Metabolismo Microbiano Resumo

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Metabolismo Microbiano 
 
 Metabolismo consiste na acumulação e na degradação de nutrientes dentro de uma 
célula. Essas reações químicas fornecem energia e geram substâncias que sustentam a 
vida 
 
 Dois componentes essenciais: enzimas e ATP 
 Podem ser: 
-Metabolismo Primário: Produzido durante a fase de crescimento exponencial e cuja 
síntese é parte integral do processo de crescimento 
Exemplo: Etanol, Ác. Cítrico, Ác. Lático, Aminoácidos, Vitaminas 
-Metabolismo Secundário: Produzido no final da fase exponencial de crescimento e 
predominam durante a fase estacionária. Não desempenham função essencial para o 
anabolismo microbiano 
Exemplo: Antibióticos, Micotoxinas, Alcalóides 
 
 Apresenta duas vias: 
- Catabolismo: quebram as macromoléculas em seus componentes mais simples, 
liberando energia do processo 
Exemplo: degradação do açúcar 
- Anabolismo: constroem macromoléculas por meio da combinação de moléculas mais 
simples, utilizando energia do processo 
Exemplo: Formação das proteínas 
 
 As reações catabólicas fornecem os blocos construtivos para as reações anabólicas e a 
energia necessária para conduzi-las. Esse acoplamento de reações que precisam e 
liberam energia é possível através da ATP 
 
 
 Quando moléculas complexas são quebradas (catabolismo), parte da energia é 
transferida e captada no ATP, e o restante é liberado como calor. Quando moléculas 
simples são combinadas para formar moléculas complexas (anabolismo), o ATP fornece 
a energia para a síntese, e outra vez parte da energia é liberada como calor 
 
 Fontes de energia: 
- Químicas, para a maioria dos microorganismos 
- Luz 
 
 Reações de oxidação-redução 
- Oxidação: remoção de elétrons de um átomo ou molécula, uma reação que 
frequentemente produz energia 
- Redução: ganho de elétrons 
 
- Elétrons se movem de um doador, o agente redutor, para um receptor de elétrons, o 
agente oxidante 
- Células utilizam reações de oxidação-redução no catabolismo para extrair energia das 
moléculas nutrientes 
Exemplo: oxidação da glicose 
- Coenzimas: atuam removendo elétrons do substrato e os doando a outras moléculas 
em reações subsequentes. Principais coenzimas: NAD, NADP, FMN, FAD 
 
 Reações biológicas de oxirredução 
 
 
A coenzima reduzida, NADH, contém mais energia que NAD+. Essa energia pode ser 
usada para gerar ATP em reações posteriores 
 
 ATP 
- São compostos que armazenam energia 
- Grande parte da energia liberada durante as reações de oxidação- -redução é 
armazenada dentro da célula pela formação de ATP 
- No grupo Fosfato, é adicionado ao ADP com uma entrada de energia para formar ATP 
- Na Fosforilação, o ATP é normalmente gerado quando um Fosfato de alta energia é 
diretamente transferido de um substrato ao ADP 
 
 
 
 Biossíntese em uma célula: 
Composta por: RNA, DNA, Proteínas, Lipídeos, Lipopolissacarídeos, Peptideoglicano, 
Glicogênio, Pequenas Moléculas, Íons 
 
 Transporte: 
- Membrana Exterior: pequenos poros de passagem, pequenas dimensões, gradiente de 
concentração 
- Parede da Célula: permite a passagem 
- Membrana da Célula: transportadores 
 
 Quimio-heterotróficos: utilizam reações de oxi-redução de compostos orgânicos como 
fonte de carbono e energia. Podem ser: 
- Respiração celular aeróbica e anaeróbica 
- Fermentação 
 
 Catabolismo de Carboidratos 
- Fonte primária de energia usada pelos microorganismos 
- Quebra de carboidratos para produzir energia 
- Importante para o metabolismo celular 
 
 
 Respiração e Fermentação 
- Respiração: processo de geração de ATP em moléculas são oxidadas e o aceptor final 
de e- é quase sempre uma molécula inorgânica 
 1. Aeróbica: O aceptor final de e- é o O2 
Exemplos: Pseudomas e Bacillus ( N2, NO2, N2O), Desulfovibrio (H2S), Bactérias 
Metanogênicas (CH4) 
 2. Anaeróbica: O aceptor final de e- é uma molécula inorgânica (que não o O2) 
 
- Fermentação: 
Não requer O2, mas pode ocorrer na presença dele 
Produz pouca quantidade de ATP, pois a energia permanece nas ligações químicas de 
moléculas orgânicas 
O ácido pirúvico e os e- transportados pelo NADH (formado na glicólise), são 
incorporados nos produtos finais da fermentação 
Exemplos: Streptococos, Lactobacilos (Ácido Lático), Levedura (Etanol e CO2), 
Propionibacterium (Ácido propiônico, Ácido Acético, CO2 e H2), Clostridium (Butanol, 
Acetona, CO2), Escherichia, Salmonella (Etanol, Ácido Lático, Ácido Acético, CO2, H2), 
Enterobacter (Etanol, Ácido Lático, Ácido Acético, Acetoína, CO2, H2) 
 
 Fermentação Láctica 
Redução do Piruvato a Lactato 
Exemplo: Lactobacillus, Streptococcus 
 Fermentação Alcóolica 
Redução do Piruvato a CO2 e Etanol 
Efetuada por alguns fungos (Saccharomyces) e algumas bactérias (Zymononas) 
 Fermentação Mista 
Redução do Piruvato a Etanol e Múltiplos Ácidos 
A fermentação ácida mista é efetuada por Enterobacteriaceae (ex. Escherichia, 
Salmonella, Proteus) 
 Fermentação Propiônica 
Piruvato é convertido em Ácido Propiônico 
Exemplo: Produção do queijo tipo suíço (ácido propiônico proporciona o sabor 
e o CO2 dá origem aos orifícios) 
 
 
 
 
 
 
 Glicólise 
- Primeiro passo no catabolismo de carboidratos 
- Ocorre a oxidação da glicose ao ácido pirúvico, com formação de ATP e NADH 
- Ganho líquido de duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose que é oxidada 
 
 Ciclo de Krebs 
- Reações bioquímicas, nas quais a grande quantidade de energia química potencial 
armazenada no acetil-CoA é liberada 
- uma série de oxidações e reduções transfere esta energia potencial, na forma de 
elétrons, para coenzimas carreadoras de elétrons, principalmente NAD e FADH2. Os 
derivados do ácido pirúvico são oxidados; as coenzimas são reduzidas 
- Produtos: GTP, NADH e FADH2 reduzidos, ricos em energia, que conduzem a energia 
para cadeia de elétrons 
 
 Cadeia de Transporte de Elétrons 
- Procariotos (membrana citoplasmática) 
- Transportadores de elétrons alta capacidade de oxidação-redução (FMN, Citocromo e 
coenzima Q) 
- Os elétrons trazidos por NADH e FADH2 são entregues nessa cadeia 
- O último citocromo recebe o elétron (e-) e transfere para o O2 (ou outro aceptor) 
- Ao longo do salto dos elétrons, ocorre a quimiosmose com a geração de ATP 
(enzimas ATP sintetase) 
 
 Catabolismo dos lipídeos 
- Os triglicerídeos são hidrolisados em glicerol e ácidos graxos 
- Os microrganismos produzem enzimas extracelulares, chamadas de lipases, que 
quebram as gorduras nos seus componentes ácidos graxos e glicerol 
- Os ácidos graxos são quebrados em unidades de dois carbonos e entram no ciclo de 
Krebs, onde são metabolizados para produzir energia adicional 
 
 Catabolismo das proteínas 
- Os peptídeos são hidrolisados a aminoácidos 
- Os aminoácidos são desaminados, e as moléculas resultantes entram em vias que 
levam ao ciclo de Krebs. 
 
 Biossíntese 
- Formação de monômeros a partir de precursores das vias metabólicas 
- As reações de síntese requerem uma entrada líquida de energia 
- Exemplos - Formas ativas de glicose: ADPG, UDPG 
 
 Biossíntese dos Amnoácios e Proteínas 
 
 
 Biossíntese dos Ácidos Nucleicos 
 
 Biossíntese dos Lipídeos 
 
 
 Testes bioquímicos e identificação de microorganismos 
- São utilizados para identificar bactérias e leveduras, pois diferentes espécies 
produzem enzimas diferentes. 
 
 Testes de Fermentação de Carboidrato 
Contém proteínas, um único carboidrato, um indicador de pH e um tubo de 
Durham invertido, utilizado na captura de gásSe elas catabolizarem o carboidrato e produzirem ácido, o indicador de pH 
muda de cor 
Ex: meio com glicose : 
- se fermenta glicose produz ácido e o meio muda de cor 
- se produz gás forma bolha no tubo 
Produção de ácido é indicada pela alteração de cor do corante indicador de pH 
adicionado ao meio (vermelho → amarelo) 
Produção de gás (H2 ou CO2 ) é indicada pelas bolhas no interior de tubos 
invertidos introduzidos em cada frasco 
 Testes bioquímicos para identificação de Enterobactérias 
 
Sistemas rápidos de identificação dependentes de cultivo são frequentemente 
utilizados na identificação de bactérias entéricas, uma vez que são causas 
comuns de infecções urinárias e intestinais