Aula produção de energia final

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Aula produção de energia final

  1. 1. Produção de energia por microrganismos
  2. 2. Obtenção de energia <ul><li>Metabolismo microbiano </li></ul>Anabolismo Catabolismo O conhecimento do metabolismo celular é essencial para o entendimento da bioquímica do crescimento microbiano Consumo de energia Liberação de energia
  3. 3. <ul><li>INTRODUÇÃO: </li></ul><ul><ul><li>Uma maior compreensão do metabolismo ajuda no desenvolvimento de procedimentos laboratoriais para cultivo de microrganismos e também na pesquisa de novos métodos para prevenção do crescimento de microrganismos indesejáveis. </li></ul></ul><ul><ul><li>Relação entre: </li></ul></ul><ul><ul><li>Crescimento e Metabolismo  Doenças Infecciosas  Práticas Médicas e Indústria Microbiológica/Farmacêutica </li></ul></ul>Obtenção de energia
  4. 4. <ul><li>CONCEITOS : </li></ul><ul><ul><li>Autotróficos e Heterotróficos  &quot; troph&quot; = alimentos </li></ul></ul>
  5. 5. <ul><li>Tipos de fisiologia </li></ul><ul><li>fonte de energia fonte de carbono fonte de elétron </li></ul><ul><li>Autotrófico CO 2 </li></ul><ul><li>Heterotrófico moléculas orgânicas </li></ul><ul><li>Foto- luz solar </li></ul><ul><li>Quimio- substâncias químicas </li></ul><ul><li>Organotrófico moléculas orgânicas </li></ul><ul><li>Litotrófico moléculas inorgânicas </li></ul>- Tipos de metabolismo Quimiorganotrófico (heterotróficos) Quimiolitotrófico (quimioautotrófico) Fotolitotrófico (fotoautotrófico) Fotorganotróficos (fotoheterotróficos) Obtenção de energia
  6. 6. A) Síntese de ATP : » via catabólica energia substrato inicial produto final » fosforilação a nível de substrato ADP + Pi + energia ATP » redução de coenzimas NAD+ + 2e- + 2H+ NADH + H+ FAD+ + 2e- + 2H+ FADH 2 ATP ADP + Pi
  7. 7. B) Metabolismo de bactérias quimioheterotróficas : » Principal composto orgânico: Glucose » Dois mecanismos: Respiração (oxidação completa de substâncias orgânicas) Fermentação (oxidação parcial de substâncias orgânicas)
  8. 8. VIAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA  Oxidação de compostos orgânicos e conservação de energia sob a forma de ATP  &quot;GLICÓLISE &quot;
  9. 9. VIAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA 1) RESPIRAÇÃO : um processo gerador de ATP no qual um composto inorgânico (como o oxigênio) funciona como o aceptor final de elétrons. O doador de elétrons pode ser um composto orgânico ou inorgânico. Podemos ter dois tipos de respiração  AERÓBICA e ANAERÓBICA 1.a) RESPIRAÇÃO AERÓBICA : se oxigênio é aceptor final de elétrons, todas as moléculas de substrato podem ser completamente oxidadas a CO 2 e uma grande quantidade de ATP é gerada.
  10. 10. 1.a) RESPIRAÇÃO AERÓBICA : glucose (C 6 H 12 O 6 ) + 6 O 2 CO 2 + 6 H 2 O três partes : vias glicolíticas ciclo de Krebs fosforilação oxidativa vias glicolíticas: Embden Meyerhof (eucariotos e procariotos) Entner-Doudoroff (procariotos) Via das pentoses-fosfato (eucariotos e procariotos)
  11. 11. Fosforilação Oxidativa
  12. 14. 1.b) Respiração: oxidação completa de substâncias orgânicas
  13. 15. <ul><li> o aceptor final de elétrons é uma substância inorgânica diferente do oxigênio. </li></ul><ul><li>Pseudomonas e Bacillus  Nitrato (NO 3- ) reduzido a Nitrito (NO 2- ), Óxido Nitroso (N 2 O) ou Gás Nitrogênio (N 2 ); </li></ul><ul><li>Desulfovibrio  Sulfato (SO 4 2- ) formando Sulfeto de Hidrogênio H 2 S; </li></ul><ul><li>Outras bactérias  Carbonato (CO 3 2- ) formando Metano (CH 4 ) </li></ul>1.b) RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA :
  14. 16. <ul><li>Em anaerobiose: </li></ul><ul><li> Ciclo de Krebs funciona parcialmente; </li></ul><ul><li> Nem todos transportadores participam da cadeia de transporte de elétrons; </li></ul><ul><li>O rendimento de ATP mais baixo do que na respiração aeróbica  Anaeróbicos crescem mais lentamente que os aeróbicos  DIFICULDADES NO DIAGNÓTICOS DE INFECÇÕES </li></ul>1.b) RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA : <ul><li>O uso destes aceptores de elétrons alternativos permitem que determinados organismos respirem onde o oxigênio está ausente. </li></ul><ul><li>A respiração anaeróbica por bactérias, utilizando nitrato e sulfato como aceptores é essencial para os ciclos do nitrogênio e enxofre que ocorrem na natureza. </li></ul>
  15. 17. 2) Fermentação : oxidação parcial de substâncias orgânicas
  16. 18.  Libera energia de açúcares ou moléculas orgânicas, tais como aminoácidos, ácidos orgânicos, purinas e pirimidinas;  Não requer oxigênio (mas algumas vezes pode ocorrer na presença deste);  Não requer o uso do ciclo de Krebs ou uma cadeia de transporte de elétrons;  Utiliza uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons;  Produz somente pequenas quantidades de ATP  grande parte da energia permanece nas ligações químicas dos produtos finais orgânicos  Ácido lático ou Etanol. 1.2) FERMENTAÇÃO: <ul><li>Um processo gerador de ATP em que compostos orgânicos agem tanto como doadores quanto aceptores de elétrons. A fermentação pode ocorrer na ausência de O 2 . </li></ul>&quot;la vie sans air“ ’ (Pasteur)
  17. 20. USOS INDUSTRIAIS PARA DIFERENTES TIPOS DE FERMENTAÇÃO
  18. 26. COMPARAÇÃO: RESPIRAÇÃO AERÓBICA, ANAERÓBICA E FERMENTAÇÃO 02 Substrato Uma molécula orgânica Aeróbica ou Anaeróbica Fermentação Variável (menor que 38 e maior que 2) Substrato e Oxidativa Substâncias Inorgânicas que não o oxigênio Anaeróbica Respiração Anaeróbica 38 ou 36 Substrato e Oxidativa Oxigênio (O 2 ) Aeróbica Respiração Aeróbica N° Moléculas de ATP / Glicose Tipo de Fosforilação para gerar ATP Aceptor Final Condições de Crescimento Processos
  19. 28. <ul><li>Mitocôndria & Hidrogenossomos: Organelas especializadas no metabolismo energético quimiotrófico </li></ul><ul><li>Mitocôndria  mecanismo de síntese de ATP em céls eucarióticas aeróbias  respiração e fosforilação oxidativa </li></ul><ul><li>Hidrogenossomos  mecanismo de síntese de ATP em céls eucarióticas anaeróbias ou aerotolerantes  metabolismo estritamente fermentativo </li></ul>Organelas Respiratórias
  20. 29. <ul><li>Mitocôndria </li></ul><ul><li>- Morfologia bacilar ou quase esférica  apresenta considerável plasticidade  dimensões de uma célula procariótica </li></ul><ul><li>- A membrana mitocondrial não possui esteróis e apresenta inúmeros canais pequenos que permitem a passagem de íons e de pequenas moléculas orgânicas  O ATP produzido no interior da mitocôndria move-se para o citoplasma </li></ul><ul><li>- O número de mitocôndrias vai depender do tamanho da célula eucariótica  Ex: Célula animal pode conter 1000 mitocôndrias </li></ul>Mitocôndria
  21. 30. <ul><li>Fotossíntese  Conversão de energia luminosa em energia química </li></ul><ul><li>Pigmentos sensíveis a luz  Clorofila </li></ul><ul><li>Geralmente são visíveis por microscopia óptica  são maiores que as bactéria </li></ul>Cloroplasto
  22. 31. Cloroplasto e Mitocôndria <ul><li>Teoria da endossimbiose  Relativa autonomia e semelhança com bactérias  descendência de antigos procariotos </li></ul><ul><li>Célula eucariótica  Quimera genética contendo DNA de duas origens distintas  do endossimbionte e da célula hospedeira </li></ul>
  23. 32. Teoria da endossimbiose <ul><li>Evidências:  estudos moleculares </li></ul><ul><li>1) Mitocôndrias e cloroplastos contém DNA e seus próprios ribossomos (70S) </li></ul><ul><li>2) O núcleo eucariótico contém genes derivados de Bacteria </li></ul><ul><li>3) Especificidade aos antibióticos </li></ul><ul><li>4) Filogenia molecular  estudos filogenéticos comparando rRNA relacionam mitocôndrias e cloroplastos com o domínio Bacteria </li></ul><ul><li>Endossimbiose  Sucesso evolutivo </li></ul>

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