catabolismo Anabolismo 
Síntese de produtos mais 
complexos e uso de energia 
Quebra do substrato e 
produção de energia 
 
 
 
Nutrientes para biossíntese 
Origem de energia: 
química ou luminosa 
Produtos residuais 
(produtos de 
fermentação, ácidos, 
álcools,Co2) 
Anabolismo (biossíntese) 
Energia 
Para 
motilidade, 
transporte de 
nutrientes 
Catabolismo 
Energia 
Para biossíntese 
Macromoléculas e outros 
componentes celulares 
 Os organismos podem ser: 
 
 Fotoautótrofos – 
 Fazem parte as bactérias fotossintéticas (cianobactérias) 
 
 Quimioautótrofos – 
 Usam compostos inorgâncios para obter energia (Sulfobolus) 
 
Fotoheterótrofos – 
 Podem usar a luz ou fontes orgânicas para obter energia 
 
Quimioheterótrofos - 
 Consumem moléculas orgânicas como fonte de C e energia 
 Os heterótrofos e autótrofos podem: 
Respiração Aeróbica 
Fermentação 
Respiração Anaeróbica 
Thiobacillus, Nitrobacter 
Fusobacterium ssp 
Lactobacillus acidophilus 
Fotossíntese Cianobacter 
 Em relação aos microrganismos aeróbicos, eles ainda 
podem ser divididos em: 
Respiração 
Aeróbica Aeróbios Estritos 
Microaerófilos 
Aeróbios 
Facultativos 
 As vias metabólicas são uma sequência de reações 
catalisadas enzimaticamente; 
 
 As enzimas são determinantes nas vias metabólicas; 
 
 
 
 
 
 Para que ocorra a quebra do substrato aleatoriamente é 
necessário uma elevada energia de ativação do substrato para 
ele se hidrolisar. 
Por que são necessárias enzimas nas vias metabólicas? 
Substrato 
Nível de energia final 
Reação com 
enzima 
Nível de energia inicial 
 
Energia de 
ativação 
com enzima 
 
Reação sem 
enzima 
Energia 
de 
ativação 
sem 
enzima 
Produtos 
Cofator 
(porção não protéica) 
ativador 
Coenzima 
Substrato 
Haloenzima 
(proteína completa), 
ativa 
Apoenzima 
(porção protéica) 
inativa 
 Cofatores importantes: 
 
 FAD; 
 NAD+; 
 NADP+; 
 Coenzima A 
 Os mecanismos de OxiRedução: 
 
 Oxidação é a remoção de elétrons; 
 Redução é o ganho de elétrons; 
 
 Reações oxiredução (REDOX) é uma reação onde 
ocorre tanto a perda quanto o ganho de elétrons 
 Redução 
Oxidação 
A oxidado B reduzido A B 
TORTORA et. Al., 2008 
 Os mecanismos de Geração de ATP: 
 
 Fosforilação em nível de substrato; 
 
 Fosforilação oxidativa; 
 
 Fotofosforilação. 
S +ADP = P + ATP 
 Vias metabóçicas de produção de energia: 
 
 Glicólise (Embden-Meyerhof); 
Vias alternativas: Via pentose fosfato; 
 Via Entner-Doudoroff; 
 
 Respiração celular: 
Respiração Aeróbia (Ciclo de Krebs + CTE + Quimiosmose); 
Respiração Anaeróbia; 
 
 Fermentação; 
Alcoólica; 
Ácido Lático; 
Ácido acético; 
 1ª etapa: 
 
Duas moléculas de 
ATP são utilizadas; 
 
 A glicose é 
dividida para formar 
2 moléculas de 
glicose-3-fosfato 
1o estágio 
 
Glicose 
 
Glicose 6-fosfato 
Frutose 6-fosfato 
Frutose 1,6-difosfato 
Gliceraldeído 3-fosfato 
(GP) 
Dihidroxiacetona fosfato 
(DHAP) 
 2ª etapa: 
Duas moléculas de 
glicose 3-fosfato são 
oxidados à duas 
moléculas de ácido 
pirúvico; 
 
 4 ATP são 
produzidos; 
 
 2 NADH são 
formados. 
Estágio 
de 
conserva
ção de 
energia 1,3-ácido 
difosfoglicérico 
3-ácido 
difosfoglicérico 
2-ácido 
difosfoglicérico 
ácido 
fosfoenolpirúvico 
(PEP) 
Ácido 
Pirúvico 
 Equação geral da glicólise: 
 
Glicose + 2 ATP + 2 ADP + 2 PO4
– + 2 NAD+ ácido pirúvico + 4 ATP + 
2 NADH + 2H+ 
 
 Formas alternativas para a Glicólise: 
 Via da pentose fosfato: usa pentoses e NADPH. 
 
 
 Via Entner-Doudoroff: 
 Produz NADPH e ATP; 
 
 Não envolve glicólises; 
 
Microrganismos: 
 Pseudomonas, Rhizobium, Agrobacterium 
 
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/viapentose_arquivos/image003.jpg&imgrefurl=http://www.lookfordiagnosis.com/images.php%3Fter
m%3DVia%2BDe%2BPentose%2BFosfato%26lang%3D3&usg=__Gvi9hqiewWsF7PeAG1vTxX3hJSk=&h=618&w=616&sz=39&hl=ptbr&start=2&zoom=1&tbnid=rTM6nRS65cN
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br%26sa%3DX%26gbv%3D2%26biw%3D1280%26bih%3D709%26tbs%3Disch:1&itbs=1 
 Etapa intermediária entre a glicólise e o ciclo de Krebs: 
 O ácido pirúvico é oxidado e descarboxilado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ácido Pirúvico 
Acetil CoA 
Oxidação do Acetil CoA produzindo NADH e FADH2: 
 
Ciclo de Krebs 
Complexo 
piruvato 
dehidrogenase 
succinato 
succinil dehidrogenase succinil CoA sintetase 
Succinil-CoA 
α-cetoglutarato 
α-cetoglutarato 
dehidrogenase 
isocitrato 
citrato 
citrato sintase 
aconitase 
Isocitrato 
dehidrogenase 
malato 
dehidrogenase 
fumarase 
oxaloacetato 
malato 
fumarato 
 Uma série de moléculas transportadoras que são, por sua 
vez, oxidado e reduzido, como os elétrons são passados 
para baixo da cadeia; 
 
 A energia liberada pode ser usada para produzir ATP por 
quimiosmose 
 
 
 
 
 
 
 
Membrana 
mitocondrial 
Espaço entre as 
membranas 
mitocondriais 
Matriz 
mitocondrial 
Alta concentração de H+ 
Baixa concentração de H+ 
Elétrons sobre 
NADH ou 
clorofila 
 Na respiração aeróbica o aceptor final de elétrons na 
cadeia de transporte de elétrons é o O2; 
 
Na respiração anaeróbica, o aceptor final de elétrons na 
cadeia de transporte de elétrons não é o O2. Rende menos 
energia do que a respiração aeróbia, pois apenas parte 
das operações de ciclos de Krebs são consideradas em 
condições anaeróbias 
 
 
Vias Eucarioto Procarioto 
Glicólise Citoplasma Citoplasma 
Etapa Intermediária Citoplasma 
Citoplasma 
 
Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial Citoplasma 
CTE 
Membrana inerente à 
mitocôndria 
Membrana 
plasmática 
Aceptor de elétrons Produtos 
NO3
–
 NO2
–, N2 + H2O 
SO4
– H2S + H2O 
CO3
2 – CH4 + H2O 
 A fermentação é uma forma de respiração anaeróbica 
que ocorre em certos microorganismos, ex. leveduras. 
Compreende uma série de reações bioquímicas através 
das quais o açúcar é convertido em etanol e dióxido de 
carbono 
 
http://www.sigmaaldrich.com/life-science/metabolomics/learning-center/metabolic-
pathways/atp-synthase.html 
 A fermentação em Ácido lático: 
 Na ausência ou em baixas tensões de O2: 
 
 A fermentação em Ácido lático 
 A formação da cárie: 
formação do biofilme 
fermentação (produção 
de ácido lático) 
Streptococcus mutans, S. 
sobrinus, Lactobacillus 
dissolução de 
hidroxiapatita 
degradação de 
carboidratos 
ác. butírico 
ác. propiônico 
microrganismos 
proteolíticos 
ataque à matriz 
orgânica protéica do 
esmalte 
formação de cetácidos, 
hidroxiácidos, ác. Acético, 
ác. cítrico e ác. sulfúrico 
descalcificação de 
todo o esmalte 
 A fermentação em etanol: 
 Na ausência ou em baixas tensões de O2: 
 
 A fermentação em etanol: 
 Principais microrganismosenvolvidos: 
Escherichia coli 
Enterobacter 
Saccharomyces 
(levedura) 
 A fermentação em ácido acético: 
 A fermentação em ácido acético: 
 Principais microrganismos envolvidos: 
Gluconobacter Acetobacter 
Pseudomonadaceae