Aula 07Metabolismo NHT-1056Microbiologia

Santo André - Outubro de 2016 Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Aula 07

Metabolismo

NHT-1056 Microbiologia

Metabolismo microbiano

Toda atividade química realizada pelo organismo

Dois tipos de atividades:

Anabolismo= atividades envolvidas na utilização de energia Catabolismo= atividades envolvidas na liberação de energia grego:

grego: metabolemetabole = mudança, transformação = mudança, transformação

Crescimento celular, reprodução e

movimento

Componentes celulares tais como proteínas (enzimas),

DNA, RNA, carboidratos, lipídeos e

estruturas celulares

Degradação e quebra de substratos ou nutrientes

Produtos da degradação servem como unidades Básicas para produção de compostos celulares

Síntese de compostos e estruturas celulares

Sistema de armazenamento e transferência de

energia (acoplamento)

Rea ções exergônicas

Re

ações endergônicas

Metabolismo Bacteriano

Tipo nutricional Fonte de energia

Fonte de carbono

Exemplos

Fotoautotrófico Luz CO2 Bactérias fotossintetizantes:

cianobactérias, púrpuras e verdes

Foto-heterotrófico Luz Compostos

orgânicos Bactérias fotossintetizantes: , púrpuras e verdes

Quimioautotrófico Compostos inorgânicos

(H2, NH3, NO2,

H2S)

CO2 Maioria das arqueas e algumas bactérias

Quimio-heterotrófico Compostos

orgânicos Compostos

orgânicos Maioria das bactérias e algumas arqueas

Energia= capacidade de realizar trabalho

Célula deve realizar diversos tipos de trabalho:

-Biossíntese das partes estruturais da célula, tais como paredes celulares, membrana ou apêndices externos;

-Síntese de enzimas, ácidos nucleicos, polissacarídeos, fosfolipídeos e outros componentes químicos da célula;

-Reparo de danos e manutenção da célula em boas condições;

-Crescimento e multiplicação;

-Armazenamento de nutrientes e excreção de produtos de escória;

-Mobilidade

Fontes de energia

Energia química= energia contida na ligações químicas das moléculas. Quando as ligações são quebradas a energia é liberada

Energia radiante= energia da luz. Utilizada por alguns microrganismos. Energia da luz é convertida em energia química para que possa ser utilizada

Energia térmica= Forma de energia que não pode ser utilizada pelos seres vivos. Entretanto é necessária para reações

químicas. Ex: enzimas

FONTES DE ENERGIA -Alguns organismos usam a luz como fonte de energia. Convertem energia luminosa em energia química

-No entanto a maioria usa energia liberada de compostos químicos

(nutrientes, substratos) como fonte de energia.

Quebra das ligações químicas libera energia

Dois tipos de moléculas atuam frequentemente como carreadores de energia NAD+ = Nicotinamida adenina dinucleotídeo

NADP+ = Nicotinamida adenina dinucleotídeo, na forma fosforilada

Transportam prótons (H+) e elétrons

ATP = Adenosina trifosfato

O ATP é a maior fonte de energia. Não pode ser utilizado indefinidamente.

A célula armazena energia em polímeros de nutrientes=

polímeros de glicose (amido, glicogênio), material lipídico.

polímeros são usados em situações de déficit.

Embora alguns organismos possam utilizar luz,

no fim eles eles utilizam energia da degradação de compostos químicos

Revisão

NAD NAD+

NADH

ATP

Mecanismos:

I) Fosforilação em nível de substrato: (fermentação..)

O grupo fosfato de um composto químico é removido e adicionado diretamente ao ADP

II) Fosforilação oxidativa (sistema de transporte de elétrons) (respiração) Energia liberada pela oxidação de compostos químicos é utilizada para síntese

de ATP

III)Fotofosforilação (sistema de transporte de elétrons) (Fotossintéticos)

Energia da luz é utilizada para síntese de ATP (semelhante a fosf oxid..)

Produção de ATP pelos microrganismos Produção de ATP pelos microrganismos

►Fosforilação é a adição de um grupo fosfato (PO₄) a outra molécula

A quantidade de energia depende Da ligação química do grupo fosfato

O grupo fosfato é adicionado a algum intermediário que fornece energia para transferência do mesmo fosfato ao ADP.

Tanto na fermentação quanto na respiração resultado final produção de ATP

reação endergônica …

ocorre catabolismo do doador de elétrons

Diferenças entre fermentação e respiração : Diferenças entre fermentação e respiração :

A) Fermentação :

i) oxidação está acoplada à redução de um composto gerado a partir do substrato inicial não havendo portanto um aceptor final de elétrons externo...

ii) na fermentação po ATP é produzido por fosforilação a nível de subtrato ATP sintetizado durante o catabolismo do composto organico..

B) Respiração :

i) o oxigênio molecular ou outro aceptor atua como aceptor final de eletrons externo.

ii) na respiração ocorre a fosforilação oxidativa em que o ATP é sintetizado a custas da força próton motiva .. (membrana..)

Glicolise:

I reações preparatorias :

glicose ---> frutos 1,6 Bp

produção de gliceraldeido 3 P II oxidação :

gliceraldeio 3 P ----> fosfoenol piruvatoP e formação de Piruvato

III redução :

Piruvato --> lactato ou etanol ou H2+CO2 síntese de produtos de fermentação

X

Glicolise:

durante a fase bifosfoglicerat duas moleculas de NAD+ são reduzidas a NADH a célula possui uma pequena quantidade de NAD+

se todo NAD+ for convertido em NADH a oxidação da glicose cessara

essa barreira é transposta na fermentação pela oxidação de NADH originando NAD+

pela redução de piruvato em produtos de oxidação como lactato ou acetaldeído ...

desse modo o etanol +CO2 ou

glicose -> 2etanol +2CO2 calor (-238kJ/mol) -> 27 % ef (ATP rende 31,8 kJ/mol => 2x =63,3 kJ) glicose _> 2 lactato- + 2H+ (bact lactica) -> 196 kJ (32 % eficiencia)

glicose -> 1 lactato- + 1 acetato- + 1 formato- + 3H+ (bact enter) glicose -> 1 lactato- + 1acetato- + H2 +CO2 +2H+ (bact enter)

Na respiração= Substrato orgânico é oxidado a CO₂

Na fermentação= várias moléculas orgânicas são formadas como produto final

-Mais frequente em bactérias do que arqueas

-Síntese de ATP ocorre principalmente pela fosforilação ao nível de substrato -NADH2 produzido pela glicólise é utilizado para reduzir um aceptor orgânico de elétrons produzido pela célula= regeneração do NADH

-O aceptor de elétrons é a própria molécula orgânica= não existe aceptor externo -Pouca energia é liberada

Fermentação

Processo independente do oxigênio (solo, depósitos de lixo, trato intestinal de animais)

-Membrana dos organismos que realizam fermentação não possui cadeia transportadora de elétrons

-No entanto= células apresentam ATPase membranar

-ATPase hidrolisa ATP libera energia usada para gerar gradiente de prótons usado:

-No transporte de solutos -Movimento do flagelo

Tipos de fermentação que iniciam com a glicólise

(Outros compostos também podem ser fermentadas)

-Fermentação etanólica: executada por leveduras (fungos) é utilizada na produção de bebidas alcoólicas e de pão.

Realizada por Leveduras

Etanol é produzido a partir de diferentes carboidratos e pode ser usado como -combustível, solvente orgânico,

produção de bebidas como cerveja, vinho, uísque

-Fermentação Lática: realizada por bactérias do leite, é empregada na preparação de iogurtes e de queijos.

Ocorre também, em nossos músculos, em situações de grande esforço físico.

Realizada por bactérias= Lactobacillus

-Fermentação propiônica: Produção de ácido acético e ácido propiônico Realizada por bactérias=

Propionibacterium

Queijo suiço (os buracos são bohas de gas CO2 da

Glicólise

Conjunto de reações iniciais da degradação da glicose, semelhantes em todos os tipos de

fermentação e na respiração

Glicólise

Regeneração do

NAD Lactobacilos

Leveduras

Enterobactérias

Duas moléculas de ATP são Utilizadas para conversão de glicose em frutose-1,6

Uma molécula de glicose é quebrada em duas

moléculas de ácido pirúvico

Duas moléculas de ATP são consumidas mas Quatro são formadas pela fosforilação em nível de substrato

Duas moléculas de NADH2 são

produzidas e devem ser oxidadas a NAD se modo que

possam degradar outras moléculas de glicose

Durante decomposição da glicose a ácido pirúvico:

1.duas moléculas de ATP são necessárias para converte a glicose a frutose 1,6-difosfato

2.um total de 4 moléculas de ATP são produzidas por fosforilação á nível do substrato

3.a produção líquida de ATP por molécula de glicose = 2

4.no processo geral 1 molécula de glicose resulta em 2 de ácido pirúvico

5.duas moléculas de NADH são formadas

Oxidação: perda de elétrons (ou também perda de H)

oxidação= Zn – 2e- → Zn2+

redução= Cu²⁺ + 2e- → Cu

A Fosforilação oxidativa envolve um sistema de transporte de elétrons (CTE - série de reações integradas). Ocorre na membrana

citoplasmática em procariotos

► energia liberada aos poucos e mais eficientemente (até 45 %)

• sistema O/R: próximo membro do sistema tem maior capacidade para receber elétrons

• doador  (O/R)₁  (O/R)₂  (O/R)₃  (O/R)₄  aceptor

composto reduzido composto oxidado

Fosforilação oxidativa Fosforilação oxidativa

(principal processo de utilização de energia)(principal processo de utilização de energia)

Fosforilação oxidativa

Composto reduzido Composto oxidado que doa elétrons que recebe elétrons

Em aeróbios= receptor final é O2

Em anaeróbios= receptor final nitrito, sulfato ou ácido fumárico

Força promotiva= utilizada na síntese de ATP

sistema de transporte de elétrons

Figure 4.19 Generation of the proton motive force during aerobic respiration. The orientation of electron carriers in the membrane of Paracoccus denitrificans, a model organism for studies of respiration. The 1 and – charges at the edges of the membrane represent H1 and OH2, respectively. E 0 9 values for the major carriers are shown. Note how when a hydrogen atom carrier (for example, FMN in Complex I) reduces an electron-accepting carrier (for example, the Fe/S protein in Complex I), protons are extruded to the outer surface of the membrane. Abbrevia- tions: FMN, flavin mononucleotide; FAD, flavin adenine dinucleotide; Q, quinone; Fe/S, iron–sulfur–protein; cyt a, b, c, cytochromes (bL and bH, low- and high-potential b-type cytochromes, respectively). At the quinone site, electrons are recycled during the “Q cycle.” This is because elec- trons from QH2 can be split in the bc1 complex (Complex III) between the Fe/S protein and the b-type cytochromes. Electrons that travel through the cytochromes reduce Q (in two, one-electron steps) back to QH2, thus increasing the number of protons pumped at the Q-bc1 site. Electrons that travel to Fe/S proceed to reduce cytochrome c1, then cytochrome c, and then a-type cytochromes in Complex IV, eventually reducing O2 to 1H2O (2 electrons and 4 protons are required to reduce 2

O2 to H2O along

with 2 H1 extruded, and these come from electrons through cyt c and cytoplasmic protons, respectively). Complex II, the succinate dehydroge- nase complex, bypasses Complex I and feeds electrons directly into the quinone pool at a more positive E09 than NADH (see the electron tower in Figure 4.9).

Fosforilação oxidativa Fosforilação oxidativa

ácido básico sistema de transporte de elétrons

Fotofosforilação

O NADPH é utilizado para reduzir o CO2: Processo de fixação do CO2 Organização do complexos protéicos na membrana fotossintética de uma

bactéria fototrófica.

O gradiente de prótons gerado pela luz é utilizado na síntese de ATP, catalisada pela ATP sintase.

-Luz é utilizada para produzir força protomotiva -Força protomotiva é utilizada para produzir ATP

sistema de transporte de elétrons

Exemplo mais importante de fotofosforilação

Cianobactérias= fotofosforilação ocorre no interior dos tilacóides (fotossíntese) membrana dos tilacóides contém clorofila (chl), pigmento verde que absorve luz

Além de realizar fotofosforilação as cianobactérias podem também utilizar CO₂como fonte de carbono (autotróficos

Reduzem o CO₂ a carbohidrato (CH₂O)= fixação do CO₂ Fixação do CO₂ requer:

-ATP: usado como fonte de energia

-NADPH: usado como doador de elétrons para redução do CO₂

Geração de ATP e depende do fotossistema I (PSI) e fotossistema II (PSII) os quais contém clorofila

ATPase

Quimiosmose

Processo de transporte de elétrons através da cadeia, no qual ocorre simultaneamente o transporte de prótons para o lado oposto da membrana, criando força próton- motiva.

O retorno dos prótons para o citoplasma pela ATPsintase/ATPase gera energia que é usada (pela ATPase) para gerar ATP a partir de ADT e Pi

Quimiosmose

-Síntese de ATP

-Transporte de moléculas para o citoplasma -Movimento do flagelo

Força próton motiva pode ser usada para

ATP sintase/ATPase

Papel diferente dependendo do sentido

…

Rotação invertida

Bombeado inverso de H+

Influencia no sentido de rotação dos flagelos ...

Organismos fermentativos Anaerobicas tem ATPsintase Na verdade ATPase

Sentido único dos flagelos Bactéria lácticas..

Alcalofilos extremófilos Também são halófitos

Usam fluxo de Na+

Carreadores de elétrons

Numa reação de oxidação-redução, a transferência de elétrons

normalmente requer a participação de intermediários, denominados carreadores.

Carreadores:

- Que se difundem livremente: NAD⁺, NADP⁺ - Associados à membrana:

Flavoproteínas: contém riboflavina como grupo prostético

-NADH desidrogenase: FMN (flavina mononucleotídeo) como grupo prostético

-FAD (flavina adenina dinucleotídeo) -Proteínas com clusters de Fe-S

-Quinonas

-Citocromos: contém grupo prostético heme (é o local ativo para o transporte de elétrons) contém ferro

Vias de degradação de nutrientes para produção energia

• Microrganismos que obtém energia de nutrientes orgânicos (Quimiotróficos) devem inicialmente

decompor os nutrientes em compostos que possam ser utilizados para a produção de energia.

Vias de degradação de nutrientes para produção energia

Vias catabólicas Liberam energia dos nutrientes Fornecem precursores

-glicólise

-regeneração do NAD

Regeneração do NAD a partir do NADH₂

Dois processos:

Respiração

Fermentação

Metabolismo quimiorganotrófico Metabolismo quimiolitotrófico

Metabolismo fotolitotrófico Metabolismo fotorganotrófico

Metabolismo quimiorganotrófico

-Uso de substâncias orgânicas como fonte de energia, carbono e elétrons

-Maioria das bactérias

-Principal composto usado: glicose (respiração e fermentação) - Podem ser utilizadas outras substâncias. É necessário que célula possua enzimas para degradá-las. Enzimas são normalmente

induzidas pelo composto. Ex: frutose, lactose, amido, glicogênio, lipídeos, proteínas

Respiração aeróbia e aneróbia

Glicolise ciclo de Krebs fosforilação oxidativa

Substrato orgânico é oxidado a CO₂

Respiração aeróbia

Grande quantidade de ATP é gerada: 38 ATPs

Glicólise

O ciclo de Krebs

(ciclo do ácido cítrico ou

ciclo dos ácidos tricarboxílicos) -A degradação da glicose por organismos aeróbios

normalmente não para com a produção do ácido pírúvico.

-Coenzimas NADH e FADH doam elétrons para o sistema de

transporte para geração da força protomotiva e geração de ATP

-Átomos de carbobo do acetil-CoA são liberados na forma de CO₂

Durante o ciclo de Krebs vários intermediários podem ser

enviados para síntese de diversos componentes celulares como

aminoácidos e ácidos graxos

Respiração aeróbia

Complexo

NADH desidrogenase

quinona Citocromo bc citocromo aa Citocromo c

Respiração anaeróbia

Realização da via glicolítica, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa Realização da via glicolítica, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa Em ausência de oxigênio.

Em ausência de oxigênio.

Substância aceptora de elétrons pode variar

Potencial de redução de outros aceptores não é tão positivo como o do O2 Logo= menos energia liberada

menos prótons transportados menor produção de ATP

-Grandes quantidades de compostos externos precisam ser reduzidos para obtenção de suficiente ATP

-Grande maioria dos procariotos anaeróbios são anaeróbios facultativos (uso de diferentes aceptores de elétrons depende do tipo de habitat) aceptores de elétrons

NO³ , Fe³ , SO⁻ ⁺

4⁻ CO₃²-e alguns compostos orgânicos

Respirações anaeróbicas ...

Importância do estudo da atividade metabólica das células procarióticas

Estudo dos processos de obtenção de energia em procariotos tem várias aplicações práticas

•Patogenia de algumas bactérias está relacionada a capacidade de realização de certos metabolismos= estudo pode levar a descoberta de novos alvos para drogas

• Podem ser usados em processos industriais: processos fermentativos • Podem ser usados para resolução de problemas ambientais:

-biorremediação= remoção de poluentes -degradação de matéria orgânica

• Podem ser usados na lixiviação

Quimiolitotroficos

Quiliolitotrofico ...exemplo

NH₃ => NO₂^-

NO₂^- => NO₃^-

NO₃^- => N₂

Pausa Pausa

Pra pensar em Pra pensar em

termos termos

evolutivos evolutivos

Como deve ter surgido ...

Combo !

Metanogênese

-Realizada por algumas arqueas

-Forma de decomposição da matéria orgânica CO2 + 4 H2 → CH4 + 2H2O

ou

CH3COOH → CH4 + CO2

other used small organic compounds: formic acid (formate), methanol, methylamines, dimethyl sulfide, and methanethiol.

-Processo frequentemente detectado em ambientes anaeróbios como pântanos, trato intestinal de ruminantes

-Arqueas metanogênicas podem ser utilizadas em estações de tratamento de lixo= produção de gás metano usado como fonte de energia

The biochemistry of methanogenesis is relatively complex, involving the following coenzymes and cofactors: F420, coenzyme B, coenzyme M, methanofuran, and methanopterin

Simbiose entre bactérias com diferentes ambientes

Regulação do metabolismo quimiorganotrófico

Alguns microrganismos (bactérias) obtém energia tanto na presença ou ausência de O₂ e quando não há receptores externos para

Respiração realizam fermentação

Vantagem: Bactérias podem habitam ambientes em ciclo de vida Exemplos:

-Bactérias que vivem no solo aonde o fornecimento de O₂ muda

Metabolismo quimiolitotrófico

-Uso de compostos inorgânicos como fonte de energia -Grande variedade de compostos usados:

Gás H2

compostos contendo nitrogênio ou enxofre monóxido de carbono

-Oxidação de compostos inorgânicos

cadeia transportadora de elétrons gradiente de prótons

síntese de ATP

-Geralmente organismos são autotróficos (usam CO₂ como fonte de carbono)

Muitas vezes usam produtos de excreção dos quimiorganotróficos Aceptor de elétrons

-Em aerobiose= O2

-Em anaerobiose= outros compostos como nitrito e sulfato

Oxidação de compostos contendo nitrogênio Nitrosomonas: oxida amônia (NH3) a nitrito (NO₂-) Nitrobacter: oxida nitrito (NO₂-) a nitrato (NO₃-)

-Atuam no processo de nitrificação (ciclo do nitrgênio)

Presentes em locais com grande decomposição proteica como:

Solo, água, esgoto

Processo de biolixiviação ou lixiviação microbiana Processo que usa bactérias que oxidam ferro e enxofre para

extração de metais presentes em baixo teor em minérios Oxidação permite liberação de metais de alto valor econômico como: cobre, zinco e urânio (são complexados com ferro e enxofre

de forma insolúvel)

Fotossíntese

Maior eficiência energética

Metabolismo fotolitotrófico

-Processo que utiliza luz como fonte de energia e compostos inorgânicos como doadores de elétrons

-Organismos realizam fotossíntese= processo pelo qual a energia luminosa é convertida em energia química tanto para síntese de ATP e redução de coenzimas

-Apenas alguns tipos de bactérias: cianobactérias, bactérias verdes, bactérias púrpuras e heliobactérias

-Três componentes essenciais:

• pigmentos capazes de captar luz

• cadeia transportadora de elétrons= fotofosforilação • ATPase

5 famílias de bactérias fotosintetizantes

1 . Chloroflexus (green non-sulfur bacteria, Chloroflexaceae), 2. Rhodospirillum (purple bacteria, Rhodospirillaceae),

3. Chlorobium (green sulfur bacteria, Chlorobiaceae), 4. Heliobacterium (Gram-positive, Heliobacteriaceae), 5. Nostoc (Cyanobacteria, Nostocaceae).

1 2 3 4 5

Heterocisto fixador de N2

Archaea

Halobacterium

FOTOFOSFORILACAO NAO FOTOSSINTÉTICA

ARQUEAS

HALÓFILAS EXTREMAS

FOTOFOSFORILÇAO:

QUE DEPENDE DE LUZ

MAS NAO ENVOLVE PIGMENTOS DE CLOROFILA NEM CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Nos demais casos os fototróficos são sempre

bactérias e envolve pigmentos do tipo

clorofila !!!

Nos demais casos os fototróficos são sempre

bactérias e envolve pigmentos do tipo

clorofila !!!

Ligações simples e duplas nos pigmentos permitem a absorção da luz

Clorofila= pigmento primário de captação da luz

-Estrutura policíclica

-Possui íons de magnésio no grupo heme

-Também possui cadeia hidrofóbica que permite inserção na membrana plasmática

Cianobactérias= clorofila a

Bactérias verdes e púrpuras= bacterioclorofilas Bactérias proclorófitas= clorofila a e b

Eneriga da luz= fótons= captados por pigmentos fotossintéticos

Pigmentos fotossintéticos -clorofilas

Pigmentos acessório ..

-carotenóides

-ficobilinas: ficoeritina ficocianina aloficocianina

Diferenças estruturais

possibilitam absorção de luz em diferentes comprimentos de onda

FÓTONS

transformam moléculas em agentes redutores

Centro de reação

-aonde ocorre o início do processo de fotossíntese

-possui pares de clorofila (par especial)

-clorofila do par especial= clorofila P, seguida pelo comprimento de onda

-par especial apresenta menor nível de energia no estado excitado, permitindo a transferência preferencial da energia para demais moléculas

-possui também outras moléculas de clorofila

(par especial) Centro de reação

Antena

-Conjunto de pigmentos secundários (ou acessórios) de captação de energia luminosa

-Complexos com até 400 moléculas

-contém além de clorofila, carotenóides (hidorcarbonetos de cadeias simples e duplas alternadas)

-carotenóides absorvem luz em diferentes comprimentos de onda e também removem radicais livres de oxigênio gerados pela foto-oxidação

Cianobactérias apresentam além das clorofilas e carotenóides as

ficobilinas= o que permite absorção de luz até 1 m de profundidade no meio aquático (550- 600 nm)

Protein enables discovery of quantum effect in photosynthesis

The LH2 light-harvesting complex from the bacterium Rhodopseudomonas acidophila contains 18 pigment molecules arranged in a circle12, which enter excited states on absorption of photons. Here, the probability that an excitation (induced by a laser pulse) resides at a certain position within the complex is plotted against time (t); t = 0 corresponds to the time the excitation was induced, and the pigment molecules are numbered from 1 to 18. The colour scale ranges from dark blue (zero probability) to red (maximum probability). The excitation oscillates between small groups of molecules (ringed) in the complex with a half-period of about 350 fs, in a manifestation of a quantum effect known as coherence. Faster oscillations between individual molecules also occur. Collini et al.1 observe similar oscillatory behaviour in the excitation dynamics of an algal light-harvesting system.

Calculated dynamics of excited electronic states in a photosynthetic light-harvesting complexs6, 7.

From the following article:

Photosynthesis: Quantum design for a light trap Rienk van Grondelle & Vladimir I. Novoderezhkin Nature 463, 614-615(4 February 2010)

doi:10.1038/463614a

Antena e centro de reação

Tipos de antenas e invaginações da membrana plasmática

- 1) Pigmentos inseridos na membrana (simples)

Bactérias púrpuras e heliobactérias:

-2) clorossomos -2) clorossomos Bactérias verdes:

-3 ) ficobilissomos Cianobactérias:

Bactericlorofilas em filerias no interior do clorossoma

Sobre o centro de reação do fotossistema II

-Bactérias púrpuras -Bactérias púrpuras halofitica

PHB (reserva) cromatoforos

Membranas lamelars

Evaginações de membrana ...

11

Pigmentos inseridos na membrana

22 clorossomosclorossomos

33 ficobilissomos

Cianobactérias

- 1) Bactérias púrpuras

- 1) Bactérias púrpuras

- 1) Bactérias púrpuras

Todas fosforilação cíclica

The general flow of electrons in a relatively primitive form of photosynthesis observed in present-day green sulfur bacteria

The photosystem in green bacteria resembles photosystem I in plants and cyanobacteria in using a series of iron-sulfur centers as primary electron acceptors that eventually donate their high-energy electrons to ferredoxin (Fd).

-2) Bactérias verdes - 1) Bactérias púrpuras

Granulos de enxofre

Correção : ? = -

Fotossíntese

Dois tipos de centros de reação presentes em dois fotossistemas -Fotossistema I

-Fotossistema II

Fotossistemas: Arranjamento das moléculas de clorofila e outros pigmentos embutidos nas tilacóides.

Possuem:

-antena

-centro de reação

-cadeia transportadora de elétrons

FSI usa a clorofila a P700.

FSII usa a forma da clorofila a P680

Fotofosforilação

O NADPH é utilizado para reduzir o CO2: Processo de fixação do CO2 Organização do complexos protéicos na membrana fotossintética de uma

-Luz é utilizada para produzir força protomotiva -Força protomotiva é utilizada para produzir ATP

sistema de transporte de elétrons

cianobactéria

Maioria dos fototróficos são autotróficos Usam CO₂ para produção de compostos orgânicos Pelo processo de fixação do CO₂

A síntese de compostos orgânicos a partir de CO₂requer:

Energia (ATP)

Poder redutor (elétrons)= coenzimas reduzidas

Reações são acopladas

Fotossíntese: duas fases

Fase clara= absorção de energia luminosa e conversão de energia química para síntese de ATP

e poder redutor

Fase escura= fixação do CO₂ em compostos orgânicos

Fase clara

(síntese de ATP e redução de coenzimas)

Fotofosforilação cíclica e acílica

-Único mecanismo de fotossíntese em bactérias púrpuras -Eletron retorna a molécula original de clorofila

Fotofosforilação cíclica

Componentes da fosforilação cíclica em bactérias púrpuras

Centro de reação tipo II

Centro de reção II em bactérias púrpuras

Formação de

gradiente de prótons e síntese de ATP

Organização estrutural da fotofosforilação cíclica na membrana de bactérias púrpuras

Componentes da fosforilação cíclica em bactérias verdes sulforosas

Centro de reação tipo I

Nos processos de fotofosforilação cíclicaNos processos de fotofosforilação cíclica

Remoção de elétrons necessita que substâncias externas doem elétrons para bacterioclorofilas do par especial reequilibrando o sistema

Doadores: H₂S, outros compostos sulfurados, H₂

Nunca a água Oxidação da água Produz O₂

Logo: FOTOSSÍNTESE ANOXIGÊNICA

Bactérias verdes e púrpuras se localizam em ambientes mais profundos com ausência de oxigênio, mas com luz e substâncias reduzidas

Podem formar vacúolos de gás para ajuste da profundidade

-Existência do fotossistema I e II -Fotossíntese ocorre nos tilacóides

-Cianobactérias, bactérias proclorófitas

-Além do centro dos fotossistemas I e II existe outro sistema membranar=

citocromo b₆f

-Processo denominado “esquema Z”

Fotofosforilação acíclica (não cíclica)

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imgurl=http://www.icb.ufmg.br/prodabi/grupo5/Photosynthesis/reacoes/noncyc~1.gif&imgrefurl=http://www.icb.ufmg.br/proda bi/grupo5/Photosynthesis/reacoes/fotosistema1.html&h=385&w=612&sz=5&hl=pt-BR&start=8&sig2=IXW8vPS-

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Componentes da fosforilação acíclica em cianobactérias e proclorófitas

II I

Organização estrutural da fotofosforilação não-cíclica na membrana do tilacóide de uma cianobactéria

FOTOSSÍNTESE OXIGÊNICA

Cianobactérias se localizam na superfície da água com grande quantidade de oxigênio

Possuem grande quantidade de vacúolos de gás no citoplasma

Metabolismo fotorganotrófico

-Fotossínese anoxigênica através de fotofosforilação cíclicaFotossínese anoxigênica através de fotofosforilação cíclica

-Substância externa doadora de elétrons que reequlibra o par especial -Substância externa doadora de elétrons que reequlibra o par especial é um composto orgânico. Logo são heterotróficas.é um composto orgânico. Logo são heterotróficas.

-ex: Heliobactérias

-Possuem centro de reação I

AUTOTROFICOS

FIXAR CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2

Fixação do CO₂

Bactérias autotróficas

Sintetizam compostos orgânicos a partir do CO₂

Redução do CO₂ a compostos orgânicos necessita de energia (ATP) e de coenzimas reduzidas

Em fotoautotróficos a fixação do ocorre durante a fase escura

Ciclo de Calvin

Processos de obtenção de energia

pelos diferentes tipos celulares procarióticos

Respiração aeróbia X X Respiração anaeróbia X X Fermentação X raro Metabolismo quimiolitotrófico X X Metanogênese _ X Metabolismo fototrófico X _ Metabolismo fotorganotrófico X _

Bactérias arqueas

Fixação do N2

N₂ => NH₃ Gasto de energia