Metabolismo Microbiano - 1PERIODO [Modo de Compatibilidade]

Introdução ao Metabolismo
Microbiano
METABOLISMO – DEFINIÇÃO:
Grego: metabole = mudança, transformação;
Toda atividade química realizada pelos organismos;
São de dois tipos:
Envolvem a liberação de energia: CATABOLISMO;
Envolvidos na utilização da energia: ANABOLISMO;
Requerimentos de energia:
Síntese dos componentes celulares: parede, membrana, etc.
síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, etc.
reparos e manutenção da célula
crescimento e multiplicação
acumulação de nutrientes e excreção de produtos indesejáveis
motilidade
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
OXIDAÇÃO: remoção de elétrons de um átomo ou molécula;
REDUÇÃO: adição de elétrons;
ADENOSINA TRIFOSFATO
Energia liberada: armazenada na célula;
Processo de geração de energia (molécula energética – ATP);
A GERAÇÃO DE ATP (FOSFORILAÇÃO):
Fosforilação em Nível de Substrato;
ATP gerado quando um P de alta energia é transferido diretamente de um
composto fosforilado (substrato) a ADP;
Ex.: C – C – C ∼ P + ADP
→
C – C – C + ATP;
Fosforilação Oxidativa;
Os elétrons transferidos do composto orgânico para um grupo de carreadores
de elétrons (normalmente NAD+ e FAD;
Fotofosforilação;
Ocorre somente em células fotossintéticas, que possuem clorofilas;
CATABOLISMO
GLICÓLISE: Oxidação completa da molécula de glicose em ácido pirúvico com a
produção de ATP e NADH contendo energia;
C ICLO DE KREBS: Oxidação do acetil (derivado do ácido pirúvico) resultando
em CO2, ATP, NADH e FADH2;
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS: NADH E FADH2 oxidados em
sistema “cascata” de reações de oxi-redução. Geração de grande quantidade de
ATP.
ESQUEMA SIMPLIFICADO DA RESPIRAÇÃO CELULAR
Glicólise: Via Embden-Meyerhof
1ª Etapa: PREPARATÓRIA: Duas moléculas de
ATP são utilizadas e uma molécula de seis
carbonos
é
fosforilada,
quebrada
e
transformada em Gliceraldeído-3-fosfato e
diidroxiacetona fosfato;
2ª Etapa: CONSERVAÇÃO: Duas moléculas de
três carbonos são oxidadas em duas moléculas
de ácido pirúvico. Resultado: duas moléculas de
NAD+ são reduzidas a NADH e quatro
moléculas de ATP são formadas
pela
fosforilação em nível de substrato.
Glicólise: Via Embden-Meyerhof
Vias alternativas à glicólise:
Via Pentose Fosfato:
Quebra de açúcares de 5 carbonos (pentoses), bem como da glicose. Produz
ácidos nucléicos; glicose a partir do CO2 (fotossíntese) e aminoácidos.
Importante via produtora de NADPH a partir do NADP+. 1 mol. De ATP por
glicose.
Bactérias: Bacillus subtilis, E. coli, Leuconostoce mesenteroides e
Enterococcus faecalis.
Via Entner-Doudoroff:
Cada molécula de glicose produz duas de NADPH e uma molécula de ATP
para biossíntese celular. Bactérias metabolizam glicose sem glicólise ou via
pentose fosfato.
Bactérias: Rhizobium, Pseudomonas e Agrobacterium. Não é encontrada
geralmente encontrada nas gram-positivas.
“Processo de geração de ATP em que moléculas são oxidadas e o
aceptor final de elétrons é (quase sempre) uma molécula inorgânica”
RESPIRAÇÃO AERÓBICA: aceptor final de elétrons e o O2;
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA: aceptor final de elétrons é uma
molécula inorgânica que NÃO o OXIGÊNIO molecular ou, raramente,
uma molécula orgânica;
CICLO DE KREBS
Série de reações bioquímicas (oxidação-redução) transfere energia da forma
de elétrons, para coenzimas transportadoras de elétrons (NAD);
Ocorre em aerobiose;
EUCARIOTOS: sistema enzimático localizado nas mitocôndrias;
PROCARIOTOS: Citoplasma;
Objetivo: Oxidar a Acetil-CoA em CO2 e H2O ; Produção de NADH, FADH2 e ATP;
Compostos intermediários - síntese de outros compostos (anabolismo);
- Oxoloacetato: Pirimidinas
- α-cetoglutarato: argininas
- Succinato: citocromos
- Malato: Lipídeos
CICLO DE KREBS
CICLO DE KREBS
Saldo do Ciclo de Krebs:
- 1 GTP = 1 ATP;
- 3 NADH (3 X 3 ATPs) = 9 ATPs
- 1 FADH2 (1 X 2 ATPS) = 2 ATPs
TOTAL: 12 ATPs para CADA molécula de Acetil-CoA
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
Sequência de moléculas transportadoras que são capazes de oxidação e
redução. Elétrons fluem pela cadeia com liberação de energia utilizada na
geração de ATP
Ocorre em aerobiose;
EUCARIOTOS: membrana interna das mitocôndrias;
PROCARIOTOS: membrana plasmática;
Objetivo: Gerar a maior quantidade de ATP;
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
ATP produzido da oxidação completa de 1 molécula de
glicose oxidada utilizando respiração aeróbica:
Por fosforilação a nível de
substrato
Via
Por fosforilação oxidativa
do NADH
do FADH
0
Glicólise
2
6
Via Intermediária
0
6
Ciclo de Krebs
2
18
4
Total
4
30
4
PROCARIOTOS: 38 ATPs e EUCARIOTOS: 36 ATPS