Metabolismo Microbiano

METABOLISMOSoma de todas as reaes qumicas dentro de um organismo vivoMetabolismo Primrio (fase log)

Todos os organismos apresentam (catabolismo e anabolismo)Metabolismo Secundrio (fase estacionria)

Somente os microrganismosProdutos de interesse industrial (enzimas extracelulares, antibiticos)

Acmulo e excreo

METABOLISMOCatabolilsmo: produo de energia a partir de compostos

Anabolismo: produo de compostos orgnicos com gasto de energia

METABOLISMOCATABOLISMO(CH2O)n

ANABOLISMOcompostos simples

enzimasCO2 + H2O

enzimasH2O + ptn, DNA, RNA, (CH2O)n

ATP

Liberao de Energia

Consumo de EnergiaSntese de compostos orgnicos Geralmente reaes de sntese por desidratao Endergnicas

Quebra de compostos orgnicos Geralmente reaes de hidrlise Exergnicas

METABOLISMOEnzima Enzima

Produo

ENERGIA

Consumo

Enzimas Todas as reaes bioqumicas dentro da clula Catalisadores biolgicos (aceleram as reaes qumicas) Altamente especficas 1 tipo de reao por enzima Classificao diferentes classes baseadas no mecanismo de ao

METABOLISMOENZIMAS Reduo da energia de ativao E+S ES Produto

METABOLISMOComponentes das enzimasComponente protico apoenzima

Componente no-protico cofator (ons) / coenzima (algumas derivadas de vitaminas)Apoenzima + Cofator = holoenzima (ativa)

METABOLISMOFatores que Influenciam a Atividade EnzimticaTemperatura pH Concentrao de substrato Inibidores:

Competitivos: Sulfa / PABANo-Competitivos: inibio alostrica

METABOLISMO

CATABOLISMOVias de produo de energia Reaes de Oxi-Reduoremoo de eltrons de um tomo ou molcula

Oxidao X Reduo

adio de eltrons

Energia liberadaarmazenado na clula Processo de gerao de energia (molcula energtica ATP) ADP + P = ATP FOSFORILAO

METABOLISMO

CATABOLISMODuas vias de obteno de energiaOxidao de compostos orgnicos ou inorgnicos quimiotrficos Luz fototrficos

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficosUso de molculas orgnicas Carboidratos principal fonte de carbono e energia Principal molcula orgnica glicose Dois mecanismos: Respirao (O2 / NO3, ... como receptor final de eltrons) Fermentao (processo redox na ausncia de receptores finais de eltrons utilizveis)Sntese de ATP

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficosRESPIRAO CELULAR:- Oxidao completa da molcula de glicose Etapas: 1 vias glicolticas: ocorrem na grande maioria das clulas vivas

2 ciclo de Krebs 3 fosforilao oxidativa

Glicognio, amido e sucrose

METABOLISMO

estocagem

Ribose-5-fosfato

Piruvato

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSGlicliseVia clssica: etapas preparatria e de preservao de energia Via das Pentoses-Fosfato: via complexa com gasto de ATP; quase todas as clulas 3 objetivos: Gliconeognese Sntese de Precursores de DNA e RNA Fornecimento de intermedirios da gliclise

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOS

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSCiclo de Krebs (TCA)Ciclo metablico: oxaloacetato inicia a via metablica e regenerado no final

Ocorre em aerobiose: descarboxilao total da glicoseEucariotos: Sistema enzimtico localizado nas mitocndrias Citoplasma de procariotos Fundo comum no metabolismo dos glicdios, lipdios e protdios

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSCiclo de Krebs (TCA)Objetivo: oxidar a acetila-CoA em CO2 e H2O Alguns de seus intermedirios so utilizados para a sntese de

outros compostos (anabolismo) Via AnfiblicaOxaloacetato pirimidinas -cetoglutarato arginina Succinato citocromos Malato lipdeo Produtos mais importantes: NADH e FADH2 - maiores

fornecedores de eletrons

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSCOENZIMAS REDUZIDAS Gliclise 1 NADH + H+ Ciclo de Krebs 4 NADH + 3 H+ / 1 FADH2

Cadeia Transportadora de Eltrons

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSCadeia Transportadora de EletronsM. plasmtica (procariotos) e m. interna mitocondrial(eucariotos) Variaes na composio da C.T.E. de bactria para bactria Energia liberada formao de gradiente de prtons na membrana fora prton-motiva QUIMIOSMOSE: ATPase na membrana: - canal de prtons - sntese de ATP

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSCadeia Transportadora de Eletrons

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimiosmose - Sntese de ATP

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficos - Respirao AerbiaSaldo total: Gliclise 2 ATP 6 ATP (2 NADH) TCA 2 ATP 24 ATP (8 NADH) 4 ATP (2 FADH2) 38 ATP procarioto 36 ATP eucarioto (perda de eletrons na membrana)

Oxignio como receptor final de eletronsClulas eucariotas, muitos procariotos

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficos - Respirao AnaerbiaReceptor final de eltrons NO o oxignio Muitos procariotos

Parte do Ciclo de Krebs no funciona Possveis receptores de eltrons:NO3- NO2SO42- H2S 1 NADH 2 ATP 1 FADH2 1 ATP S0 H 2 S Fe3+ Fe2+

Menor rendimento energtico: depende do microrganismo e davia metablica

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSRESUMOAerbio Receptor Final de Eltrons Oxignio Ciclo de Krebs Completo

Cadeia Transportadora de Eltrons (aceptor final: O2) fosforilao oxidativa

AnaerbioReceptor Final de Eltrons No Oxignio (H2, S2) Ciclo de Krebs pode no ser completo

Cadeia Transportadora de Eltrons (aceptor final: No O2) fosforilao oxidativa

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficos - FermentaoLiberao de energia a partir de molculas orgnicas No requer oxignio

No requer TCA e CTEMolcula orgnica como receptor final de eletrons

Baixa produo de ATP (2 ATP)Tipos de fermentao: ltica (homo e heteroltica) alcolica

Gliclise

cido Ltico lcool

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficos - FermentaoHomolticacido

ltico como nico produto final formado

Streptococcus, Lactococcus, Enterococcus, Pediococcus eIndstria Laticnios QUEIJOS, IOGURTES, ...

vrias espcies de Lactobacillus

Heterolticacido Ltico, CO2 e Etanol como produtos finais

Produo de apenas 1 ATP

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficos - FermentaoFermentao Alcolica Produo de Etanol e CO2 Converso de NADH em NAD+ Saccharomyces cerevisae, Zymomonas Processos Industriais

METABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOIDRATOSQuimioheterotrficos - FermentaoFermentao de AminocidosArginina Ornitina, CO2, NH3

Clostridium, Streptococcus, MycoplasmaGlicina Acetato (acetil fosfato)

Peptococcus anaerobiusClostridium (via fermentativa de pares de acetato, CO2 e NH3 aminocidos)

CATABOLISMO VISO GERAL

METABOLISMO

METABOLISMO

CATABOLISMOQuimioautotrficosUtilizam eltrons de compostos inorgnicos reduzidos como fonte de energia e CO2 como principal fonte de carbono

Fonte de energia: oxidao de compostos qumicosinorgnicos Variedade de compostos qumicos usados (H, S, Fe, N) Cadeia transportadora de eletrons na membrana Formao de gradiente de protons sntese de ATP Receptor de eletrons variado

METABOLISMO

CATABOLISMOFotoautotrficosEnergia luminosa energia qumica (ATP) converso do CO2 em acar Cianobactrias e algas: pigmentos para absoro de E luminosa - clorofila a - bacterioclorofilas - carotenides, ficobilinas, ficocianinas, ficoeritrinas Cada pigmento absorve energia luminosa com determinado comprimento de onda

METABOLISMO

CATABOLISMOFotoautotrficosAbsoro de energia luminosa

Emisso de eletrons pelos pigmentos

Cadeia transportadora de eletrons

Gradiente de protons

Reduo do NADP+

ATP

Sntese de molculas orgnicas

METABOLISMO

CATABOLISMOFotoheterotrficosFotossntese anoxignica (TODOS) Bactrias verdes e prpuras Doador de eletrons: composto orgnico (acetato, lactato)

ANABOLISMO

METABOLISMO

ANABOLISMOBiossntese de PolissacardeosImportncia: constituintes celulares, reserva de energia Gliconeognese: sntese a partir do fosfoenolpiruvato (sintetizado a partir do oxalacetato) Pentoses: ribonucleotdeo redutase converte ribose em desoxirribose (aps a sntese de nucleotdeos)

METABOLISMO

ANABOLISMOBiossntese de AminocidosAminocidos: importantes para a sntese de protenas Grupamento amino: precursor nitrognio inorgnico (NH3)

glutamatoCiclo de Krebs fornecedor dos precursores da sntese de aminocidos Reaes de Aminao (adicionado ao cido pirvico) e Transaminao (oriundo de um aa pre-existente)

METABOLISMO

ANABOLISMOBiossntese de Purinas e Pirimidinas

METABOLISMO

ANABOLISMOBiossntese de LipdeosImportncia: constituinte celular; reserva energticaA partir do acetil-CoA

Vias Metablicas

Catabolismo

Anabolismo

INTEGRAO

Glicose

ATP

ATP

CATABOLISMO

ANABOLISMO