Metabolismo Microbiano

Metabolismo Toda atividade química realizada pelos

microrganismos.

Dois tipos de Atividade

-Liberação de energia;

- Utilização de energia.

Energia requerida pela célula microbiana

1. Biossíntese das partes estruturais da célula;

2. Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos,

fosfolipídeos e outros componentes químicos da célula;

3. Reparo de danos e manutenção da célula em boas

condições;

4. Crescimento e multiplicação;

5. Armazenamento de nutrientes e excreção de produtos;

6. Mobilidade;

Catabolismo e Anabolismo:

Principais fontes energéticas dos microrganismos

Microrganismos:

Quimiotróficos obtêm energia por degradação de nutrientes

ou substratos químicos;

Quimioheterotróficos degradam compostos orgânicos para

obter energia;

Quimioautotróficos degradam compostos inorgânicos para

obter energia;

Fototróficos utilizam a luz como fonte de energia.

Energia química e transferência de energia

Energia química energia contida em ligações químicas das

moléculas de nutrientes especiais;

Energia radiante pode ser utilizada por alguns

microrganismos, mas estes devem convertê-la em energia

química;

Energia térmica associada com o movimento ao acaso das

moléculas ou átomos – é uma forma de energia que não pode

ser utilizada pelos seres vivos.

Transferência de energia entre reações químicas exergônicas

e endergônicas

Reações exergônicas libera energia associadas a

degradação de nutrientes ou substratos químicos;

Reações endergônicas necessita energia associadas à

síntese de constituintes celulares;

Nos seres vivos as reações exergônicas fornecem a energia

necessária para as reações endergônicas.

Para ligar essas reações, os organismos desenvolvem o

processo chamado acoplamento energético:

Reação exergônica libera energia

Parte da energia é armazenada em umcomposto de transferência de energia

(ATP)

Os compostos de transferência de energia doam a energia armazenada para uma

reação endergônica.

Produção de ATP pelos microrganismos

Existem 3 vias gerais nas quais a fosforilação do ADP pode

ocorrer:

Fosforilação em nível de substrato processo no qual o grupo

fosfato de um composto químico é removido e adicionado

diretamente ao ADP;

Fosforilação oxidativa processo no qual a energia liberada

pela oxidação de compostos químicos é utilizada para a

síntese de ATP a partir de ADP;

Fotofosforilação processo no qual a energia da luz é utilizada

para a síntese de ATP a partir de ADP.

Fosforilação em nível de substrato

Figura 1 – Um exemplo de fosforilação em nível de substrato.

Fosforilação oxidativa: todas as reações de oxidação liberam energia e muitos

organismos desenvolveram vias que permitem a utilização desta energia para a

síntese do ATP.

A energia é liberada por uma série integrada de reações de oxidação

seqüenciais denominada sistema de transporte de elétrons

A energia é armazenada temporariamente em forma de força protomotiva

A força protomotiva fornece energia para a síntese do ATP a partir do ADP

Reações de oxidação:

Oxidação perda de um ou mais elétrons de um átomo ou

molécula.

Exemplo: ácido succinínico (forma reduzida) ácido fumárico

(forma oxidada) + 2H

Redução ganho de um ou mais elétrons.

Exemplo: Fe3+ + e- Fe2+

Sistema de transporte de elétrons

(O/R)1 (O/R)2 (O/R)3 Aceptor final de

elétrons.

Doador de elétrons.

e- e- e- e-

Energia liberada para a síntese de ATP.

Microrganismos aeróbios: 1/2O2e- + 2H+ H2O

Microrganismos anaeróbios: utilizam nitrato, sulfato ou ácido

fumárico como acptores de elétrons.

Figura 2 – Ilustração esquemática do sistema de transporte de elétrons.

Figura 3 – Desenho esquemático ilustrando a concepção da força protomotiva por meio de um modelo mecânico.

Força protomotiva

Figura 3 – Representação esquemática do sistema de transporte de elétrons na membrana citoplasmática de bactérias.

Vias de degradação de nutrientes

Degradação de nutrientes complexos

Figura 4 - Transporte dos equivalentes redutores através da cadeia respiratória.

Glicólise

Figura 5 – Decomposição da glicose a ácido pirúvico.

Fermentação

Figura 7 - Fermentação alcoólica por leveduras.

Respiração

Figura 6 - Respiração aeróbica por leveduras.

Figura 8 – Ciclo da ácido cítrico.

Figura 9 – Esquema geral mostrando algumas vias de degradação utilizadas pelos organismos para a quebra de nutrientes complexos.