Metabolismo I: Metabolismo heterotrófico
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- Luiz Eduardo Rico Alves
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1 Metabolismo I: Metabolismo heterotrófico
2 Como fazer uma célula bacteriana?
3 O que é metabolismo?
4 Destino dos precursores
5 ATP
6 + NADP
7 NADPH
8 A célula bacteriana deve satisfazer três necessidades básicas:! Energia! ATP! 13 precursores! Intermediários do metabolismo de Carbono! Poder redutor! NADPH
9 Diferentes estratégias de sobrevivência! Vias metabólicas! Processos metabólicos! Objetivo: obter ATP, precursores e poder redutor O que é metabolismo?
10 Heterotróficos Autotróficos
11 Heterotróficos
12 Metabolismo heterotrófico! Obtenção dos 13 precursores
13 Glicólise via de Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) C 6 H 12 O ADP + 2 Pi + 2 NAD +! 2 H 3 C-CO-COO H 2 O + 2 NADH + 2 H ATP Glicose Piruvato Uma célula bacteriana pode crescer fazendo exclusivamente a EMP?
14 EMP
15 EMP
16 Metabólito EMP ATP X NAD(P)H - Glicose-6-fosfato X Frutose-6-fosfato X Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - Eritrose-4-fosfato - Sedoheptulose-7-fosfato - Gliceraldeído-3-fosfato X 3-Fosfoglicerato X Fosfoenolpiruvato X Piruvato X Acetil-CoA - Oxaloacetato - α-cetoglutarato - Succinil-CoA - Via predominante de origem do metabólito*
17 Via de Entner-Doudoroff C 6 H 12 O 6 + ADP + NADP + + NAD + + Pi 2 H 3 C-CO-COO - + ATP + NADPH + NADH Glicose Piruvato Uma célula bacteriana pode crescer fazendo ED?
18 Via de Entner-Doudoroff
19 Via de Entner-Doudoroff Reações específicas de ED
20 Via de Entner-Doudoroff ED
21 Metabólito EMP ATP X X NAD(P)H - X Glicose-6-fosfato X X Frutose-6-fosfato X - Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - - Eritrose-4-fosfato - - Sedoheptulose-7-fosfato - - Gliceraldeído-3-fosfato X X 3-Fosfoglicerato X X Fosfoenolpiruvato X X Piruvato X X Acetil-CoA - - Oxaloacetato - - α-cetoglutarato - - Succinil-CoA - - Via predominante de origem do metabólito* ED
22 ED gera NADPH Há outras fontes de NADPH? Como obter NADPH?
23 Via das pentoses C 6 H 12 O 6 + ATP + 6 NADP + C 3 H 6 O 3 PO 4 + ADP + 3 CO NADPH Glicose gliceraldeído-3-fosfato Uma célula bacteriana pode crescer fazendo VP?
24
25 Metabólito Via predominante de origem do metabólito* EMP ED VP ATP X X - NAD(P)H - X X Glicose-6-fosfato X X X Frutose-6-fosfato X - X Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - - X Eritrose-4-fosfato - - X Sedoheptulose-7-fosfato - - X Gliceraldeído-3-fosfato X X X 3-Fosfoglicerato X X - Fosfoenolpiruvato X X - Piruvato X X - Acetil-CoA Oxaloacetato α-cetoglutarato Succinil-CoA *EMP via de Embden Meyerhof Parnas; VP- via das pentoses ED- via de Entner -Doudoroff
26 Via da Fosfocetolase (Hexose monofosfato) (A) Glicose + ADP + 3 NAD + AcetilCoA + Piruvato + ATP + 3 NADH + CO 2 (B) 2 Glicose + 2 ADP + 2 NAD + 3 AcetilCoA + 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH Uma célula bacteriana pode crescer fazendo VF?
27 Via da Fosfocetolase Hexose monofosfato Ocorrência: bactérias láticas homofermentadoras Ação da fosfocetolase (B) Ação da fosfocetolase (A) Ação da fosfocetolase (A) Leuconostoc mesenteroides Bifidobacterium bifidum
28 Via da Fosfocetolase (Hexose monofosfato)
29 Metabólito Via predominante de origem do metabólito* EMP ED VP HMP ATP X X - X NAD(P)H - X X - Glicose-6-fosfato X X X X Frutose-6-fosfato X - X X Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - - X X Eritrose-4-fosfato - - X X Sedoheptulose-7-fosfato - - X X Gliceraldeído-3-fosfato X X X X 3-Fosfoglicerato X X - X Fosfoenolpiruvato X X - X Piruvato X X - X Acetil-CoA X Oxaloacetato α-cetoglutarato Succinil-CoA *EMP via de Embden Meyerhof Parnas; VP- via das pentoses ED- via de Entner -Doudoroff
30 Os destinos do piruvato! Precursor de biossíntese Piruvato! Oxidação a CO 2 Acetil-CoA
31 Os destinos do piruvato Complexo piruvato desidrogenase CPD Piruvato Formiato Liase PFL Piruvato Acetil-CoA
32 Os destinos do piruvato Complexo piruvato desidrogenase CPD H 3 C-CO-COO - + HS-CoA + NAD + H 3 C-CO-SCoA + NADH + CO 2 Piruvato Acetil-CoA
33 Coenzima A
34 Metabólito Via predominante de origem do metabólito* EMP ED VP HMP CPD ATP X X - X - NAD(P)H - X X - - Glicose-6-fosfato X X X X - Frutose-6-fosfato X - X X - Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - - X X - Eritrose-4-fosfato - - X X - Sedoheptulose-7-fosfato - - X X - Gliceraldeído-3-fosfato X X X X - 3-Fosfoglicerato X X - X - Fosfoenolpiruvato X X - X - Piruvato X X - X - Acetil-CoA X X Oxaloacetato α-cetoglutarato Succinil-CoA
35 Os destinos do piruvato Piruvato Piruvato Formiato Liase PFL Acetil-CoA H 3 C-CO-COO - + HS-CoA H 3 C-CO-SCoA + HCOO - Piruvato Acetil-CoA Formiato
36 Metabólito Via predominante de origem do metabólito* EMP ED VP HMP CPD/ PFL ATP X X - X - NAD(P)H - X X - - Glicose-6-fosfato X X X X - Frutose-6-fosfato X - X X - Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - - X X - Eritrose-4-fosfato - - X X - Sedoheptulose-7-fosfato - - X X - Gliceraldeído-3-fosfato X X X X - 3-Fosfoglicerato X X - X - Fosfoenolpiruvato X X - X - Piruvato X X - X - Acetil-CoA X X Oxaloacetato α-cetoglutarato Succinil-CoA
37 Os destinos do piruvato Complexo piruvato desidrogenase CPD Piruvato Formiato Liase PFL Piruvato Acetil-CoA O 2 Situação em enterobactérias
38 Destinos de acetil-coa! Precursor do metabolismo! Ciclo dos ácidos tricarboxílicos! Ramos oxidativo e redutor
39 Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA ou ciclo de Krebs) H 3 C-CO-SCoA +3 NAD + + FAD + GDP + P i + H 2 O 2CO 2 + 3NADH + 2H + + FADH 2 + GTP + HSCoA
40
41 Em algumas condições o complexo α-cetoglutarato desidrogenase não está presente ou está inativado
42 Ramo redutor Ramo oxidativo
43 Metabólito Via predominante de origem do metabólito* EMP ED VP HMP CPD /PFL ATP X X - X - X - NAD(P)H - X X Glicose-6-fosfato X X X X Frutose-6-fosfato X - X X Ribose-5-fosfato ou ribulose-5-fosfato - - X X Eritrose-4-fosfato - - X X Sedoheptulose-7-fosfato - - X X Gliceraldeído-3-fosfato X X X X Fosfoglicerato X X - X Fosfoenolpiruvato X X - X Piruvato X X - X Acetil-CoA X X - - Oxaloacetato X X α-cetoglutarato X X Succinil-CoA X X TCA RR/ RO
44 Shunt do glioxilato 2 Acetil-CoA + NAD + + 2H 2 O! Succinato + 2HS-CoA + NADH + 3H +
45
46 Como as bactérias crescem quando não há glicose?
47 β-oxidação de ácidos graxos
48 Como as bactérias crescem quando não há glicose?
49 Gliconeogênese
50 Nenhuma das vias isoladamente consegue suprir os precursores necessários ao metabolismo bacteriano
51 Uma combinação de vias é necessária
52 ! Vias metabólicas! Processos metabólicos! Redes metabólicas
53
54 Obtenção de ATP
55 Heterotróficos Sem O 2 Sem O 2 com outro aceptor final de eletrons Com O 2
56 Heterotróficos Sem O 2 Sem aceptor de elétrons exógeno FERMENTAÇÃO Reoxidação de coenzimas NADH/NAD +
57 Fermentação
58 Fermentação
59 Formação de precursores durante a fermentação de glicose em E. coli (principais reações anapleroticas em vermelho)
60 Heterotróficos Sem O 2 FERMENTAÇÃO Sem O 2 com outro aceptor final de eletrons Com O 2
61 Heterotróficos Sem O 2 com outro aceptor final de elétrons RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
62 Cadeias de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa
63 Produtos da fermentação não foram completamente oxidados Podem gerar mais energia
64 CTE esquema geral
65 CTE em E. coli quando nitrato é o aceptor final de elétrons
66 RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
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68 Obtenção de precursores na respiração anaeróbia
69 Heterotróficos Sem O 2 FERMENTAÇÃO Sem O 2 com outro aceptor final de eletrons RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA Com O 2
70 Heterotróficos Com O 2
71 Cadeia de transporte de elétrons aeróbia
72
73 Precursores/Poder redutor/atp Aerobiose Anaerobiose
74
75
76 Heterotróficos Sem O 2 FERMENTAÇÃO Sem O 2 com outro aceptor final de eletrons RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA Com O 2 RESPIRAÇÃO AERÓBIA
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