Metabolismo Microbiano Metabolismo ⇒ Toda atividade química realizada pelos microrganismos.
-Liberação de energia; Dois tipos de Atividade
- Utilização de energia.
Energia requerida pela célula microbiana 2. Biossíntese das partes estruturais da célula; 3.
Síntese de enzimas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, fosfolipídeos e outros componentes químicos da célula;
4.
Reparo de danos e manutenção da célula em boas condições;
5. Crescimento e multiplicação; 6. Armazenamento de nutrientes e excreção de produtos;
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; radiante → pode ser utilizada por alguns microrganismos, mas estes devem convertê-la em energia química;
Energia
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 um composto 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 Doador de elétrons.
e
-
e (O/R) →(O/R) e (O/R)1 → 2 3 -
-
e-
Aceptor final de elétrons.
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.
Força protomotiva
Figura 3 – Desenho esquemático ilustrando a concepção da força protomotiva por meio de um modelo mecânico.
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.