08. metabolismo

8/6/2019 08. metabolismo

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Metabolismo MicrobianoMetabolismo Microbiano

Produo de energia e biossnteseProduo de energia e biossntese


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IntroduoIntroduo

Metabolismo:Metabolismo:

grego:grego: metabolemetabole = mudana, transformao= mudana, transformao

Toda a atividade qumica realizada pelos organismosToda a atividade qumica realizada pelos organismos

So de dois tipos gerais:So de dois tipos gerais:

-- Aquelas que envolvem a liberao de energia: CATABOLISMOAquelas que envolvem a liberao de energia: CATABOLISMO

-- Aquelas envolvidas na utilizao da energia: ANABOLISMOAquelas envolvidas na utilizao da energia: ANABOLISMO

Muitos dos mecanismos metablicos microbianos so tambmMuitos dos mecanismos metablicos microbianos so tambm

utilizados pelos macro organismos, inclusive o homem.utilizados pelos macro organismos, inclusive o homem.


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Produo de energia

Requerimentos de energia:Requerimentos de energia:

Sntese dos componentes celulares: parede, membrana, etc.Sntese dos componentes celulares: parede, membrana, etc.

sntese de enzimas, cidos nuclicos, polissacardeos, etc.sntese de enzimas, cidos nuclicos, polissacardeos, etc.

reparos e manuteno da clulareparos e manuteno da clula

crescimento e multiplicaocrescimento e multiplicao

acumulao de nutrientes e excreo de produtos indesejveisacumulao de nutrientes e excreo de produtos indesejveis

motilidademotilidade


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Fontes de energiaFontes de energia

Para aPara a maioriamaioria dos microrganismos a energia dos microrganismos a energia retirada de molculas qumicas (nutrientes)retirada de molculas qumicas (nutrientes)

Para outros a energia proveniente da luz.Para outros a energia proveniente da luz.


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Quimiotrficos(utilizam substncias qumicas

como fonte de energia)

QuimiolitotrficosEx.: Amnia

QuimiorganotrficosEx.: Glicose

Nitrosomonaseuropaea:Nitrosomonaseuropaea:AmniaAmnia nitrito+ energianitrito+ energia

Streptococcuslactis:Streptococcuslactis:

glicoseglicose cido ltico+ energiacido ltico+ energia


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AnabaenacylindricaAnabaenacylindrica (cianobactria)(cianobactria)

LuzLuz energiaenergia


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Compostos que armazenam energia

Mais importante nos seresvivos


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Fluxo da energia

A concentrao de ATP naclula baixa.

Numa clula em plenaatividade chega a 2 mM

Em motores a exploso ou em turbinas o

rendimento oscila em torno de 30%.

At 45%

Fosforilao


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Produo de ATP pelos microrganismosProduo de ATP pelos microrganismos

Mecanismos:

a. Fosforilao em nvel de substratoa. Fosforilao em nvel de substrato::O grupo fosfato de um composto qumico removido eO grupo fosfato de um composto qumico removido e

adicionado diretamente ao ADPadicionado diretamente ao ADP

b. Fosforilao oxidativab. Fosforilao oxidativa

c. Fotofosforilaoc. Fotofosforilao


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O grupo fosfato adicionado aalgum intermedirio tornando-se dealta energia que pode sertransferido ao ADP.

Reaes OXI-RED internamentebalanceadas: alguns tomos dosubstrato tornam-se mais reduzidos,enquanto outros mais oxidados


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Fosforilao em nvel de substratoFosforilao em nvel de substrato


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A energia liberada pela oxidao de compostos qumicos utilizada na sntese deA energia liberada pela oxidao de compostos qumicos utilizada na sntese de

ATPATP

Oxidao: perda de eltrons (ou tambm perda de H)

Hp H+ + e-

COOH-CH2-CH2-COOHp COOH-CH=CH-COOH + 2H

(cido succnico)

A Fosforilao oxidativa envolve uma cadeia de transporte de eltrons(srie de reaes integradas)

energia liberada aos poucos e mais eficientemente (at 45 %)

b. Fosforilao oxidativab. Fosforilao oxidativa


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Peter Mitchell, 1978-Prmio Nobel


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Fosforilao oxidativa

Sistema O/R: prximo membro do sistema tem maior capacidade para

receber eltrons


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3.Fotofosforilao:

O NADPH utilizado para reduzir o CO2 no processo de fixao do CO2

A energia da luz utilizada para a sntese de ATPA energia da luz utilizada para a sntese de ATP


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Vias de degradao de nutrientes paraVias de degradao de nutrientes para

produo energiaproduo energia

Microrganismos que obtm energia de nutrientes orgnicos (Quimiotrficos)

devem inicialmente decompor os nutrientes em compostos que possam serutilizados para a produo de energia.

Isso feito por meio de uma srie de reaes qumicas catalisadas por

enzimas: catabolismo


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Vias de degradao de nutrientes para produo de energiaVias de degradao de nutrientes para produo de energia


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Carreadores de eltrons

Numa reao de oxidao-reduo, a transferncia de eltrons

normalmente requer a participao de intermedirios,denominados carreadores.

Classes:

- Que se difundem livremente: NAD+, NADP+

- Associados membrana:

Flavoprotenas FMN/FAD

Protenas com Fe e S

Quinonas

NAD+ + 2 e- + 2 H+ NADH + H

bom doador


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Vias de degradao de nutrientes paraVias de degradao de nutrientes paraproduo energiaproduo energia

Vias catablicasVias catablicas

-- regenerao do NADregenerao do NAD++

(as clulas possuem uma quantidade limitada de NAD)

1. Fermentao:1. Fermentao:O NAD regenerado utilizando um aceptor produzido pelaO NAD regenerado utilizando um aceptor produzido pelaprpria clulaprpria clula

2.2. Respirao aerbiaRespirao aerbia3.3. Respirao anaerbiaRespirao anaerbia

Todas as vias tambm fornecem precursores para a biossnteseTodas as vias tambm fornecem precursores para a biossntese


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Gliclise

quantidadelimitada naclula

Lactobacilos

Leveduras

Enterobactrias


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Sntese da FermentaoSntese da Fermentao

ausncia de aceptores externos de eltronsausncia de aceptores externos de eltrons

reaes de oxidao e reduo de um composto orgnicoreaes de oxidao e reduo de um composto orgnico

balanceadas internamentebalanceadas internamente

fosforilao em nvel de substratofosforilao em nvel de substrato

Pouca eficincia na produo de de energia:Pouca eficincia na produo de de energia:

(2 ATP/mol de glicose)(2 ATP/mol de glicose)

Maior parte da energia retida no produto final:Maior parte da energia retida no produto final:

O lcool tem alto teor energticoO lcool tem alto teor energtico


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Vias catablicasVias catablicas regenerao do NADregenerao do NAD++

1. Fermentao

2.2. Respirao aerbia:Respirao aerbia:-- O NADH doa eltrons para o sistema de transporte de eltronsO NADH doa eltrons para o sistema de transporte de eltronspara regenerar o NAD.para regenerar o NAD.-- O aceptor final de eltrons oO aceptor final de eltrons o oxigniooxignio

-- Resulta tambm na gerao da fora protomotiva e produo deResulta tambm na gerao da fora protomotiva e produo demais ATPmais ATP

3. Respirao anaerbia


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O ciclo de Krebs(ciclo do cido ctrico)

A degradao da glicose pororganismos aerbiosnormalmente no para com aproduo do cido prvico.

Cada molcula de NADHpode doar eltrons para osistema de transporte paragerao da foraprotomotiva e produo de

ATP.


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Fosforilao oxidativa


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Sntese da Respirao aerbiaSntese da Respirao aerbia

reaes de oxidao e reduo em presena de umreaes de oxidao e reduo em presena de umaceptor de eltrons externoaceptor de eltrons externo

A molcula inteira do substrato oxidadaA molcula inteira do substrato oxidada alto potencial de energiaalto potencial de energia

grande quantidade de ATP gerada: 38 ATPsgrande quantidade de ATP gerada: 38 ATPs


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Nenhum desses aceptores so

eletro positivos quanto o O2/H2O.

Assim, menos energia liberada.

Em contrapartida, o uso desses

aceptores alternativos permitemos microrganismos respirarem na

ausncia de O2, com grande

importncia ecolgica.


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Utilizao da energiaUtilizao da energia


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Generalidades sobre as vias biossintticas:Generalidades sobre as vias biossintticas:

1)1) As vias comeam com a sntese das unidadesAs vias comeam com a sntese das unidades

estruturais simplesestruturais simples2)2) As unidades estruturais so ativadas com a energiaAs unidades estruturais so ativadas com a energia

de molculas como ode molculas como o ATP, GTP, NADH, NADPHATP, GTP, NADH, NADPH

3)3) As unidades estruturais so unidas para formarAs unidades estruturais so unidas para formar

substncias complexas da clula.substncias complexas da clula.


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Fornecimento de precursores de aminocidos


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BiossnteseBiossntese

PolmerosPolmeros

Polissacardeos (ex: peptideglicano) soPolissacardeos (ex: peptideglicano) sosintetizados a partir de hexoses como osintetizados a partir de hexoses como oUDP

UDP--

Glicose

Glicose

A ativao do monossacardeo utilizaA ativao do monossacardeo utilizaenergia do ATP e UTPenergia do ATP e UTP (uridina trifosfato)


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cidos nuclicoscidos nuclicos

ATP


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AminocidosAminocidos


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cidos graxoscidos graxos

Para biossntese de lipdeosPara biossntese de lipdeos

Energiafornecida peloNADPH

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