Aula 3 - Metabolismo Microbiano

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.