METABOLISMO BACTERIANO

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Metabolismo bacteriana
Enzimas bacterianas
Ø São proteínas que aumentam a velocidade de 
reações – diminuem a energia de ativação sem 
aumentar a temperatura ou a pressão no interior 
da célula 
Ø Catalisadores sem alteração permanente 
Ø São específicas, atuam em um substrato específico 
 
 
Componentes das enzimas 
o Algumas são constituídas inteiramente de 
proteínas 
o Maioria possui uma fração protéica: apoenzima e 
um componente não protéico: cofator – íon 
metálico ou uma molécula orgânica complexa 
(coenzima) 
 
Apoenzima + cofator = holoenzima (enzima completa) 
 
Coenzimas 
Ø Auxiliar as enzimas pela admissão ou doação de 
átomos 
Ø Muitas coenzimas são derivadas de vit 
Ø Mais importantes no metabolismo (carreadores de 
elétrons): 
NAD+ - molécula, quando recebe elétrons fica NADH 
NADP+ 
 
Metabolismo microbiano 
Ø Toda atividade que tem 
 -Liberação de energia 
-Utilização de energia 
 
Energia para: 
• Biossíntese das partes estruturais das células 
• Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, 
polissacarídeos, fosfolipídios... 
• Reparo de danos e manutenção da célula em boas 
condições 
• Desenvolvimento e multiplicação 
• Armazenamento de nutrientes e excreção de 
produtos indesejáveis 
• Mobilidade 
• Várias reações catabólicas (catabolismo = 
degradação): concentram a energia nas ligações 
do ATP 
• O catabolismo fornece unidades básicas para 
síntese = anabolismo (gasto de energia) 
 
 
 
Produção de ATP pelos micro-organismos 
 
ATP DIRETO= Fosforilação em nível de substrato 
 Fosfato de um composto fosforilado (substrato) é 
removido e adicionado diretamente ao ADP 
- glicose se liga ao PO4 (fosfato) 
 
Geralmente o fosfato adquiriu energia durante uma 
reação inicial na qual o próprio substrato foi oxidado 
 
Transporte de e= Fosforilação oxidativa 
Carreador de elétrons (NAD+) doa elétrons para uma 
série de carreadores que faz reação de oxidação e red., 
vão perdendo energia no caminho até a 
molécula de O2 ou outras moléculas inorgânicas, a 
energia perdida forma o ATP 
o Ocorre na membrana citoplasmática dos 
procariotos (membrana mitocondrial eucariotos) 
 
Fotofosforilação 
 Energia da luz é utilizada para síntese de ATP 
o Exclusivo de células fotossintéticas 
 
Vias metabólicas de produção de energia 
Metabolismo dos nutrientes (degradação) – 
quimiotróficos 
 
Catabolismo 
o Libera energia e precursores à síntese 
o Processo metabólico inicia no meio externo: 
hidrólise de macromoléculas, transportadas 
através da membrana celular (ativo ou passivo) 
 
Gram positivas 
 Produzir exoenzimas clivando os nutrientes (meio 
extracelular), que são captados por proteínas 
transportadoras 
1º quebra: meio extra 
 
Gram negativas 
Grande número de porinas associadas à membrana 
externa que permitem a passagem de moléculas 
hidrofílicas, de baixa massa molecular para o espaço 
periplasmático 
1º quebra: espaço periplasmático 
 
Metabolismo Bacteriano 
 
 
 
 
Metabolismo dos carboidratos 
Ø Fonte primária de energia da maioria das 
bactérias 
Ø Produção de energia a partir da glicose (mais 
comum): 
• Respiração celular aeróbia ou anaeróbia 
• Fermentação 
 
o Ambas começam com a glicólise, mas seguem vias 
subsequentes vias diferentes 
 
 
Glicólise: oxidação da glicose a ácido pirúvico com 
produção de ATP e energia contida em NADH 
 
Ciclo de Krebs: oxidação de um derivado do ácido 
pirúvico (acetil coenzima-A) a CO2, com produção de 
ATP, energia contida em NADH e FADH2 
 
Glicólise 
Ø Primeira etapa no catabolismo de carboidratos 
Ø Ocorre na fermentação e respiração 
Ø Série de 10 reações químicas 
 
 
o NAD+ é reduzido a NADH 
o Produção de 2 ATP (fosforilação em nível de 
substrato) recebe fosfato que é utilizado na 
produção de ATP 
o Pode ocorrer em condições aeróbias ou 
anaeróbias 
 
Aeróbia: aceptor final de elétrons é o O2 
Anaeróbia: aceptor final de elétrons é uma molécula 
inorgânica 
Respiração celular aeróbia- – Ciclo de Krebs ou ciclo do ác. 
tricarboxílico (TCA) 
Ácido pirúvico não entra diretamente no ciclo de 
Krebs, antes sofre descarboxilação que resulta em 
acetil 
Acetil + coenzima A = acetil-CoA (ligação de alta 
energia) 
 
Para cada 2 moléculas de acetil-CoA que entram no 
ciclo 
• 4 moléculas de CO2 são liberadas 
• 6 moléculas de NADH 
• 2 moléculas de FADH2 
• 2 moléculas de ATP 
 
 
o O ciclo Krebs pode funcionar através de 
carbonos derivados dos lipídeos (na forma de 
Acetil CoA) e aminoácidos, essas etapas 
servem para degradar todos os outros 
nutrientes 
 
Respiração celular aeróbia – Cadeia de transporte de 
elétrons: 
Ø NADH e FADH2 são oxidados e regenerados 
Ø Cascata de reações de oxirredução envolvendo 
uma série de transportadores de elétrons. 
Ø Energia das reações é utilizada para gerar 
grande quantidade de ATP 
Ø Compostos org. completamente degrados 
Ø O2 é o aceptor final de elétrons 
Ø Ocorre na membrana citoplasmática 
Ø Transportadores de elétrons e a ordem como 
atuam pode diferir entre as bactérias 
(diferente de eucariotos) 
Ø Todas as cadeias tem o mesmo objetivo básico: 
energia liberada quando elétrons são 
transferidos de compostos de alta energia a 
compostos de baixa energia 
 
Cadeia de transporte de elétrons 
 3 classes de moléculas carreadoras de elétrons 
 
Ø Flavoproteínas contêm flavina, uma coenzima 
derivada da (vitamina B2), são capazes de realizar 
oxidações e reduções s alternadas 
Ø Citocromos são proteínas que contêm um grupo 
ferro (heme)- vários tipos 
Coenzimas reduzidas 
– cadeia 
de transporte de 
elétrons 
 
Ø Ubiquinonas, ou coenzima Q, são pequenos 
carreadores não proteicos 
 
Respiração celular anaeróbia 
Ø Compostos orgânicos são degradados e uma 
molécula diferente do O2 é o aceptor final de 
elétrons (carbonato, sulfato, nitrato, fumarato) 
Ø Quantidade de ATP formada varia com 
microrganismo e via 
 
Respiração celular anaeróbia e aeróbia: RENDIMENTO 
Respiração anaeróbia < respiração aeróbia (ATP) 
• Somente uma parte do ciclo de Krebs funciona 
sob anaerobiose 
• Nem todos os transportadores participam da 
cadeia de transporte de elétrons na respiração 
anaeróbia 
Portanto, anaeróbios tendem a se desenvolver 
mais lentamente 
 
Fermentação 
Ø Degradação parcial 
Ø Presenca ou auxencia de oxigênio 
Ø Produz pequenas quantidades de ATP 
Ø Ácido pirúvico (quebra da glicose) é convertido em 
vários produtos finais, dependendo da espécie 
bacteriana 
Ø Segunda etapa da fermentação garante constante 
suplemento de NAD+ e NADP+ (reciclagem) para 
sempre se ter glicólise 
Ø ATP é gerado somente durante a glicólise 
Ø O produto final depende do microrganismo, do 
substrato e das enzimas presentes e ativas (etsnol 
ác.latico) 
 
 
 
Ø Mesmo sendo a fermentação ineficiente 
(energeticamente), na presença de nutrientes 
fermentáveis ilimitados é possível produzir grande 
quantidade de ATP 
 
Metabolismo da glicose – rendimento: Respiração 
aeróbia > respiração anaeróbia > fermentação
 
 
Catabolismo dos lipídeos 
Ø São necessárias lipases: ácidos graxos e glicerol 
Ø Ciclo de Krebs oxidação de glicerol e ácidos graxos 
 
 
 
Catabolismo das proteínas 
Ø Proteases e peptidases 
Ø Aminoácidos sofrem desaminação, 
descarboxilação e/ou desidrogenação 
 
 
Anabolismo 
Pegar as unidades e polimerizar p/ compor a estrutura 
 • Proteínas 
 • Ácidos nucléicos 
 • Polissacarídeos 
 • Lipídeos 
 
 
Biossíntese de aminoácidos e proteínas 
• Alguns microrganismos possuem as enzimas 
necessárias para, a partir de materiais iniciais (como a 
glicose e sais inorgânicos), sintetizar todos os 
aminoácidos que necessitam.
 
 
 
Metabolitos focais 
Produtos intermediarios para o processo de 
catabolismo utilizados para biossintese/ anabolismo 
 
• Glicose 6-fosfato 
• Fosfoenolpiruvato 
• Oxaloacetato 
• α-cetoglutarato 
 
 
 
 
 Integração do metabolismoReações anabólicas e catabólicas estão unidas através 
de um grupo de intermediários comuns
 
 
A sequência das subunidades em uma 
macromolécula é determinada por uma das duas 
formas 
• Ácidos nucléicos e proteínas: sequência dirigida por 
um molde: DNA 
• Carboidratos e lipídeos: especificidade enzimática 
 
• Depois das macromoléculas sintetizadas elas se 
reúnem para formar as estruturas 
supramoleculares: ribossomos, membranas, parede 
celular, flagelos... 
= maioria dos 
produtos finais 
de biossíntese