Metabolismo Bacteriano

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Microbiologia 
Metabolismo Microbiano 
INTRODUÇÃO 
o O metabolismo consiste na acumulação e 
na degradação de nutrientes dentro de 
uma célula. 
o Componentes essenciais: 
→ Enzimas: catalisam reações para 
moléculas especificas (substratos 
são transformados em produtos). 
→ ATP. 
o Via catabólica: quebram macromoléculas 
em seus componentes mais simples, 
liberando energia no processo. 
o Via anabólica: constroem macromoléculas 
por meio da combinação de moléculas 
mais simples, utilizando energia. 
o Reações catabólicas fornecem energia 
para reações anabólicas. 
REAÇÕES CATABÓLICAS E 
ANABÓLICAS 
o Metabolismo: ato de balanceamento de 
energia. 
CATABOLISMO 
o Liberam energia. 
o Quebra de compostos orgânicos 
complexos em compostos mais simples. 
o Reações hidrolíticas: utilizam água e 
quebram ligações químicas. 
o Acopladas a síntese do ATP. 
o Reações exergônicas: produzem mais 
energia do que consomem. 
o Ex.: quando as células quebram açúcares 
em dióxido de carbono e água. 
ANABOLISMO 
o Requerem energia. 
o Construção de moléculas orgânicas 
complexas a partir de moléculas mais 
simples. 
o Frequentemente envolvem reações de 
síntese por desidratação (liberam água). 
o Reações endergônicas: consomem mais 
energia do que produzem. 
o Ex.: formação de proteínas a partir de 
aminoácidos, de ácidos nucleicos a partir 
de nucleotídeos e de polissacarídeos a 
partir de açúcares simples. 
o Geram os materiais para o crescimento 
celular. 
o Acopladas à quebra do ATP. 
ENZIMAS 
TEORIA DA COLISÃO 
o Para as reações ocorrerem, átomos, íons 
ou moléculas devem colidir. 
o A energia transferida pelas partículas na 
colisão pode romper suas estruturas 
eletrônicas suficiente para quebrar ou 
formar novas ligações químicas. 
o Energia de ativação: energia de colisão 
necessária para uma reação química. 
o Taxa de reação: frequência de colisões 
contendo energia suficiente para 
desencadear uma reação. 
→ Elevar a temperatura, a pressão ou 
o número de reagentes aumenta a 
taxa de reação. 
→ Enzimas aumentam a taxa de 
reação sem elevar a temperatura. 
ENZIMAS E REAÇÕES QUÍMICAS 
o Nas células vivas, as enzimas servem de 
catalisadores biológicos (podem acelerar 
uma reação química sem que ela seja 
permanentemente alterada). 
o Cada enzima atua em uma substância 
específica, chamada de substrato da 
enzima e catalisa apenas uma reação. 
→ Ex.: A sacarose é o substrato da 
enzima sacarase, que catalisa a 
hidrólise da sacarose em glicose e 
frutose. 
o Acelera a reação aumentando o número de 
moléculas AB que atingem a energia de 
ativação necessária para a reação, sem a 
necessidade de aumento de temperatura. 
o Função crucial: acelerar as reações 
bioquímicas a uma temperatura que seja 
compatível com o funcionamento normal 
da célula. 
o Sequência geral de eventos: 
1. A superfície do substrato entra em contato 
com uma região específica da enzima, 
chamada de sítio-ativo. 
2. Formado o complexo enzima-substrato. 
3. A molécula de substrato é transformada. 
4. As moléculas de substrato transformadas 
(produtos da reação) são liberadas das 
moléculas enzimáticas. 
5. Enzima livre para reagir com outras 
moléculas de substrato. 
ESPECIFICIDADE E EFICIÊNCIA 
ENZIMÁTICA 
o As enzimas apresentam especificidade por 
determinados substratos. 
o Permite que encontrem o substrato correto. 
o Mecanismo chave-fechadura. 
o Certo composto pode ser o substrato de 
muitas enzimas diferentes, que catalisam 
reações distintas. 
COMPONENTES DAS ENZIMAS 
o Algumas consistem inteiramente em 
proteínas. 
o Maioria apresenta porção proteica 
(apoenzima) e componente não proteico 
(cofator). 
o Coenzima: cofator é molécula orgânica. 
o Apoenzima + Cofator = Holoenzima. 
o Cofatores podem formar uma ponte entre 
a enzima e seu substrato. 
FATORES QUE INFLUENCIAM A 
ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
o Temperatura: a velocidade da maioria das 
reações químicas aumenta à medida que a 
temperatura se eleva. 
→ Uma elevação acima de certa 
temperatura (temperatura ótima) 
reduz significativamente a 
velocidade da reação. 
→ Temp, ótima: 35 a 40 graus Celsius. 
→ Esse declínio da velocidade da 
reação ocorre devido à 
desnaturação enzimática (perda de 
sua estrutura tridimensional). 
o pH: em gera, as enzimas possuem um pH 
ótimo, no qual elas são mais ativas. 
→ Mudança na concentração de H+ do 
meio modifica a estrutura 
tridimensional da proteína. 
o Concentração do substrato: sob condições 
de elevada concentração de substratos, 
diz-se que uma enzima está saturada. 
→ Reação em velocidade máxima. 
o Inibidores: controlar ou inibir as enzimas 
controlam o crescimento bacteriano. 
→ Competitivos: ocupam o sítio ativo 
de uma enzima e competem com o 
substrato normal pelo sítio ativo, 
podendo ser reversíveis ou 
irreversíveis, e ambos não sofrem 
reação para formar produtos. 
→ Não competitivos: interagem com 
outra porção da enzima (sítio 
alostérico) e modificam a 
conformação do sítio ativo, 
tornando-o não funcional, podendo 
ser reversíveis ou irreversíveis. 
RIBOZIMAS 
o Tipo específico de RNA. 
o Cortam o RNA, unem as peças 
remanescentes e estão envolvidas na 
síntese de proteínas nos ribossomos. 
CATABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
o Quebra das moléculas de carboidrato para 
produzir energia. 
o Glicose: carboidrato fornecedor de energia 
mais comum. 
o Microrganismos também podem catalisar 
lipídeos e proteínas. 
o Produção de energia acontece por meio de 
dois processos gerais: a respiração celular 
e a fermentação. 
o Ambos se iniciam com a glicólise. 
GLICÓLISE 
o Oxidação da glicose em ácido pirúvico. 
o Quebra do açúcar. 
o Primeiro passo no catabolismo de 
carboidratos. 
o Pode ocorrer na presença ou ausência de 
oxigênio. 
o Gera 2 moléculas de ácido pirúvico e 4 de 
ATP (como utiliza 2 de ATP, o ganho líquido 
é de 2 moléculas de ATP). 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
o Processo de geração de ATP, onde 
moléculas são oxidadas e o aceptor final de 
elétrons é produzido fora da célula. 
o Ação de uma cadeia de transporte de 
elétrons. 
RESPIRAÇÃO CELULAR AÉROBIA 
o O ácido pirúvico, produto da glicólise, 
transforma-se em acetil coenzima A, e 
nesse estado pode participar do clico de 
Krebs. 
o O ciclo de Krebs libera gás carbônico e ATP. 
o Átomos de hidrogênio também são 
liberados e são captados pelas coenzimas 
NAD+ e FAD, que viram NADH e FADH2 
(carregadores de elétrons). 
o Essas coenzimas cedem esses elétrons 
para o oxigênio (cadeia transportadora de 
elétrons) e formam água. 
o No processo citado acima, ATP vai sendo 
liberado. 
o Saldo do ciclo de Krebs: 6 NADH, 2 FADH2, 2 
ATP, e 4 CO2. 
o Saldo final da respiração celular: 6 
moléculas de água, 38 de ATP e 6 de CO2. 
o O aceptor final é o oxigênio. 
RESPIRAÇÃO CELULAR ANAERÓBIA 
o O aceptor final é uma substância 
inorgânica diferente do oxigênio. 
o Apenas parte do ciclo de Krebs opera em 
condições anaeróbias. 
o Produz menos energia que a aeróbia, logo 
os anaeróbios crescem mais lentamente. 
FERMENTAÇÃO 
o Libera energia a partir de açúcares ou 
outras moléculas orgânicas, como 
aminoácidos. 
o Não requer oxigênio (mas pode ocorrer na 
sua presença). 
o Não utiliza ciclo de Krebs ou cadeia 
transportadora de elétrons. 
o Utiliza uma molécula orgânica sintetizada 
na célula como aceptor final de elétrons. 
o Produz pequena quantidade de ATP 
(somente 1 ou 2 moléculas na glicólise). 
o Fermentação do ácido lático: uma 
molécula de glicose é oxidada em duas 
moléculas de ácido pirúvico, que são 
reduzidas pelo NADH formando duas 
moléculas de ácido lático. 
→ Streptococcus e Lactobacillus 
(homoláticos). 
→ Deterioração de alimentos. 
→ Produção de iogurte a partir do leite 
e de picles a partir do pepino. 
o Fermentação alcóolica: glicólise de 1 
molécula de glicose para produzir 2 de 
ácido pirúvico e 2 de ATP, as 2 moléculas de 
ácidopirúvico são convertidas em 2 
moléculas de acetaldeído e 2 de CO2. 
→ As moléculas de acetaldeído são 
reduzidas por NADH para formar 2 
moléculas de etanol. 
→ Realizada por diversas bactérias e 
leveduras. 
→ O etanol é o álcool das bebidas 
alcóolicas e o CO2 causa o 
crescimento da massa do pão. 
→ Heteroláticos 
o O processo de fermentação acontece na 
cárie. 
→ S. mutans se alimenta da sacarose, 
fazendo a sua fermentação, dando 
origem ao ácido lático. 
→ O ambiente ácido causa mudanças 
ecológicas. 
→ O ácido na cavidade bucal causa a 
desmineralização do esmalte 
(mancha branca).