Metabolismo_Microbiano_Texto_IV-217

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Metabolismo Microbiano 
 
 
1 - Introdução 
 
 Em praticamente todos os ambientes podemos encontrar algum tipo de microrganismo. Isso 
acontece devido a diversidade de fontes de energia que essas células podem utilizar e que permitem a 
manutenção do seu metabolismo. E explica também por que certas espécies são encontradas em 
determinados ambientes e outras não. Há uma relação de especificidade! Exs. Fossas oceânicas, 
superfícies aquáticas ou sítios anatômicos específicos. 
 
2 - P q estudar metabolismo? 
 
✓ Avaliar a diversidade e versatilidade bioquímica – diversidade de vias metabólicas e capacidade de 
utilizar diferentes substratos. 
✓ Relação microrganismos e doenças – enzimas e toxinas produzidas por mcg que contribuem para sua 
sobrevivência e disseminação no organismo hospedeiro. 
✓ Explorar os microrganismos economicamente – aplicação industrial (fermentação alcoólica na 
indústria de bebidas, produção de ácidos acético, toxina botulínica). 
✓ Cultivo e controle dos microrganismos – requerimentos para o crescimento em meios de cultura, uso 
de substâncias que inibam seu crescimento. 
✓ Desenvolvimento de métodos moleculares para diagnóstico e controle dos microrganismos – 
utilização de enzimas que contribuem para amplificação do genoma microbiano, processos de 
recombinação que explicam a resistência a drogas antimicrobianas (produção enzimas β-lactamase). 
✓ Controle dos processos de deterioração de materiais – estudo de biofilmes. 
✓ Papel dos microrganismos na natureza – decomposição e transformação da matéria orgânica, 
fertilização do solo, produção animal (microbiota ruminal). 
✓ Reciclagem da matéria – ciclos biogeoquímicos (C, N e P) 
 
Origem da vida? Presença de vida em outros planetas! 
 Balanço de Oxigênio no planeta 
 Fertilização dos solos, produção animal! 
 Efeito estufa – pum e arroto do boi!!! 
 Combustíveis, medicamentos, fermentações, deterioração dos materiais, bioinseticidas, 
biossolventes, biopolímeros e biotensoativos (reduzir a poluição) 
 Toxinas microbianas – usos 
 Bioterrorismo e biodefesa 
 
3 - Metabolismo 
 
Definição: Conjunto de todas as reações químicas que ocorrem dentro de um organismo vivo. 
 
Há um conceito importante no metabolismo microbiano que é o da Unidade bioquímica – em que 
a maior parte das reações que ocorre em um mcg tb acontece em células de organismos multicelulares. O q 
permite uma analogia do q ocorre em um mcg com o q acontece no organismo de um animal superior 
(vantagem: o controle do processo é mais fácil e a velocidade de resposta mais rápida!) uma vez q sua taxa 
de multiplicação é bem maior. 
 
 
 
 
3.1 O metabolismo pode ser dividido em duas classes de reações químicas: 
As que liberam energia: chamadas de exergônicas. 
 
E as que consomem energia: chamadas de endergônicas. 
Uma vez que as reações químicas liberam ou consomem energia, o metabolismo pode ser visto 
como um processo de balanceamento energético. Onde sempre vamos ter energia sendo produzida e por 
outro lado energia sendo consumida. Uma vez que a energia é gasta há necessidade de se produzir mais 
energia, e uma vez q ele é produzida, será gasta novamente. Ocorrendo na célula um balanceamento 
energético. 
 
4 - Existem duas classes de reações químicas celulares que ocorrem nos microrganismos e em nossas 
células, que são: 
 
- Catabolismo (degrativas) e o anabolismo (reações biossintéticas): com o catabolismo 
entendemos o conjunto de processos de decomposição de moléculas (complexas) e nutrientes que 
liberam energia que serão usadas para as reações anabólicas. 
São geralmente reações de hidrólise (são reações que usam a água e nas quais as ligações 
químicas são quebradas), são exergônicas (pq uma vez que há quebra de moléculas consequentemente 
ocorre liberação de energia). 
Como ex. podemos citar o metabolismo de açúcares por mcgs em que há produção de CO2 e H2O. 
 
- Para o Anabolismo (biossintéticas): entendemos como o conjunto de processos biossintéticos que 
requerem energia para formar os componentes celulares (complexos) a partir de moléculas menores (ambas 
fornecidas pelo catabolismo). 
As reações anabólicas ocorrem geralmente por desidratação (reações que liberam água), e por 
haver consumo de energia são reações endergônicas. 
Como exemplos de reações anabólicas ou biossintéticas podemos dar: 
 
A formação de proteínas → aminoácidos 
A formação de ácidos nucléicos → nucleotídeos 
E a formação de polissacarídeos → açúcares 
 
Esses processos biossintéticos geram materiais celulares para o crescimento de microrganismos. 
 
5 - Panorâmica do Metabolismo 
 
Os organismos utilizam compostos químicos (orgânicos ou inorgânicos) ou a luz com a 
finalidade primordial de produção de energia para realizar alguma atividade. 
 
Waste products – produtos residuais oriundos do catabolismo alteram drasticamente o 
ambiente onde os mcgs se encontram (podem inclusive tornar o ambiente impróprio para sobrevivência 
dos mcgs). 
 
A energia liberada do catabolismo também é utilizada para formar os compostos biossintéticos 
durante o anabolismo. 
 
6 - Requerimento de energia 
 
 - Uma célula viva requer energia para realizar diferentes tipos de trabalho, incluindo: 
 
✓ Biossíntese das partes estruturais da célula, tais como: parede celular, ribossomos, membrana ou 
apêndices externos (fímbrias, pili, cápsula e flagelos); 
✓ Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, fosfolipídios entre outros componentes 
químicos da célula; 
✓ Reparo de danos (DNA pol) e a manutenção da célula em boas condições [como a produção de 
compostos intermediários precursores para a síntese de macromoléculas por vias diferentes (ex: 
peptideoglicano – manutenção da estrutura celular)]; 
✓ Crescimento e multiplicação; 
✓ Armazenamento e transporte de nutrientes (amido, glicogênio, grânulos de S, pigmentos 
carotenoides) 
✓ Excreção de produtos indesejáveis; 
✓ Motilidade (a energia é utilizada para movimento da célula rotacional, unidirecional - quimiotaxia). 
 
7 - Sistema de armazenamento e transferência de energia 
 
 Quando moléculas complexas são quebradas (catabolismo), parte da energia é transferida e captada 
no ATP, o restante é liberado como calor. Quando moléculas simples são combinadas para formar 
moléculas complexas (ou seja, durante as reações anabólicas), o ATP fornece a energia para a síntese, outra 
vez parte da energia é liberada como calor. 
Esse acomplamento de reações que liberam e requerem energia é possível através do ATP. 
No ATP, a energia derivada das reações catabólicas é armazenada e liberada posteriormente para 
conduzir as reações anabólicas e realizar outros trabalhos celulares. 
As reações catabólicas fornecem os blocos construtivos para as reações anabólicas e a energia 
necessária para conduzí-las. 
 
Para que a energia liberada por uma reação de degradação não seja desperdiçada foi 
desenvolvido o acoplamento energético, onde as reações catabólicas fornecem energia para as reações 
anabólicas. Este acoplamento de reações é possível através do ATP. Especificamente pela adição de um 
Pi ao ADP. 
 
 ATP – possui ligações de elevado teor energético – fosfodiéster. Uma molécula instável, uma 
vez quebrada a energia é liberada rapidamente e de fácil acesso, expondo a célula ao uso de energia. 
 
 ATP é uma molécula de alta energia e a mais importante nos seres vivos. Apesar disso, sua 
concentração nas células é relativamente baixa. 
 Para o armazenamento de energia por períodos longos os mcgs produzem polímeros 
insolúveis, que posteriormente podem ser catabolizados. Esses polímeros são importantes principalmente 
em períodos de escassez nutricional. 
 Exs: polímeros de glicose (eucariontes - amido e procariontes - glicogênio), polímeros lipídicos, 
PHAs (biopoliéster) - Ralstonia eutropha 
 A composição química de uma célula está constantemente mudando. 
 
8 - Os componentes essenciaisdo metabolismo são o ATP e as enzimas 
 
- ATP: é a molécula utilizada pela célula para gerenciar as necessidades energéticas. 
Consiste em uma molécula de adenosina, uma ribose e três grupos fosfato. Quando o grupo terminal 
é retirado, o difosfato de adenosina (ADP) é formado e a energia é liberada para as reações anabólicas. 
Em seguida, a energia oriunda das reações catabólicas é utilizada para combinar o ADP com um 
novo grupo fosfato a fim de sintetizar novamente o ATP. 
Em todo o tempo a energia é liberada e armazenada através do ATP e do ADP. 
 
 
 
8.1 A geração de ATP 
 
A adição de um grupo PO4 a um composto químico é chamada fosforilação! Três mecanismos 
de síntese de ATP: 
 
- Fosforilação a partir de substrato: o grupo fosfato de um composto químico é removido e 
adicionado diretamente ao ADP. (ex: etapas da glicólise) 
 
- Fosforilação oxidativa: a energia liberada pela oxidação de um composto químico é utilizada 
para produção de ATP. 
 Para extrair a energia de um composto orgânico e armazená-la na forma química, os organismos 
transferem elétrons de um composto a outro através de uma série de reações de oxidação-redução 
sequenciais. 
 Série integrada de reações de oxidação sequenciais. 
 STE - A energia é temporariamente armazenada na forma de força protomotiva; 
 A FP gera energia para síntese do ATP a partir do ADP / ATPase presente MC. 
 
- Fotofosforilação: A energia da luz é utilizada para síntese de ATP e NADPH. 
 Realizado por cianobactérias (protoplasma), algas e plantas verdes (tilacóides no interior de 
cloroplastos). 
 A luz é utilizada para produzir força protomotiva e através desta sintetizar ATP. 
 A absorção da luz é mediada por pigmentos verdes (clorofila). 
 
 CÍCLICA – Somente síntese de ATP 
 ACÍCLICA – Síntese de ATP e pr (NADPH) 
 
Clorofila a é utilizada por plantas verdes, algas e cianobactérias; ela é encontrada nas membranas 
tilacoides. 
 Elétrons da clorofila passam por uma cadeia de transporte de elétrons, a partir do que ATP é 
produzido através da quimiossíntese. 
 Na foto-fosforilação cíclica, os elétrons são utilizados para reduzir NADP+, e elétrons retornam á 
clorofila a partir de H2O ou H2S. 
 Quando H2O é oxidado por plantas verdes, algas e ciano-bactérias, O2 é produzido. 
 
 As reações independentes de luz: o ciclo de Calvin-Benson. CO2 é utilizado para sintetizar açúcares 
no Ciclo de Calvin-Benson 
 
 Exemplo de bactérias que realizam fotofosforilação? 
 
9 - Enzimas 
 
 São moléculas orgânicas de natureza protéica. Que catalizam reações químicas para moléculas 
específicas, denominadas substratos. Então para cada enzima temos um substrato, há especificidade nesse 
aspecto. 
Ex: sacarose – é o substrato da enzima sacarase que catalisa a hidrólise deste açúcar em glicose e 
frutose. Ou seja, durante as reações enzimáticas os substratos são transformados em novas substâncias, 
denominados produtos. 
 
- Para que as reações químicas ocorram é necessário que as moléculas entrem em colisão, isto 
dependerá da velocidade das partículas, da configuração das moléculas e da quantidade de energia 
requerida para a reação iniciar (energia de ativação). 
 
 A função essencial das enzimas é acelerar as reações bioquímicas diminuindo a energia de 
ativação (quantidade de energia necessária para tornar as moléculas de uma reação química a um estado 
reativo). 
 
- Não são consumidas ou transformadas pelas reações. 
 
- Específicas: cada uma catalisa somente um único tipo de reação química ou uma única classe de 
reações relacionadas, que está relacionado com a estrutura tridimensional da molécula enzimática. 
 
Exs.: celulase - degradam celulose; glicose-oxidase - catalisa a oxidação da glicose; ribonuclease - 
decompõe acido ribonucleico; lisozima - cliva o peptidoglicano. 
 
6 principais classes de enzimas de acordo c/ reações químicas catalisadas: oxidorredutases, 
transferases, hidrolase, liases, isomerase e ligases. 
 
 - Podem atuar Local de ação: fora da célula extracelulares (exoenzimas) quebrando 
macromoléculas em moléculas menores que possam atravessar a parede e membrana celulares, 
periplasmáticas (entre as membranas, enzimas hidrolíticas) e intracelularmente (endoenzimas). 
 
- Estão sujeitas a vários controles celulares e ambientais. Ex: síntese de enzimas que degradam 
antibióticos (codificadas por plasmídeos) - Pseudomonas. 
 
Temperatura  A velocidade da maioria das reações químicas aumenta à medida que a 
temperatura se eleva. As moléculas se movem mais lentamente em baixas temperaturas do que em altas 
temperaturas. Uma elevação acima de certa temperatura (a temperatura ótima para as bactérias de 
importância médica está em torno de 35 a 37ºC) reduz drasticamente a velocidade da reação, devido à 
DESNATURAÇÃO enzimática, a perda da sua conformação tridimensional característica. 
 
 pH  as enzimas possuem um pHot, onde são mais ativas, acima ou abaixo dele sua atividade 
diminui. Quando a concentração de H+ e OH- (pH) do meio é significativamente modificada, a estrutura 
tridimensional da proteína é alterada. Pois esses competem com o H e as ligações iônicas presentes em uma 
enzima. O que pode alterar a estrutura do sítio ativo. 
 
Concentração do substrato  Sob condições de elevada concentração de substrato, uma enzima 
fica saturada. Significa dizer q o sítio ativo das enzimas foi ocupado. Nessa condição, um aumento 
adicional na concentração do substrato não afetará a velocidade da reação, já que o sítio ativo de todas as 
enzimas está ocupado. 
 
10 - Propriedades físicas e químicas das enzimas: 
 
Embora algumas enzimas consistam inteiramente em proteínas, a maioria apresenta uma porção 
proteica chamada de apoenzima (q tem o sítio ativo de ligação ao substrato), e um componente não 
proteico, chamado de cofator. 
Os cofatores podem ser inorgânicos como os íons metálicos (Fe, Ca, Mg), e tb podem ser orgânicos, 
denominados coenzima (Exs: NAD, NADP, FAD e CoA). 
Apoenzimas sozinhas são inativas, portanto devem ser ativadas pelos cofatores. Juntos, a 
apoenzima e o cofator formam a holoenzima, ou enzima ativa completa. 
 
10.1 Cofatores (Funções) 
 
- Podem auxiliar as enzimas aceitando átomos removidos do substrato ou doando átomos requeridos 
pelo substrato. 
 
- Atuam como carreadores de elétrons e são muito importantes para o metabolismo energético. Ex: 
A CoA está associada à síntese e degradação de lipídios e está envolvida também no Ciclo de Krebs. 
 
- Utilizados por enzimas fosforilativas para transferir grupo fosfato do ATP para outro substrato. A 
maioria das coenzimas é derivada de vitaminas (ex: NAD+). 
 
 - Importante ressaltar que sem energia as reações nunca poderão acontecer mesmo na presença de 
enzimas. 
 
Exs: íons metálicos (Fe, Cu, Mg, F, Mn, Zn, Ca, Mo, Co e Mg+2), compostos orgânicos (NAD, 
NADP, FAD e a Coa). 
 
O flúor (F) inibe a enolase, uma enzima da via glicolítica que converte 2-fosfoglicerato a 
fosfoenolpiruvato (PEP) (diminui a síntese de ATP). 
Enolase - íon fluoreto (F-) se liga ao Mg+2, que é o ativador da enolase, inibe o metabolismo de 
bactérias cariogênicas. 
 
 O flúor trabalha durante os processos de desmineralização e remineralização que ocorrem 
naturalmente em sua boca. 
Sua saliva contém ácidos que causam a desmineralização nos dentes. Estes ácidos são liberados 
após a alimentação (produzidos por bactérias!!!). 
Em outros momentos – quando sua saliva está menos ácida – ocorre justamente o oposto, a 
reposição do cálcio e do fósforo que mantém seus dentes resistentes. Este processo é chamado de 
remineralização. Quando o flúor está presente durante a remineralização, os minerais depositados são 
mais duros do que seriam sem o flúor, ajudando a fortalecer seus dentes e a prevenir a dissolução 
durante a próxima fase de desmineralização. 
 
11 - Reações de Oxi-redução 
 
A maioria dos microrganismos produzemenergia por meio da oxidação de substratos como 
açúcares, proteínas, mas raramente vão produzir energia por meio dos lipídios, mas podem tb. 
 
Nas reações de óxido-redução, entende-se por: 
 
Oxidação: perda ou a remoção de elétrons de um átomo ou molécula. 
 
Redução: ganho de elétrons. 
 
As reações óxido-redução (redox) ocorrem aos pares, como vemos na figura: 
 
Sempre que há uma molécula perdendo elétrons, ou seja, sendo oxidada, um outra será reduzida 
simultaneamente. Por isso, essas reações estão sempre acopladas. 
Em muitas oxidações celulares elétrons e prótons são perdidos ao mesmo tempo. Isso equivale a 
retira de átomos de H2 (composto por um próton e um e-), por isso a maioria das oxidações biológicas 
envolve a perda de H2 e são também chamadas de reações de desidrogenação. Então, nessa reação há perda 
de dois átomos de H2 de uma molécula orgânica. 
Entretanto, os elétrons não podem ficar livres em solução; devendo existir como parte de átomos 
ou moléculas. 
Assim, a oxidação da molécula com a perda do H2 corresponde apenas a uma meia reação, o q 
implica a necessidade de uma segunda meia reação. Isso porque, para qualquer substância ser oxidada, 
outra substância deve ser reduzida. 
Nesse caso, a Coenzima NAD+ (transportador de elétrons oxidado) → NADH (se tornará um 
carreador de e- reduzido, aceptor de elétrons). Ele captou 2 elétrons e somente 1 próton. 
 
Obs: Esse H+ (próton) que sobra na reação vai gerar o gradiente para força protomotiva. NADP+ - 
mais usado em reações biossintéticas. 
 
Agentes redutores – agente que causa a redução de outra substância química. Exs: glicose, 
tioglicolato, cisteína, ác. ascórbico. Qual sua função em meios de conservação??? Promovem a redução do 
O2 no meio. São oxidados pelo O2 dissolvido no meio. 
 
Doadores de e-: H2 → 2 e
- + 2 H+ 
 
Agentes oxidantes – agente que causa a oxidação. Exs: oxigênio, nitrato, sulfato, carbonatos. A 
origem do termo “oxidação” está relacionada à reação com o oxigênio. 
 
- Redução do Nitrato a Nitrito: está ganhando elétrons!!! 
 
NO3
- + 2 H+ + 2 e- → NO2
- + H2O [pode ser reduzido a nitrito, óxido nitroso (N2O) e nitrogênio gasoso] 
(perde o oxigênio) 
 
Fe+2 <----------> Fe+3 (Nox aumentou) 
(Reduzido) (Oxidado) 
 
Perde elétrons – oxidado (> carga +) 
Recebe elétrons – reduzido (> carga -) 
 
- Um composto se torna oxidado quando: 
 
1. Perde elétrons; 
2. Se liga a um átomo mais eletronegativo (camada de valência com mais elétrons, possui maior atração); 
3. Isto geralmente ocorre quando se liga ao oxigênio (O vai receber elétrons). 
 
- Um composto se torna reduzido quando: 
 
1. Ganha elétrons; 
2. Se liga a um átomo menos eletronegativo; 
3. E geralmente isto ocorre quando se liga ao hidrogênio (H vai doar elétrons). 
 
Formas reduzidas de C (carboidratos, metano, lipídios, álcoois) são importantes estoques de 
energia em suas ligações. 
 
Formas oxidadas de C (cetonas, aldeídos, ácidos carboxílicos e CO2) dispõem de pequeno 
potencial energético em suas ligações. 
 
 
12 – Opções metabólicas para conservação de energia 
 
Fontes de energia: substâncias químicas (energia contida nas ligações químicas) e a luz. 
 
12.1 Quimiotróficos: são os organismos que conservam energia a partir de compostos químicos que 
podem ser oxidados (respiração) ou fermentados. A oxidação é a forma mais frequente e requer um 
aceptor final de elétrons, normalmente o oxigênio, muitas bactérias podem fazer respiração anaeróbia. 
 
 - Quimiorganotrófico: são aqueles que obtém energia (para respiração e biossíntese) a partir de 
compostos orgânicos (ex.: carboidratos). 
- Quimiolitotróficos: utilizam a energia disponível por meio da oxidação de um composto 
inorgânico [exs: H2, H2S (sulfeto de hidrogênio), Fe
2+ (ferro ferroso) e NH4 (amônio)]. 
Grupos próximos de quimiolitotróficos normalmente se especializam na oxidação de grupos 
relacionados de compostos inorgânicos, dessa forma, há a bactéria “sulfurosa”, a bactéria do 
“ferro”, a bactéria “nitrificante”, e assim por diante. O metabolismo quimiolitotrófico é normalmente 
aeróbio, e inicia-se com a oxidação do doador inorgânico de elétrons, por uma cadeia de transporte de 
elétrons. Isso resulta em uma força próton-motiva, como já considerado para a oxidação dos doadores de 
elétrons orgânicos pelos quimiorganotróficos. 
Vantagem: não competem com os organotróficos, podem viver em associação, muitos dos 
compostos oxidados por quimiolitotróficos correspondem, na realidade, a produtos de excreção de 
organismos quimiorganotróficos. 
 
12.2 Fototróficos: usam a luz como fonte de energia (fotossíntese) no lugar de um agente químico para 
gerar a força protomotiva. Contêm pigmentos que os permitem converter a energia luminosa em 
energia química. Competição com os quimiotróficos por fonte de energia não é uma preocupação. Duas 
formas conhecidas de fototrofia em procariotos: 
 
Fotossíntese oxigênica: há a produção de O2, utilizam H2O para reduzir CO2. 
 Exs: cianobactérias, algas, plantas. 
 
Fotossíntese anoxigênica: não resulta na produção de O2, não utilizam H2O para reduzir CO2. 
 Exs: bactérias verdes, púrpuras, sulfurosas e heliobactérias (todas). 
 
Todos os três metabolismosconservadores de energia são encontrados no mundo microbiano. 
 
13 – Além da fonte de , os mcgs podem ser classificados de acordo com a fonte de carbono 
 
Independente de como um microrganismo conserva a energia, todas as células necessitam de 
grandes quantidades de carbono (50% peso seco da célula) para a produção de novos materiais celulares. 
 
- Heterotróficos: são aqueles em que o carbono é obtido de um composto químico orgânico. Por 
definição, organismos quimiorganotróficos são tb heterotróficos. Nesse grupo temos a maior parte das 
bactérias e fungos de importância médica! 
 
- Autotróficos: utilizam dióxido de carbono (CO2) como sua fonte de carbono. CO2 pode ser 
incorporado por diversas vias, Ciclo de Krebs reverso. Ex. Quimioautotrófico, maioria dos fototróficos. 
 
 Obs: Fotoautotróficos e fotoheterotróficos: são formados por bactérias fotossintéticas. 
Bactérias verdes (Chloroflexus – termofílica), Bactérias púrpuras (Rhodopseudomonas – lagos de dejetos 
de suínos) 
 Fotoautotróficos - plantas 
 
 Cianobactérias - é um grupo de bactérias que obtêm energia por fotossíntese. O nome 
"cianobactéria" vem de sua cor (do grego: κυανός (kyanós) = azul). Chamadas também de algas 
azuis ou algas verde-azuladas. Incluem organismos aquáticos, unicelulares, coloniais ou 
filamentosos fotossíntéticos. 
 
 
 
 
 
14 – Processos de obtenção de energia 
 
- Organismos Quimiotróficos: utilizam dois mecanismos para obtenção de energia (respiração e 
fermentação). Sendo a Glicólise a etapa comum nesses processos! 
 
- Fototróficos: um mecanismo (fotossíntese). 
 
15 – Vias metabólicas de produção de energia 
 
15.1 Qual a principal diferença entre a Respiração celular e Fermentação? Na Respiração atuam 
aceptores finais de elétrons externos (fosforilação oxidativa). Enquanto que a Fermentação: ocorre na 
ausência de aceptores externos de elétrons (fosforilação a partir de substrato). 
 
 a) Respiração aeróbica: a oxidação utiliza o oxigênio como aceptor final de elétrons. É o 
mecanismo mais comum aos microrganismos. 
 Compreende 3 etapas: 1) Glicólise - quando o substrato é a glicose; 2) Ciclo de Krebs e 3) 
Cadeia respiratória. 
 
 b) Respiração anaeróbica: oxidação sob condições anaeróbicas utiliza uma molécula inorgânica 
diferente do oxigênio como aceptor final de elétrons. 
 
15.2 - Fermentação: ocorre na ausência de aceptores externos de elétrons (fosforilação a partir de 
substrato). 
 
16 - Respiração aeróbica 
 
Dentro da respiração aeróbica, iremos ver o catabolismo dos carboidratos. 
 
16.1 Catabolismo de Carboidratos 
 
 São fontes de energia e metabólitos intermediários; 
 Participam da formação de RNA (ribose) e DNA (desoxirribose); 
 Formam componentes estruturais essenciais da parede celular de plantas, bactérias e fungos, e do 
envelope viral e protozoários; 
 Associados aos lipídios e proteínas, formam glicoconjugados. Esses glicoconjugados q participam 
de eventos de interação celular (adesão ou aderência à superfície de células hospedeiras). 
 Monossocarídeos (são carboidratos que não podem ser hidrolisados em compostos mais simples, 
podem ser aldoses ou cetoses) 
Oligossacarídeos (mais de um monossacarídeo) 
Polissacarídeos (mais de 20 monossacarídeos) 
Glicanas 
 
17 - Carboidratos estruturais 
 
 O que vcs estão vendo nessa figura na parte superior central? O q a caracteriza? 
Parede celular de bactérias Gram negativas. 
Membrana externa e o LPS (especificar) 
Então, a cápsula e o Ag O, que são CH contribuem para essa aderência. 
O lipopolissacarídeo (LPS) é o maior fator de virulência, determinando efeitos biológicos que 
resultam na amplificação das reações inflamatórias. Ativa plaquetas, mastócitos, basófilos e células 
endoteliais. O LPS induz os macrofágos a secretarem outras proteínas, as interleucinas (IL-1, IL-6 e IL-8), 
fator alfa de necrose tumoral (TNF ?), oxigênio reativo, nitrogênio intermediário (óxido nítrico), interferon 
?, ? e ?, fatores ativadores de plaquetas e prostaglandinas. 
- Vírus da Influenza 
 
Hemaglutinina – glicoproteína, ligação e fusão com a membrana celular 
Neuraminidase – glicosídeo (CH mais OH), liberação da célula. 
 
- Fungos 
 
Quitina - polissacarídeo, polímero de N-acetil-D-glicosamina (GluNac), estrutura típica das 
carapaças de insetos, aracnídeos (aranhas) e crustáceos 
-glucanas e -glucanas (polímeros de glicose) 
 
18 - Glicólise (via glicolítica ou via Embden-Meyerhoff) embiden-maierhóf! 
 
 Via catabólica de maior utilização pelos microrganismos visando à obtenção de energia. 
- Sequência de 10 reações químicas com diferentes enzimas 
 
- Características: 
 
1. Oxidação parcial da glicose a duas moléculas de ác. pirúvico. 
2. Quatro moléculas de ATP são geradas e 2 consumidas (baixa produção líquida - 2 ATPs, 
mostrar na figura!). A glicose é fosforilada pelo ATP, posteriormente utilizada para síntese de ATP 
(gerado por fosforilação a partir de intermediários ricos em energia). 
3. Coenzima NAD+ é reduzida a NADH (figura!). 
4. Não requer oxigênio (realizada tanto por mcgs aeróbios quanto anaeróbios). 
 
18.1 Alternativas a glicólise 
 
- Via Pentose-fosfato (mais comum alternativa): quebra moléculas de 5 carbonos (tb Gli). 
Importante na síntese de ácidos nucléicos, glicose a partir de CO2, na fotossíntese e síntese de alguns 
Aa. 
 
Via cíclica (somente síntese de ATP) por natureza, acontecem descarboxilação, epimerização e 
desidrogenação. 
 Ocorre o processo oxidativo a partir da Glicose até a formação de Ribulose-5-fosfato. 
 Esta via subministra para os processos biossintéticos: pentosa-fosfato, eritrosa-fosfato, 3-
fosfogliceraldeído e NADPH + + H +. 
 Provisão de precursores (açúcares que podem funcionar como precursores biossintéticos ou 
retornar para a via glicolítica para gerar energia) e poder redutor na forma do fosfato de 
nicotinamida-adenina dinucleotídeo (NADPH) para uso nas biossínteses, pentoses para ácidos nucléicos, 
glicose a partir de CO2 na fotossíntese e síntese de alguns Aa. NADP  NADPH. 1 ATP. Doam íons H
+ 
(dois prótons e um elétron). 
 
 
- Via Entner-Doudoroff: exclusiva de alguns procariontes. 
 
 - De natureza simples: desidrogenação, desidratação e a conversão de Glicose em ácido 
pirúvico e 3-fosfogliceraldeído (que é convertido a ácido pirúvico via frutosa difosfato). 
 A partir de cada molécula de glicose esta via produz 1 ATP (utilizada nas reações biossintéticas) e 
2 NADPH 
 As bactérias que possuem as enzimas desta via metabolizam a glicose sem as outras vias (glicólise 
ou via pentose-fosfato). 
 É encontrada em algumas bactérias Gram negativas, incluindo Rhizobium (importante função no 
ciclo do N), Pseudomonas e Agrobacterium. 
 - Seu significado básico provém da obtenção de ácido glucónico por alguns microrganismos: E. coli 
e Clostridium obtém os ácidos glucónicos do metabolismo intermediário por esta via a partir de glicose. 
 
19 - Ciclo de Krebs 
 
 Ocorre no protoplasma (procariontes) e nas mitocôndrias (eucariotas). 
 
1) Em uma etapa prévia ao Ciclo, o piruvato é descarboxilado, levando à produção de CO2, NADH 
e a uma substância rica em energia – Acetil, que se liga a CoA (por ação da enzima 
piruvato desidrogenase) para formar a Acetil-CoA. 
2) O CAC começa com o grupo acetil da acetil-CoA combinando-se ao composto de quatro 
carbonos, oxalacetato, para formar um composto de seis carbonos, ácido cítrico (ou citrato). 
3) Uma série de reações de oxidação e transformação acontecem em seguida, formando a partir de 
cada acetil-CoA duas moléculas adicionais de CO2, mais 3 NADH e uma de FADH2 e 1 GTP (guanosina 
trifosfato) equivalente ao ATP. Se pegar duas acetil-CoA duplica os valores! 
 
4) Finalmente, o oxalacetato é regenerado pela adição de CO2, e retorna como um aceptor de acetil, 
completando, assim, o ciclo. 
 
Obs. O ciclo é composto por diversos intermediários essenciais,dos quais pequenas 
quantidades são retiradas para fins biossintéticos. 
 
O CAC serve como a via final para a completa oxidação dos Aa, ácidos graxos e carboidratos; 
fornece intermediários essenciais para a síntese final dos Aa, lipídios, purinas e pirimidinas. 
Finalidade de oxidar a Acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da degradação de 
carboidratos, ácidos graxos e Aa a duas moléculas de CO2. 
As reações combinadas do ciclo do ácido cítrico e da cadeia de transporte de elétrons permite a 
completa oxidação da glicose a CO2, com uma produção de energia muito maior. 
 
20 - Cadeia respiratória 
 
- Ocorre na membrana citoplasmática (bactérias) e na matriz mitocondrial das células 
eucarióticas (no espaço entre a membranas externa e interna das mitocôndrias). 
 Nessa etapa, prótons e elétrons recolhidos na glicólise pelo NAD+ (nicotinamida adenina 
dinucleotídeo) e no Ciclo de Krebs pelo NAD+ e FAD (flavina adenina dinucleotídeo) são transportados ao 
longo de uma cadeia de citocromos em níveis sucessivamente mais baixos de energia (NADH > 
potencial redutor que o FADH2) de modo que sejam melhores aproveitados para a formação de 34 ATPs. 
 
Os elétrons são transportados em uma cascata de reações de oxidação e redução envolvendo 
uma série de transportadores (cofatores) e em último lugar o O2 atua como aceptor final de e- 
(respiração aeróbia). Nesse processo, o oxigênio é reduzido a água. 
 
 - Transportadores 
 
Flavoproteínas  contém flavina, uma CoA, realizam alternadamente oxidação-redução. Ex: 
riboflavina, ou vitamina B2, FMN - flavina mononucleotídeo). 
Ubiquinonas (Q)  carreadores de elétrons não-protéicos. Pequena e hidrofóbicas são livres para 
se movimentar dentro das membranas. Assim como as flavinas, as quinonas recebem 2 e- + 2 H+, mas 
transferem apenas 2 e- ao carreador seguinte da cadeia; 
 Citocromos  contém grupos prostéticos heme (Fe), existe na forma reduzida e oxidada. Fe+2  
Fe+3. São conhecidas várias classes, designadas por letras. 
 Proteínas contendo Fe e S  ferredoxina 
 
 Obs. Doadores de elétrons são compostos orgânicos ou inorgânicos, mas os aceptores finais de 
elétrons são sempre inorgânicos. 
 
21 e 22 - Mecanismo quimiosmótico – Vou transmitir um vídeo agora mostrando a... 
 
 Quimiosmose - Que é o mecanismo de síntese de ATP utilizando a cadeia de transporte de 
elétrons. A energia liberada quando uma substância se move ao longo de um gradiente é utilizada para 
sintetizar ATP. 
 
 
- Complexo I é reduzido pelo NADH e bombeia H+. 
- Ubiquinona oxida o complexo I, e vai até o complexo III, que oxida a ubiquinona. 
- O complexo III reduzido joga H+ para fora da membrana (espaço periplásmico). 
- Citocromo c oxida o complexo III e se torna reduzido. 
- O cit c é oxidado pelo complexo IV, que uma vez reduzido joga o H+ para fora da membrana. Não 
há mais nenhum complexo, onde vai parar o elétron? No oxigênio (último e maior agente oxidante da 
cascata), será reduzido e transformado em água. 
 
- O complexo II não mostrado é uma proteína transmembrana e é reduzido pelo FADH2. Quem 
oxida o complexo II é a ubiquinona. 
 
Aqui!!! *** - Os complexos I, III e IV reduzidos jogam H+ para fora, o bombeamento de H+ 
para o meio externo aumenta a concentração de prótons no espaço periplásmico, gerando um 
aumento do gradiente de prótons. ATP sintase permite a entrada de prótons. A passagem gera energia 
captada pela ATPase (gira) que é usada para fosforilar ADP e transformá-lo em ATP sem gasto de energia. 
Para cada H+ gera-se um ATP. 
 
- Etapas: 
 
1) Elétrons do NADH (ou luz solar) percorrem a cadeia de transportes, alguns dos transportadores 
da cadeia bombeiam prótons (ativamente) através da membrana (bombas de prótons) 
 2) A membrana fosfolipídica é impermeável aos prótons, estabelecendo um gradiente de prótons no 
meio externo, há ainda um gradiente de concentração de carga elétrica. Torna um lado com excesso de H+ 
(carregado positivamente). Este gradiente eletroquímico resultante tem energia potencial, força 
prótomotiva. 
 3) Os prótons podem difundir através da membrana somente por meios de canais de proteínas 
especiais que contém ATP sintase (ATPase), quando isto ocorre, energia é liberada e utilizada para 
sintetizar ATP de ADP. 
O fluxo prótons para o lado interno da membrana força a enzima a fosforilar ADP formando ATP. 
 
Obs. ATP gerado durante a fosforilação (ADP é fosforilado para gerar ATP) oxidativa (ocorre 
oxidação em cascata das proteínas) não gasta energia. Os complexos só conseguem bombear H+ se 
estiverem reduzidos (carga negativa). 
 
23 - Resumo da respiração aeróbica (ler slide!) 
 
- Reações de oxidação e redução em presença de um aceptor de elétrons externo, o O2. 
 - 38 ATPs para cada molécula de Gli catabolizada. 
 - Células de eucariotos produzem 36 ATPs, essa diferença se deve a perda de e- qdo estes são 
expelidos pelas membranas mitocondriais que separam a glicólise pela cadeia de transporte de elétrons que 
ocorre no citoplasma. 
 
 
24 - Respiração anaeróbica 
 
 Aceptor final é uma substância inorgânica diferente do oxigênio. Utilizam, como exemplos (NO3-, 
SO4-2, CO3-2, Fe+3 - Fe férrico), como aceptor final de elétrons. 
 
Pseudomonas e Bacillus: podem utilizar o íon nitrato (NO3-) como aceptor final de elétrons. O 
íon nitrato é reduzido a íon nitrito (NO2-), oxido nitroso (N2O) ou gás nitrogênio (N2). 
 Desulfovibrio e Desulfotomaculum: utilizam sulfatos (SO4
-2) como aceptor final de elétrons para 
formar sulfeto de hidrogênio (H2S). 
 
Desulfovibrio Gram (-), comumente encontrada em ambientes aquáticos com altos níveis de 
matéria orgânica. 
 Desulfotomaculum Gram (+), anaeróbia obrigatória, que vive no solo, matéria orgânica em 
decomposição. 
 
Bactérias metanogênicas: utilizam carbonato (CO3
-2) para formar metano (CH4). 
Bactérias metanogênicas - São arqueobactérias anaeróbias que possuem a capacidade de 
produzir gás metano. Vivem geralmente em regiões profundas dos oceanos, em áreas pantanosas e 
também no sistema digestório dos animais ruminantes (atuam na digestão da celulose). 
 
Geobacter: reduz Fe+3 - Fe férrico à Fe+2 
 Íon nitrato = NO3
-  NO2
-  N2O 
 Sulfeto de H = H2S 
 CH4 = metano 
 Enterobactérias redução do NO3
- pode chegar até NH4
+ 
 
Nenhum desses aceptores apresenta E0
r tão positivo como o par O2/H2O), portanto menos energia é 
conservada quando esses aceptores são reduzidos, em comparação com a respiração aeróbica. 
 
O uso de aceptores alternativos permitem os microrganismos respirarem em ambientes sem 
oxigênio, sendo de extrema importância ecológica. 
 
- Rendimento: mais baixo que a respiração aeróbica (2 ATPs e 2 NADH que será consumido na 
fermentação!), somente uma parte do CAC (ciclo do ácido cítrico) funciona sob condições anaeróbias e 
nem todos os transportadores participam da cadeia. Produz 2 ATPs somente (Glicólise – não 
necessita do oxigênio). 
Microrganismos anaeróbios tendem a crescer mais lentamente. 
 
26 - Toxidade do oxigênio para os anaeróbios e enzimas envolvidas na detoxicação (aeróbios e 
facultativos) 
 
Qdo. os elétrons são doados ao oxigênio alguns radicais tóxicos intermediários são formados: 
superóxidos, peróxido de hidrogênio e radicais hidroxila. Estes apresentam alto grau de toxicidade 
para os componentes celulares devido à grande instabilidade, fazendo com que sejam retirados 
elétrons de moléculas vizinhas (degradando inclusive os ácidos nucléicos, além de lipídios das 
membranas e outras substâncias). 
Os mcg anaeróbios não possuem as enzimas que neutralizam as formas tóxicas do oxigênio, sendo 
mortos rapidamente pelo acúmulo desses radicais. 
 
 Os radicais reativos que são formados devem ser, de alguma forma, acomodados dentro da célula. 
 As defesas primárias são fornecidas por enzimas que capturam cataliticamente os intermediários da 
redução do oxigênio.Radicais superóxidos livres são formadas em pequenas quantidades durante a respiração dos 
organismos que utilizam o O2 como aceptor final de elétrons. 
 
- H2O2 
 O peróxido de hidrogênio é um produto das oxidações celulares e da superóxido dismutase (SOD) 
 O peroxido de hidrogênio contém o ânion peróxido (O2-2) que também é tóxico para as células. 
 Os microrganismos sintetizam enzimas capazes de neutralizar a ação tóxica – as mais conhecidas 
são a catalase e peroxidase. 
 
- Radical hidroxila (OH) 
 
 É uma outra forma intermediária do oxigênio sendo muito reativa com a maioria das substâncias 
celulares. 
 Pode danificar o DNA , lipídios das membranas e outros. 
 Podem ser gerados devido às reações o ânion superóxido e o peróxido de hidrogênio ou devido 
a reações intracelulares. 
 A remoção eficiente dos ânions superóxido e do peróxido de hidrogênio previne a formação dos 
radicais hidroxila. 
 
26 - Classificação das bactérias de acordo com a respiração 
 
 Aeróbios obrigatórios ou restritos: vivem somente na presença de oxigênio. Obtém energia de 
compostos orgânicos na presença de oxigênio. 
 
 Anaeróbios facultativos: podem gerar ATP através da respiração e também da fermentação 
utilizando íon nitrato como aceptor de elétrons. 
 
Anaeróbios restritos: bactérias que utilizam sulfatos e carbonatos como aceptores de elétrons e 
não podem utilizar a respiração aeróbica como alternativa. 
 
Anaeróbicos aerotolerante: crescimento somente anaeróbico! Mas sobrevive na presença de 
oxigênio. Crescimento limitado em estufa de CO2 entre 5 – 10%. 
 
Microaerófilos: crescimento ótimo com 5% de CO2. 
 
27 - Fermentação 
 
 Processo metabólico que libera energia de moléculas orgânicas (açúcares, proteínas, purinas e 
pirimidinas – ex. anaeróbios), 
Não requer oxigênio (mas pode ocorrer na presença!), assim como o Ciclo de Krebs ou um 
sistema transportador de elétrons para gerar energia. 
Usa uma molécula orgânica sintetizada na célula como aceptor final de elétrons. Ausência de 
aceptores externos. 
 
Obs. bactérias ácido-lácticas que podem manter a fermentação em presença de O2. 
 
27.1 Características da fermentação 
 
Conversão da Gli em ácido pirúvico (Glicólise) 
 
Processo mais simples que a respiração, envolve menos passos. Basicamente os elétrons são 
transferidos junto com os prótons, das coenzimas reduzidas NADH e NADPH para o ácido pirúvico ou os 
seus derivados, como veremos no próximo slide. Esses aceptores finais são reduzidos a produtos finais. 
Uma função 
 
Na glicólise a coenzima NAD+ é reduzida a NADH, mas lembre-se que ela é somente um 
transportador de elétrons e não um aceptor terminal de elétrons. Assim, o NADH produzido durante a 
glicólise deve ser novamente oxidado a NAD+ a fim de que a glicólise prossiga, isso é alcançado por meio 
da redução do piruvato pelo NADH a produtos da fermentação (ácidos ou álcoois) que são 
posteriormente excretados. 
 
Gases (CO2 e/ou H2) podem ser produzidos. 
 
Produção líquida de apenas 2 ATP para cada molécula de Gli catabolizada. Grande parte da 
energia produzida (através da glicólise) fica armazenada nos produtos finais da fermentação (ex. 
ácido lático e etanol). Gera-se ATP através da fosforilação a nível de substrato (glicólise). Não há 
obtenção adicional de ATP. 
 
28 - Tipos de fermentação 
 
 O ácido pirúvico converte-se em um ou mais produtos orgânicos diferentes, dependendo do tipo de 
microrganismo. A diferença encontra-se no que acontece de fato com o piruvato. 
 
1. Lática: homolática - ác. lático (Strepto e Bacillus), nesse processo não há formação de gás, 
produção de queijos. Heterolática - ác. lático + etanol + CO2 (Leuconostoc, alguns Lactobacillus). 
2. Alcoólica: ácido pirúvico é convertido a CO2 e acetaldeído, sendo este reduzido a álcool. Exs. 
S. cerevisiae (bebidas alcóolicas, alimentos - pão, bolo). 
 3. Propiônica: ácido propiônico (Propionibacterium, C. propionicum). 
4. Butírica: ácido butírico, butanol, acetona, isopropanol (C. butyricum) 
 5. Mista: etanol, lactato, succinato, butanodiol, formato e ácido acético (Bactérias entéricas 
incluindo E. coli, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Enterobacter). 
 6. Butileno glicólica: acetoína (Enterobacter). 
 
 Lactose - glicose e galactose 
 Sacarose - glicose e frutose 
 Amido - amilase libera glicose 
 Celulose - celulase libera glicose 
 
 Obs. Para o organismo, o produto crucial é o ATP; os produtos de fermentação são apenas resíduos. 
As células realizam a forma de metabolismo que mais as beneficia energeticamente. A energia disponível 
a partir de uma molécula de glicose é muito maior se esta passar pelo processo de respiração, sendo 
convertida a CO2, do que se for fermentada. 
 
28.1 Fermentação lática 
 
 Uma molécula de Gli é oxidada em duas moléculas de ácido pirúvico + 2 ATP. 
 As moléculas de ácido pirúvico são reduzidas por 2 moléculas de NADH para formar 2 moléculas 
de ácido lático. 
 O ácido lático é o produto final: não sofre mais oxidação e armazena a energia produzida pela 
reação. 
 Rendimento de energia é baixo. 
 Produtos: iogurte, leite, repolho azedo e conservas de pepino. 
 
28.2 Fermentação alcoólica 
 
 Através da glicólise uma molécula de Gli é oxidada a duas moléculas de ácido pirúvico + 2 ATP. 
 As moléculas de ácido pirúvico são convertidas em duas moléculas de acetaldeído e 2 de CO2. 
 As duas moléculas de acetaldeído são reduzidos por 2 NADH para formar 2 moléculas de etanol. 
 Podem utilizar a via Pentose-fosfato. 
 
29 - Importância da fermentação 
 
- Econômica: produção de alimentos, bebidas [láticas – queijos (sabor e aroma característicos), 
coalhadas e iogurtes; alcoólicas], combustíveis e medicamentos. Deterioração alimentos. 
 Fermentação de plantas do gênero Agave por leveduras e lactobacilos. O destilado resultante do 
produto dessa fermentação é a popular "tequila". 
Queijo suíço - Propionibacterium freudenreichii (produto ácido propiônico e CO2); 
 Iogurtes - Streptococcus thermophilus (ácido lático – sabor), Lactobacillus bulgaricus 
(cremosidade, sabor e aroma). Leite desnatado concentrado + bactérias → incubação a 45°C/horas. 
 Manteiga - Streptococcus spp. 
 Salame - Pediococcus spp. 
 Vinagre - Acetobacter spp. 
Chocolate - as sementes de fruto de cacau recém-colhidos têm seus carboidratos fermentados 
primeiramente por leveduras e, em seguida, por bactérias lácticas e acéticas. Em seguida, as sementes são 
secadas, torradas e processadas. A fermentação é necessária para que se formem substâncias que dão o 
sabor típico do chocolate. 
Álcool - fermentação do melaço de cana por leveduras do gênero Saccharomyces. 
 Acetona e butanol - importantes solventes empregados na indústria química e farmacêutica, são 
produzidos na fermentação de melaço de cana pela bactéria C. acetobutylicum. 
 Ácido cítrico - largamente empregado pela indústria de refrigerantes, é produzido pela fermentação 
do melaço de cana por bactérias do gênero Aspergillus. 
Antibióticos - 
 
- Saúde: infecções anaeróbias: prognóstico ruim, progressão rápida, baixo rendimento energético 
do processo metabólico produtor de energia. 
 
 - Diagnóstico laboratorial: identificação de microrganismos (bactérias e leveduras) pela ação 
sobre substratos (açúcares) e enzimas que produzem. 
 
- Testes de fermentação são utilizados para determinar se um organismo pode fermentar um 
carboidrato para produzir ácido e gás. 
 
Por intermédio deste grande número de reações catabólicas, presentes nos processos 
anteriormente citados, que podem ser feitas a classificação e identificação de microrganismos, sejam elas 
pela geração de produtos a partir de um substrato, seja pelo consumo de determinado substrato, ou 
pela detecção de enzimas específicas necessárias para realização de reações envolvidas no processos 
catabólitos. 
 Testes bioquímicos = identificação fenotípica. 
 
30 e 31 -Catabolismo de proteínas 
 
 Muito grandes para atravessarem as membranas plasmáticas. 
 Produção de proteases e peptidases extracelulares  quebram as proteínas em aa correspondentes 
que podem atravessar a parede. 
 Podem remover grupos amino do aa, o ác. orgânico formado entra no ciclo de Krebs. 
 A presença destas enzimas são utilizadas para identificar bactérias no laboratório. 
 As proteínas são muito grandes para atravessarem as membranas plasmáticas. 
 Os microrganismos produzem proteases e peptidases extracelulares para quebrar proteína em 
aminoácidos. 
 Os aminoácidos precisam ser convertidos a outras substâncias para poder entrar no ciclo de Krebs: 
reações de desaminação, descarboxilação e desidrogenação. 
 Desaminação: o grupo amino é removido e convertido em íon amônia e o ácido orgânico restante 
entre no ciclo de Krebs. 
 
32 e 33 - Catabolismo de lipídios 
 
- Lipídios: Gorduras constituídas de ácidos graxos e glicerol. 
 
- Lipases: Enzimas produzidas pelos mcgs que quebram os lipídios em seus componentes, sendo cada 
componente metabolizado separadamente. 
 
- Glicerol: é convertido em diidroxiacetona fosfato e catabolisada via glicólise e ciclo de Krebs. 
 
- Ácidos graxos: β-oxidação: degradação dos ácidos graxos em que fragmentos de C são liberados de dois 
em dois para formar Acetil-CoA que é catabaolisada via Ciclo de Krebs. 
 Mcgs também oxidam lipídios, produção de lipases (hidrolisam) que quebram os lipídios a partir de 
ác. graxo (β-oxidação  Acetil CoA  ciclo de Krebs) e glicerol (transformado em DHAP antes de entrar 
na glicólise, formando gliceraldeído 3-fosfato). 
 
35 - Catabolismo dos compostos orgânicos 
 
 Proteínas, carboidratos e lipídios podem ser fontes de elétrons e prótons para a respiração. Essas 
moléculas entram na glicólise e ciclo de Krebs em várias partes. 
 
36 - Vias metabólicas de uso de energia (anabolismo) 
 
 Estes processos bioquímicos são endergônicos – requerem energia 
As vias biossintéticas começam com a síntese das unidades estruturais necessárias para a 
produção de substâncias mais complexas. 
 Fontes de energia: ATP (adenosina trifosfato), GTP (guanosina trifosfato), UTP (uridina trifosfato) 
ou uma força protomotiva. 
 
As unidades estruturais são então ativadas (energia de moléculas de ATP) e unidas uma à outra para 
formar substâncias complexas que se tornam parte estrutural ou funcional da célula. 
 
Estrutural: biossíntese de componentes químicos da células como ácidos nucléicos (DNA, RNA), 
substâncias nitrogenadas (Aa, enzimas, proteínas), peptideoglicano da parede celular e fosfolipídios da 
membrana celular. 
 Funcional: para realização de processos vitais como: motilidade, divisão celular e transporte ativo 
de nutrientes através da membrana celular. 
 
37 - Biossíntese de Carboidratos 
 
 Os átomos de carbono necessários para a produção de glicose são sintetizados a partir dos 
intermediários produzidos durante processos como glicólise e ciclo de Krebs e de lipídios e Aa. 
 
Após sintetizada, a glicose pode ser colocada dentro de polissacarídeos complexos, tal como: 
Glicose  fosforilação  glicogênio. As unidades de gli foram fosforiladas e ligadas para este processo 
ocorrer. Envolve gasto de ATP. 
 
 ADPG – Adenosina difosfoglicose, é ligada a unidades similares e forma glicogênio. 
 UTP – Uridina trifosfato (nucleotídeo), como fonte de energia, os animais sintetizam glicogênio, a 
partir de UDPG – Uridina difosfoglicose 
 UDPNAc – N-Acetil-glicosamina é um material essencial na biossíntese do peptideoglicano, a 
substância que forma a parede bacteriana. 
 
 CO2  triose  pentose e hexose  nucleotídeo (ribose e desoxirribose), polissacarídeos 
(peptideoglicano, amido) 
 Via do monofosfato → Gli-6-P pode gerar açúcares de 4, 5, 6, 7 e 8 átomos de carbono. Nesta via 
formam-se tb NADPH (importante nas reações de oxirreduções intracelulares). 
 
 Microrganismos autotróficos são capazes de usar dióxido de carbono (CO2) da atmosfera 
convertendo-o em um composto orgânico – Fixação de CO2 – necessita ATP e NADPH2. 
 - Fotoautotróficos (cianobactérias). Produzem ATP utilizando energia luminosa – fotofosforilação. 
 Obtêm NADH2 – usando elétrons removidos da clorofila na presença de luz. 
 
 - Quimioautotróficos ( Nitrosomonas e Thiobacillus) 
 Produzem ATP utilizando energia liberada durante a oxidação de compostos inorgânicos (H2 
,amônia, nitrito,e compostos sulfurados reduzidos ). 
 Obtêm NADH2 - utilizando elétrons retirados durante a oxidação de compostos inorgânicos. 
 
38 - Biossíntese de lipídios 
 
 (Glicerol fosfato) 
 
Glicose  Ác. pirúvico  Acetil-Co-A  Ác. graxos de cadeia longa  Fosfolipídios 
 
 São sintetizados por várias rotas. As células o fazem unindo glicerol e ácidos graxos. 
A porção glicerol é obtida de um produto intermediário da glicólise. Os ácidos graxos, são 
montados quando dois fragmentos de acetil-CoA são sucessivamente adicionados um ao outro. Através de 
reações de desidratação que requerem energia. 
 Se um dos ácidos graxos for substituído por ácido fosfórico terá como principal função como 
componente estrutural de membrana (fosfolipídios). 
Cera, presente em membrana de microrganismos ácidos resistentes, hipersensibilidade retardada. 
Carotenóides, pigmentos vermelho, laranja e amarelo de muitos mcg. Muitos lipídios funcionam como 
estoque da síntese de ATP. 
 
39 - Biossíntese de AA, ptns., purinas e pirimidinas 
 
N gasoso ou outras formas de N inorgânico  Aa  Proteínas (enz.), Purinas e Pirimidinas 
(Nucleotídeos – Ác. Nucléicos). 
 Funções  A maioria dos Aa é destinado a síntese de ptns atuam como enzimas, componentes 
estruturais e toxinas. 
 
- Aa e Proteínas 
 
E. coli, e outros mcg possuem as enzimas necessárias para utilizar materiais iniciais, tais como 
glicose e sais inorgânicos, para a síntese de todos os Aa necessários, a partir, de intermediários do 
metabolismo dos CH (ciclo de Krebs, Via pentose fosfato ou Via Entner-Dourdoroff). Outros necessitam 
do ambiente fornecendo os aa pré-formados. 
 A adição de um grupo amino a um ácido (ex: ác. pirúvico) e transformando em Aa recebe o nome 
de aminação. Se o grupo amino vem de outro Aa velho, temos uma transaminação. 
 Aminação: adição de um grupo amino ao ácido pirúvico ou a um apropriado ácido orgânico do 
ciclo de Krebs converte o ácido a aminoácido. 
 Transaminação: se o grupo amino advém de um aminoácido preexistente. 
 
Para a união dos Aa ocorrer, há desidrogenação e requer ATP. 
 O processo para biossíntese de ptns. envolve genes. 
 
Como um microrganismo sintetiza aminoácidos? 
 
O nitrogênio gasoso (N2 ) é utilizado apenas por algumas bactérias para síntese de compostos 
nitrogenados como exemplo amônia (NH3) – fixação de Nitrogênio 
 Formas inorgânicas de nitrogênio (amônia, sulfato de amônia) – Amônia + composto contendo 
carbono para produzir aminoácidos. 
 
 Fixação do N e produção NH3  Azotobacter chroococcum 
 
40 - Purinas e Pirimidinas 
 
 DNA e RNA é constituído de uma base purina e/ou pirimidina, uma pentose (derivado da via 
pentose fosfato e da via de Enter-Doudoroff) e um grupo fosfato. Aa provenientes da glicólise e ciclo de 
Krebs além da energia do ATP, fornecem a base para a síntese dos anéis purinas e pirimidinas. O DNA e 
RNA terão todas as informações necessárias para a síntese de ptns e estruturas da célula. 
 
41 - Integração do metabolismo 
 
Processos simultâneos, controlados geneticamente (enzimas) e por fatores externos. 
 
O processo metabólico dos mcgs produz energia a partir da luz, de compostos orgânicos e 
inorgânicos a energia também é utilizada para a biossíntese. 
As reações anabólicas e catabólicas estão unidas por um grupo de intermediários comuns e também 
dividem algumas vias metabólicas.Tais vias metabólicas integradas são referidas como vias anfibólicas. 
 
42 - Vias Anfibólicas 
 
Vias metabólicas que funcionam em ambos, anabolismo e catabolismo. São de dupla utilidade. 
Ligam as reações que levam à quebra e à síntese de carboidratos, lipídios, proteínas e nucleotídeos. 
Possibilitam reações simultâneas, um produto quebrado formado é utilizado em outra reação para sintetizar 
um composto diferente. 
Mecanismos são utilizados pelas células para permitir que estas reações ocorram simultaneamente. 
Um destes mecanismos envolve o uso de diferentes coenzimas para as vias opostas, NAD+ (envolvido em 
reações catabólicas) e NADP+(envolvido em reações anabólicas). 
As enzimas também podem coordenar estes processos, pela aceleração e inibição destas reações 
bioquímicas. O estoque de ATP acumulado pode parar a glicólise. 
 
43 - Classes das enzimas 
 
Classe 
Tipo de reação química 
catalisada 
Exemplos 
Oxidorredutases 
Transferência de elétrons 
(Oxidação-Redução) 
Desidrogenases (removem hidrogênio), 
Peroxidases, SOD, Citocromo-oxidase 
Transferases 
Transferência de grupos funcionais 
(metil, formil, carboxil, aldeídicos, 
OH, N, P..) 
Transaminases, transcarboxilases 
Acetato quinase 
Hidrolase 
Reações de hidrólise 
(adição de água) 
Galdase, esterases, peptidases, fosfatases 
Liase 
Remoção de grupos a partir dos 
substratos, deixando duplas 
ligações ou substituindo-as 
Descarboxilases, aldolases, desdratases 
Isomerase Rearranjo dos átomos na molécula 
Isômeros ópticos, geométricos (Glicose-P 
isomerase) 
Ligase 
União de duas moléculas (usando 
energia - ATP) 
Acetil-CoA sintetase, DNA ligase 
 
44 - Inibidores enzimáticos 
 
- Competitivos  Impede ligação ao substrato; 
- Não-competitivos  Sítio alostério (outro espaço). Pode ativar ou impedir a ação da enzima, 
modificando o sítio ativo ou a ligação do íon metálico (co-fator) a enzima. Ex: Fluoreto (inativam 
enzimas). Inibe a enzima enolase na via glicolítica e assim previne a degradação da glicose. Inibe a urease 
em vários métodos de dosagem da uréia. 
 
- Inibição por retroalimentação  Produto final acumulado inibe alostericamente uma enzima 
das etapas iniciais da via funcional e a torna não funcional. 
 
- Regulação da atividade enzimática: Operon lac 
 Enzimas constitutivas – metabolismo da glicose – produzidas qq que sejam as condições. 
 Enzimas Indutíveis ou adaptativas – somente são produzidas quando o substrato se encontra 
presente no meio. 
 
45 - Potencial Eh (oxidação-redução) 
 
 O potencial de oxidação-redução (redox) de um substrato pode ser definido, de um modo 
geral, pela facilidade com a qual o substrato ganha ou perde elétrons. Quando um elemento perde 
elétrons, diz-se que este substrato é oxidado, ao passo que, quando um substrato ganha elétrons, diz-se que 
se tornou reduzido. 
 
Desta forma, um substrato que facilmente doa elétrons é chamado de bom agente redutor, e 
aquele que facilmente recebe elétrons é denominado um bom agente oxidante. 
Quando os elétrons são transferidos cria-se uma diferença potencial, esta pode ser medida 
através de um instrumento apropriado e é expressa em milivolts. 
Quanto mais oxidada está uma substância, mais positivo será o seu potencial elétrico. 
 
Entre as substâncias dos alimentos que ajudam a manter condições redutoras estão o ácido 
ascórbico e os grupamento-SH em carnes e os açúcares redutores em frutas e vegetais. 
 
O potencial redox de um ambiente pode ser afetado por uma série de compostos. O oxigênio é o 
fator que mais contribui para o aumento do potencial redox de um alimento. 
 
Os microrganismos variam no grau de sensibilidade ao potencial redox do meio de 
multiplicação e podem, de acordo com o Eh requerido, ser divididos em grupos, como: 
 
• Aeróbios: exigem Eh positivo para o seu crescimento (presença de oxigênio) e são 
representados pelos bolores, bactérias como a Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella, Micrococcus, 
algumas espécies de Bacillus e leveduras oxidativas; 
• Anaeróbios: requerem Eh negativo para seu crescimento (ausência de oxigênio). O oxigênio 
chega a ser tóxico para a célula, porque gera peróxidos letais ao microrganismo. Os gêneros Clostridium 
e Desulfotomaculum compreendem espécies anaeróbias; 
• Facultativos: multiplicam-se em Eh positivo e negativo, sendo representados pelas leveduras 
(fermentativas, enterobactérias e Bacillus); 
• Microaerófilas: multiplicam-se melhor em Eh baixo. As bactérias lácticas são encontradas neste 
grupo. 
Verifica-se, portanto, que este é um fator de importância a ser utilizado na preservação de alimentos 
e que determina também quais tipos de microrganismos irão se desenvolver em determinados alimentos. 
Por exemplo, pode-se utilizar a exaustão, embalagens impermeáveis ao oxigênio, o uso de vácuo, 
atmosfera com gases inertes para se controlar os microrganismos. 
Estes recursos são usados para queijos, vegetais, produtos cárneos e outros, a fim de evitar os 
mofos superficiais. 
No caso dos enlatados, o ambiente anaeróbio favorece a multiplicação de bactérias 
esporuladas, anaeróbias ou facultativas. 
 
 Obs.: Quanto mais negativo o Eh, maior a probabilidade da subtância doar elétrons.