Introdução ao Metabolismo Microbiano

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1 Introdução ao Metabolismo Microbiano

2 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;

3 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

4 REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO OXIDAÇÃO: remoção de elétrons de um átomo ou molécula; REDUÇÃO: adição de elétrons;

5 ADENOSINA TRIFOSFATO Energia liberada: armazenada na célula; Processo de geração de energia (molécula energética ATP);

6 A GERAÇÃO DE ATP (FOSFORILAÇÃO): Fosforilação em Nível de Substrato; ATPgerado quando um Pde 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;

7

8 Fotofosforilação; Ocorre somente em células fotossintéticas, que possuem clorofilas;

9 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.

10 ESQUEMA SIMPLIFICADO DA RESPIRAÇÃO CELULAR

11 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.

12 Glicólise: Via Embden-Meyerhof

13 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.

14

15 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 O 2 ; RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA: aceptor final de elétrons é uma molécula inorgânica que NÃO o OXIGÊNIO molecular ou, raramente, uma molécula orgânica;

16 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 CO 2 e H 2 O ; Produção de NADH, FADH 2 e ATP; Compostos intermediários - síntese de outros compostos (anabolismo); - Oxoloacetato: Pirimidinas - α-cetoglutarato: argininas - Succinato: citocromos - Malato: Lipídeos

17 CICLO DE KREBS

18 CICLO DE KREBS Saldo do Ciclo de Krebs: - 1 GTP = 1 ATP; - 3 NADH (3 X 3 ATPs) = 9 ATPs - 1 FADH 2 (1 X 2 ATPS) = 2 ATPs TOTAL: 12 ATPs para CADA molécula de Acetil-CoA

19 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;

20 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

21

22 ATP produzido da oxidação completa de 1 molécula de glicose oxidada utilizando respiração aeróbica: Via Porfosforilaçãoa nívelde substrato Por fosforilação oxidativa do NADH do FADH Glicólise Via Intermediária 0 6 Ciclo de Krebs Total PROCARIOTOS: 38 ATPs e EUCARIOTOS: 36 ATPS

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