Metabolismo microbiano- Produção de energia

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ- UECE 
FACULDADE DE FILOSOFIA DOM AURELIANO MATOS- FAFIDAM 
CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
DISCIPLINA: MICROBIOLOGIA 
 
METABOLISMO MICROBIANO- 
Produção de Energia 
 
Prof. Dra. Déborah Praciano de 
Castro 
Produção de energia 
Várias reações nas vias catabólicas concentram a 
energia dentro das ligações do ATP 
Transportador 
conveniente de 
energia 
Reações de Oxidação-Redução 
Oxidação 
Remoção de 
elétrons (e-) de 
um átomo ou 
molécula. 
Produção de 
energia 
Redução 
Ganho de 
elétrons (e-) de 
um átomo ou 
molécula. 
Perda de 
energia. 
Reações de Oxidação-Redução 
A maioria das oxidações biológicas envolve a perda de átomos 
de hidrogênio Reações de desidrogenação. 
Reações de Oxidação-Redução 
Oxidação biológica 
Reações de oxidação-redução 
As células utilizam reações de oxidação-redução 
no catabolismo para extrair energia das moléculas 
de nutrientes. 
Não 
Esquecer! 
Geração de ATP 
Grande parte da energia liberada durante reações 
de oxirredução é armazenada dentro da célula 
pela formação de ATP. 
Geração de ATP 
Grande parte da energia liberada durante reações 
de oxirredução é armazenada dentro da célula 
pela formação de ATP. 
Fosforilação 
Geração de ATP 
Organismos utilizam três mecanismos de 
fosforilação para gerar ATP a partir de ADP. 
Fosforilação em nível de substrato 
ATP gerado quando um composto de alta energia é 
diretamente transferido de um composto fosforilado 
(substrato) a HDP. 
C-C-C~P + ADP C-C-C+ATP 
P adquire energia 
durante uma reação 
inicial em que o próprio 
substrato é oxidado. 
Geração de ATP 
Organismos utilizam três mecanismos de 
fosforilação para gerar ATP a partir de ADP. 
Fosforilação oxidativa 
Elétrons são transferidos de compostos 
orgânicos para um grupo de carreadores 
de elétrons (NAD+ e FAD+). 
Membrana plasmática de 
procariotos e membrana 
mitocondrial interna de 
eucariotos 
Elétrons são transferidos ao longo de uma 
série de carreadores diferentes a moléculas 
de Oxigênio ou outras moléculas inorgânicas 
ou orgânicas oxidadas. 
Geração de ATP 
Organismos utilizam três mecanismos de 
fosforilação para gerar ATP a partir de ADP. 
Fotofosforilação 
Ocorre somente nas células 
fotossintéticas , que contém 
pigmentos que absorvem a luz 
Processo inicia a partir da 
conversão da energia 
luminosa em energia 
química de ATP e NADPH. 
Moléculas orgânicas, especialmente 
açúcares, são sintetizados com a 
energia da luz a partir de CO2 e água. 
Vias metabólicas de Produção de 
energia. 
Organismos liberam e armazenam energia a partir 
de moléculas orgânicas por uma série de reações 
controladas, em vez de uma única explosão. 
O que aconteceria se a energia fosse 
liberada toda de uma vez? 
Vias Metabólicas de Produção de 
Energia 
Sequência de reações químicas catalisadas por 
enzima ocorrendo em uma célula VIA 
METABÓLICA 
Catabolismo de Carboidratos 
• A maioria dos microrganismos oxida 
carboidratos como sua fonte primária de energia 
celular; 
 
• Catabolismo de carboidratos Quebra das 
moléculas de carboidratos para produção de 
energia. 
Catabolismo de Carboidratos 
Produção 
de Energia 
a partir da 
glicose 
Respiração 
celular 
Fermentação 
Catabolismo de Carboidratos: 
Respiração celular 
Glicólise 
Ciclo de Krebs 
Cadeia de transporte 
de elétrons 
Catabolismo de Carboidratos: 
Respiração celular 
• Respiração envolve uma longa série de reações 
oxidação-redução. 
 
“Fluxo de elétrons da molécula de glicose de alta 
energia para as moléculas de CO2 e H2O de baixa 
energia”. 
Catabolismo de Carboidratos: 
Respiração celular 
A glicólise e o ciclo de Krebs são como um córrego fluindo em 
um declive suave , fornecendo energia para movimentar duas 
rodas hidráulicas antigas. 
Catabolismos de Carboidratos- 
Fermentação 
• Passo inicial também é a glicólise; 
 
• Ácido pirúvico é convertido em um ou mais 
produtos, dependendo do tipo de célula; 
 
• Não há ciclo de Krebs ou cadeia de transporte de 
elétrons na fermentação. 
 
• Rendimento de ATP é bem mais baixo. 
Glicólise 
• Primeiro passo no catabolismo de carboidratos 
 
• Maioria dos microrganismos utiliza essa via 
 
• Quebra de açúcar 
 
• A glicólise não requer oxigênio 
 
• Via de 10 reações, cada uma catalisada por uma 
enzima diferente. 
Glicólise 
• Como duas moléculas de ATP foram necessárias 
para iniciar a glicólise e quatro moléculas de 
ATP são geradas pelo processo, há um ganho 
líquido de duas moléculas de ATP para cada 
molécula de glicose oxidada. 
Alternativas à Glicólise 
Algumas 
bactérias 
têm vias 
alternativas 
à glicólise 
Via da 
pentose-
fosfato 
Via de 
Entner-
Doudoroff 
Respiração Celular 
• Processo gerador de ATP no qual moléculas são 
oxidadas e o aceptor final de elétrons é (quase 
sempre) uma molécula inorgânica. 
Aeróbia Anaeróbia 
Respiração Aeróbia: Ciclo de Krebs 
• Ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou ciclo do ácido 
cítrico; 
 
• Série de reações bioquímicas na qual uma 
grande quantidade de energia química potencial 
armazenada na acetil-CoA é liberada por etapas. 
Respiração Aeróbia: Cadeia de 
Transporte de Elétrons 
• Sequência de moléculas carreadoras que são 
capazes de realizar oxidação e redução. 
 
• Enquanto os elétrons passam ao longo da cadeia, 
ocorre uma liberação gradual de energia que é 
utilizada para conduzir a geração de ATP. 
Respiração Aeróbia: Cadeia de 
Transporte de Elétrons 
• Três classes de moléculas carreadoras 
Carreadoras 
Flavoproteínas 
Citocromos 
Ubiquinonas 
Respiração Aeróbia: Cadeia de 
Transporte de Elétrons 
• Cadeia de transporte de 
elétrons em bactérias são 
diversas; 
 
• Carreadores específicos 
utilizados por uma bactéria 
e a ordem em que eles 
funcionam podem ser 
diferentes entre bactérias. 
 
 O que é importante 
saber então? 
Respiração Aeróbia: Cadeia de 
Transporte de Elétrons 
O que é importante saber 
então? 
 
Todas as cadeias de 
transporte de elétrons 
atingem o mesmo objetivo 
básico liberar energia 
quando os elétrons são 
transferidos de um composto 
de alta energia para um de 
baixa energia. 
 
Mecanismo quimiosmótico de geração 
de ATP 
• Mecanismo de síntese de ATP utilizando a 
cadeia de transporte de elétrons é chamado de 
quimiosmose. 
 
• Na quimiosmose a energia liberada quando uma 
substância se move ao longo do gradiente é 
utilizada para sintetizar ATP. 
 
Respiração Anaeróbia 
• Aceptor final de elétrons é uma substância 
inorgânica diferente do oxigênio. 
 
• Pseudomonas e Bacillus Íon Nitrato 
 
• Desulfovibrio Sulfato 
 
• Respiração anaeróbica é essencial para os ciclos 
do Nitrogênio e Enxofre. 
 Fermentação 
• Fermentação pode ser definida de várias 
maneiras. 
Libera energia a partir 
de açúcares ou outras 
moléculas orgânicas 
(aminoácidos, ácidos 
orgânicos, purinas e 
pirimidinas). 
Não requer oxigênio 
Não requer a utilização 
de Ciclo de Krebs ou 
cadeia transportadora 
de elétrons 
Utiliza uma molécula 
orgânica como aceptor 
final de elétrons 
Produz pequena 
quantidade de ATP (1 ou 
2 para cada molécula de 
matéria inicial) 
Fermentação do ácido lático e 
fermentação alcóolica 
Fotossíntese 
• Em todas as vias metabólicas os organismos 
obtêm energia pela oxidação de compostos. 
 
• Onde eles obtêm esses compostos? 
Fotossíntese 
Diversidade metabólica dos 
Organismos