Metabolismo Bacteriano.

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Metabolismo Bacteriano.

• Gisele Menezes

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VIA METABÓLICA

• Seqüência de reações químicas enzimaticamente
  catalisadas que ocorrem numa célula
• Podem ser Catabólicas
• Anabólicas

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Catabolismo de nutrientes complexos

• Realizado por microrganismos que têm a
  capacidade de degradar nutrientes orgânicos
  complexos (quimioheterotróficos) em compostos que
  possam ser utilizados para a produção de ATP

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Importância das vias catabólicas

• Liberar energia dos nutrientes
• Fornecer precursores para a síntese de
  proteínas, lipídeos, polissacarídeos e ácidos
  nucléicos

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Vias metabólicas de produção de energia

• Catabolismo de carboidratos
• Glicólise (via Embden-Meyerhof)
• Via pentose fosfato
• Via Entner-Doudoroff
• Respiração aeróbica
• Respiração anaeróbica
• Fermentação
• Catabolismo dos lipídeos
• Catabolismo das proteínas

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VIAS DE DEGRADAÇÃO DE NUTRIENTES COMPLEXOS
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, an
introduction, 1996)
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METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

• A maioria dos microrganismos oxida carboidratos
  como fonte primária de energia
• A glicose é a fonte mais comum de energia de
  carboidrato
• Para produzir energia a partir da glicose, os
  microrganismos utilizam dois processos gerais
  fermentação e respiração celular

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(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, an
introduction, 1996)
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FERMENTAÇÃO

• Fermentação é um processo onde o doador inicial
  e o aceptor final de elétrons correspondem a
  moléculas orgâncias
• Oxidação parcial dos compostos orgânicos
  açúcares, proteínas, ácidos, entre outros
• Geração de ATP em nível de substrato
• Não requer oxigênio em geral são processos
  anaeróbios
• Não requer o uso do ciclo de Krebs ou cadeia de
  transporte de elétrons
• Tanto o doador como o aceptor final de hidrogênio
  é um composto orgânico

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ETAPAS DA FERMENTAÇÃO PELA VIA GLICOLÍTICA

• Glicólise consiste numa seqüência de dez
  reações catalisadas por enzimas específicas
  resultando na oxidação da glicose a ácido
  pirúvico
• OBS única etapa da fermentação em que é gerado
  ATP
• Regeneração do NAD moléculas de NADH transferem
  elétrons e íons de hidrogênio para o ác. Pirúvico
  ou derivados para formar um produto final da
  fermentação e recuperar as moléculas de NAD

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GLICÓLISE
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, an
introduction, 1996)
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FERMENTAÇÃO

• Glicólise
• Esta seqüência se inicia com uma molécula de
  glicose que deve ser fosforilada
• Termina com a produção de duas moléculas de ácido
  pirúvico
• São produzidas duas moléculas de NADH
• São produzidas 4 moléculas de ATP - Apenas duas
  de lucro

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FERMENTAÇÃO

• Regeneração do NAD (dinucleótido de
  nicotinamida-adenina). Formação do produto final
  da fermentação
• O ácido pirúvico é convertido em um ou mais
  produtos diferentes, dependendo do tipo de célula
  
• O tipo de produto final da fermentação está
  diretamente ligado ao composto que será reduzido
  pelo NADH ou melhor depende do aceptor final de
  elétrons
• Principais tipos de fermentação fermentação
  láctica e fermentação alcoólica

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FERMENTAÇÃO LÁCTICA

• Começa com a glicólise de uma molécula de glicose
  para obter duas moléculas de ác pirúvico e duas
  moléculas de ATP
• As duas moléculas de ác. pirúvico são reduzidas
  por duas moléculas de NADH para formar duas
  moléculas de ácido láctico
• Ácido láctico é o produto final da reação
  ,portanto não sofre mais oxidação
• Desta forma maior parte da energia produzida
  permanece armazenada no ácido láctico e por isso
  a fermentação rende somente uma pequena
  quantidade de energia

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FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Àcido pirúvico
H
NADH H
NAD
H3C
C
COOH
O H
Àcido lático
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Fermentação Alcoólica

• Começa com a glicólise de uma molécula de glicose
  para obter duas moléculas de ác pirúvico e duas
  moléculas de ATP
• Na fermentação alcoólica, as duas moléculas de
  ácido pirúvico primeiro sofrem descarboxilação,
  sendo convertidas a duas moléculas de acetaldeído
  e duas moléculas de CO2.
• Acetaldeído funciona como aceptor final de
  hidrogênios

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Fermentação Alcoólica

• A fermentação alcoólica é típica das leveduras.
• Algumas bactérias podem produzir álcool etílico e
  CO2, mas elaboram também outros produtos
• Processo de baixo rendimento energético parte
  da energia contida na molécula de glicose
  original permanece no etanol (produto final )

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FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Produto final álcool etílico CO2
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Principais tipos de fermentação
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, an
introduction, 1996)
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Fermentação - Produtos Finais
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Emprego do processo de fermentação
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Destino do ácido piruvico
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Via pentose fosfato

• Também conhecida como ciclo hexose monofosfato
  (HMP), começa com glicose-6P
• É utilizada para metabolizar pentoses (açúcares
  de cinco carbonos )
• Função da via é fornecer percursores na forma de
  NADPH para uso na fotossíntese.

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Via pentose fosfato

• Permite a produção de gliceraldeído-3P e de
  intermediários-chave do metabolismo
• Ela pode funcionar concomitantemente com a via
  EMP, e a maioria das bactérias apresenta as
  enzimas desta via
• Bactérias que utilizam esta via B. subtilis, E.
  coli e E. faecalis

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Via Pentoses Fosfato
Glicose
Hexose monofosfato
Pentoses fosfato
nucleotídeos
Gliceraldeído 3- fosfato
NADPH
DNA e RNA
Piruvato
Utilizada para a biossíntese de lipídio,
hormônios, sais biliares e utilizado pelo fígado
para desintoxicação e excreção de drogas.
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VIA ENTNER-DOUDOROFF

• Esta via rende uma molécula de ATP e duas
  moléculas de NADH a partir de uma molécula de
  glicose
• A via Entner-Doudoroff é encontrada em algumas
  bactérias Gram negativas ex Rhizobium,
  Pseudomonas e Agrobacterium
• Geralmente não é encontrada entre as bactérias
  Gram positivas

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(No Transcript)
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Respiração celular

• RESPIRAÇÃO é um processo de geração de ATP no
  qual moléculas são oxidadas e o aceptor final de
  elétrons é geralmente uma molécula inorgânica
• Respiração aeróbica o aceptor final de elétrons
  é o oxigênio (O2 )
• Respiração anaeróbica o aceptor final de
  elétrons é uma molécula inorgânica que não o
  oxigênio ou ,raramente uma molécula orgânica ,
  ex nitrato (NO3- ), sulfato (SO42-) e carbonato
  (CO32- ).

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Etapas da respiração celular

• Glicólise é a oxidação da glicose a ácido
  pirúvico com a produção de ATP e energia contida
  em NADH
• Ciclo de Tricarboxílico é a oxidação de um
  derivado do ácido pirúvico (acetil coenzima A ) a
  CO2 com a produção de ATP, energia contida em
  NADH e FADH2 (dinucleótido de flavina-adenina)
• Cadeia de transporte de elétrons consiste de
  uma seqüência de moléculas transportadoras que
  são capazes de oxidação e redução

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Respiração Aeróbia
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Respiração aeróbica

• Há um ganho de duas moléculas de ATP por cada
  molécula de glicose oxidada
• A glicose é catabolizada na via glicolítica e
  gera ácido pirúvico
• Na respiração uma enzima , piruvato-desidrogenase
  ,realiza reação de descarboxilação no ácido
  pirúvico convertendo-o em acetil-CoA
• Nesta reação, participam a CoA e o NAD
• Para cada molécula de glicose são geradas 2
  moléculas de acetil-CoA, que serão oxidadas no
  ciclo de Krebs

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Fosforilação oxidativa
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Respiração aeróbia x anaeróbia

• A quantidade de ATP gerada na respiração
  anaeróbica varia com o microrganismo e a via
• O rendimento de ATP não é tão alto quanto na
  respiração aeróbica
• Somente uma parte do ciclo de Krebs funciona sob
  condições anaeróbicas e nem todos transportadores
  de elétrons participam da cadeia de transporte

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Respiração Aeróbia , Anaeróbia e Fermentação
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Catabolismo de lipídeos
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Catabolismo de proteínas

• As proteínas são muito grandes para atravessarem
  as membranas plasmáticas
• Os microrganismos produzem proteases e peptidases
  extracelulares para quebrá-las em aminoácidos
• Aminoácidos precisam ser convertidos para poder
  entrar no ciclo de Krebs desaminação ,
  descarboxilação e desidrogenação

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Vias metabólicas de uso de energia (anabolismo )

• Processos bioquímicos endergônicos requerem
  energia
• Fontes de energia ATP(adenosina trifosfato),
  GTP
• ( guanosina trifosfato ), UTP (uridina
  trifosfato) ou uma força próton motiva
• Energia necessária para biossíntese de
  componentes químicos da células como DNA, RNA,
  protéinas , peptideoglicano da parede celular e
  fosfolipídeos da membrana celular
• Energia necessária para processos vitais como
  mobilidade e transporte ativo de nutrientes
  através da membrana celular

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Vias metabólicas de uso de energia (anabolismo)

• Devido as habilidades biossintéticas variadas ,
  os microrganismos apresentam grande diversidade
  em relação as exigências nutricionais
• As unidades estruturais são então ativadas
  energia de moléculas de ATP
• As unidades estruturais ativadas são unidas uma à
  outra para formar substâncias complexas que se
  tornam parte estrutural ou funcional da célula

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Crescimento, reprodução, Manutenção e movimento
Componentes celulares
Degradação de substrato ou nutrientes
Síntese de compos tos e estruturas celulares
Sistema de arma zenamento e Transferência de
energia