Resumo METABOLISMO

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METABOLISMO O metabolismo é a manutenção de atividades vitais das uma célula
(1)Síntese de compostos orgânicos: componentes estruturais e funcionais. (2)Degradação de compostos orgânicos para a síntese de ATP.
O termo metabolismo refere-se ao conjunto de todas as reações bioquímicas que ocorrem em uma célula ou organismo.
O metabolismo é catalisado por sistemas integrados de enzimas que mediam reações que requerem energia e é constituído do anabolismo e do catabolismo.
O anabolismo é o conjunto de todas as reações de síntese de compostos orgânicos estruturais (proteínas da membrana plasmática, glicoproteínas) e funcionais (enzimas, hormônios) de uma célula, ou seja, a síntese de moléculas complexas a partir de moléculas simples.
As reações anabólicas são importantes para o crescimento, construção e reparo de estruturas celulares.
O catabolismo é o conjunto de todas as reações de degradação de compostos orgânicos destinados à obtenção de energia. As reações catabólicas liberam energia pela quebra de moléculas complexas em moléculas mais simples que podem ser reutilizadas como blocos básicos de construção.
O catabolismo fornece energia requerida para os processos vitais, incluindo movimento, transporte e síntese de moléculas complexas.
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O metabolismo é um fenômeno vinculado à aquisição e uso eficiente de energia. O uso eficiente de energia é de grande importância do ponto de vista evolutivo. Organismos que usam energia com maior eficiência têm maiores chances de sobreviver e reproduzir seus
O metabolismo é um conjunto de eventos altamente regulado. A vida só é possível se há um alto nível de regulação controlando cada evento celular.
Tal nível de regulação é possível pela propriedade das enzimas reconhecerem seus substratos de forma específica. Com base nesta propriedade, as enzimas obedecem a rotas pré-programadas: as vias biossintéticas (anabolismo) e as vias catabólicas (catabolismo).
A absorção e utilização de compostos orgânicos ou inorgânicos requeridos para o crescimento e manutenção das funções celulares, a capacidade de sobrevivência, funcionamento, replicação de células bacterianas e os processos químicos envolvidos nesses eventos constituem o metabolismo bacteriano.
Formas de Obtenção de Energia a)Metabolismo Hetreotrófico - síntese de ATP a partir da energia liberada pela oxidação de compostos orgânicos, transformando-os em moléculas mais simples e utilizadas como fonte de carbono; b)Metabolismo Autotrófico – são capazes de utilizar CO2 como principal fonte de carbono, obter energia pela síntese de ATP pela oxidação de compostos inorgânicos ou captação de energia luminosa.
O modo pelo qual as bactéria fazem esta transformação de energia define seu processo metabólico.
As bactérias que oxidam compostos químicos empregam os processos de respiração aeróbica, anaeróbica ou fermentação, enquanto as que utilizam luz como fonte de energia fazem fotossíntese.
Glicólise
Denomina-se glicólise o processo anaeróbico da oxidação da glicose (C6H12O6) até ácido pirúvico (C3H4O3).
Cada molécula de glicose oxidada até ácido pirúvico resulta num ganho energético de 2 ATP.
Fermentação
A fermentação é o processo de obtenção de energia pelo qual a molécula orgânica que está sendo metabolizada não é completamente oxidada, ou seja, não tem extraído todo o seu potencial energético.
A maioria dos compostos naturais e mesmo muitos compostos sintéticos são degradados por algum tipo de bactéria. Em ambientes anaeróbicos esses processos envolvem fermentação.
A fermentação pode envolver qualquer molécula que possa ser oxidada. Os substratos mais comuns são açúcares e aminoácidos. Os produtos dos processos fermentativos dependem do substrato inicial e incluem ácidos orgânicos, como os ácidos acético e lático, álcoois, como etanol, metanol e butanol, cetonas como a acetona e gases como dióxido de carbono e hidrogênio molecular (H2). Em muitos desses processos, o piruvato é o intermediário comum.
Muitos processos fermentativos conduzidos por bactérias são de importância econômica como a produção de iogurtes (Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus), queijos (bactérias láticas em geral) e vinagre (Acetobacter).
Bactérias que fazem fermentação do ácido pirúvico formado na glicólise: Streptococcus – ácido lático
Escherichia – ácido fórmico, CO2 e H2 Saccaharomyces – álcool etílico e CO2 Enterobacter - 2-3 butanodiol e CO2
Propionibacterium - ácido propiônico e CO2 Clostridium butyricum – ácido butírico
Clostridium acetobutyricum – acetona, butanol, álcool iso propiônico e CO2
De modo geral cada molécula de glicose oxidada pela fermentação libera energia suficiente para a síntese de 2 a 3 ATP.
Tanto a glicólise quanto a fermentação são processos de baixo rendimento energético, pois resultam na síntese de pequena quantidade de ATP. As bactérias têm que absorver grandes quantidades de substrato para obterem energia suficiente para os processos celulares.
Respiração aeróbica
A respiração aeróbica é o processo de oxidação do piruvato - resultante da glicólise - a dióxido de carbono e água, através de uma série de reações denominadas em conjunto
CICLO DE KREBS. É um processo que requer O2 como aceptor final de elétrons e é muito mais eficiente na obtenção de energia do que a glicólise ou a fermentação. Os organismos capazes de realizar a respiração aeróbica dominaram todo o planeta apresentando ampla diversidade enquanto que os organismos fermentadores encontram-se restritos a nichos anaeróbicos onde existam fontes de carbono aproveitáveis.
Equação geral da Respiração Aeróbica C6H12O6 + 6 O2 6 O2 + 6 H2O + 36 ATP
Fotossíntese, glicólise, fermentação, respiração aeróbica são uma cadeia de reações bioquímicas (via metabólica) nas quais o produto de uma reação serve de substrato (material para reação) para a próxima. Cada reação de uma via metabólica é controlada por uma enzima específica. As vias metabólicas captam energia de um substrato de uma forma que as células possam utilizar.
Respiração anaeróbica
Os microrganismos são capazes de utilizar muitos outros aceptores finais de elétrons além do oxigênio, como o sulfato em bactérias do gênero Desulfovibrio.
Respiração anaeróbica realizada em Desulfovibrio desulfuricans lact ato + sulf ato
⇒ acet ato
Aerobiose e anaerobiose
A capacidade de crescer na presença ou na ausência de oxigênio divide as bactérias em cinco grupos:
Aeróbicas estritas
Bactérias aeróbicas estritas crescem apenas onde há disponibilidade de oxigênio, como por exemplo, as bactérias do gênero Pseudomonas.
Microaerófilas
Bactérias microaerófilas requerem uma quantidade reduzida de oxigênio; altas concentrações de oxigênio lhes são tóxicas. As bactérias microaerófilas sobrevivem em ambientes com alta concentração de dióxido de carbono e baixas concentrações de oxigênio, como por exemplo, as bactérias do gênero Campylobacter.
Anaeróbicas facultativas
Bactérias anaeróbicas facultativas utilizam oxigênio em seu metabolismo energético, mas também podem crescer na ausência de oxigênio. As bactérias Escherichia coli e espécies de Staphylococcus são encontradas no trato intestinal e urinário onde há pouca disponibilidade de oxigênio. Todas as bactérias pertencentes à família Enterobacteriaceae são anaeróbicas facultativas.
Anaeróbicas aerotolerantes
Bactérias anaeróbicas aerotolerantes suportam a presença de oxigênio, sem utilizá-lo em seu metabolismo. Por exemplo, a bactéria Lactobacillus acidophillus.
Anaeróbicas estritas
Bactérias anaeróbicas estritas não crescem na presença de oxigênio que lhes é tóxico. A maioria das espécies anaeróbicas estritas é encontrada no solo ou em micro-ambientes em organismos animais que tenham se tornado anaeróbicos, como ferimentos profundos ou a junção das gengivas com os dentes. São exemplos de organismos anaeróbicos estritos as bactérias do solo Clostridium tetani (causadora do tétano), Clostridium botulinum (causadora do botulismo) eas bactérias associadas com doenças periodontais, como Porphiromonas gengivallis e Prevotella intermedia. A grande maioria das bactérias associadas aos intestinos de animais são anaeróbicas estritas. Para o crescimento de bactérias anaeróbicas estritas em laboratório são requeridos procedimentos especiais de cultivo, tais como a exclusão total do oxigênio do meio e do ambiente de crescimento através do uso de agentes redutores que reajam com o oxigênio gasoso.
Na presença de oxigênio, o radical superóxido (O2-) e peróxido de hidrogênio (H2O2) são formados como subprodutos das atividades das enzimas oxidativas que participam da síntese de ATP.
Nas bactérias aeróbicas estritas e na maioria das anaeróbicas facultativas, o radical superóxido é convertido em oxigênio molecular (O2) e em peróxido de hidrogênio (H2O2) pela enzima superóxido dismutase. O peróxido de hidrogênio é convertido em oxigênio molecular e água pela enzima catalase (algumas espécies de bactérias anaeróbias facultativas e de aerotolerantes não possuem a catalase).
As bactérias anaeróbicas estritas não sintetizam nem a catalase nem a superóxido dismutase e são mortas pelos efeitos tóxicos do superóxido e do peróxido de hidrogênio.