aula8 2010

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Santo André - Outubro de 2010

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Aula 8

Metabolismo II

BC-1606

Microbiologia

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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

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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

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Archaea

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FOTOFOSFORILACAO NAO FOTOSSINTÉTICA

ARQUEAS

HALÓFILAS EXTREMAS

FOTOFOSFORILÇAO:

QUE DEPENDE DE LUZ

MAS NAO ENVOLVE PIGMENTOS DE CLOROFILA

NEM CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

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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

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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

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FÓTONS

transformam moléculas em agentes redutores

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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

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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)

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Tipos de antena e invaginações da membrana plasmática

- 1) Bactérias púrpuras e heliobactérias: Pigmentos inseridos na membrana

(simples) -2) Bactérias verdes: clorossomos -3) Cianobactérias: Bactericlorofilas em filerias no interior do clorossoma

Sobre o centro de reação do fotossistema II

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-Bactérias púrpuras -Bactérias púrpuras halofitica

PHB (reserva)

cromatoforos

Membranas lamelars

Evaginações de membrana ...

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

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-2) Bactérias verdes - 1) Bactérias púrpuras

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-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.

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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

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Centro de reção II em bactérias púrpuras

Formação de

gradiente de prótons

e síntese de ATP

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Maioria dos fototróficos são autotróficos

Usam CO

₂

para produção de compostos orgânicos

Pelo processo de fixação do CO

₂

A síntese de compostos orgânicos a partir de CO

₂

requer:

Energia (ATP)

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Reações são

acopladas

Fotossíntese: duas fases

Fase clara

= absorção de energia luminosa e conversão

de energia química para síntese de ATP

e poder redutor

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Fase clara

(síntese de ATP e redução de coenzimas)

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

Fotofosforilação cíclica

Componentes da fosforilação cíclica em bactérias púrpuras

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Organização estrutural da fotofosforilação cíclica na membrana de bactérias púrpuras

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Componentes da fosforilação cíclica em bactérias verdes sulforosas

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Nos 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

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-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”

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http://images.google.com.br/imgres? 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- NBg6PNTLXHljVw&um=1&usg=__1anzY3R-wQaMLOV0VH6YhzbYojQ=&tbnid=bAGeeQ30SNW2WM:&tbnh=86&tbnw=136&ei=Bsb0SOXIO5SGvAXJ_uzVAg&prev=/im ages%3Fq%3Dfotossintese%2Bfotossistema%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DX

Componentes da fosforilação acíclica em cianobactérias e proclorófitas

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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

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Metabolismo fotorganotrófico

-Fotossínese anoxigênica através de fotofosforilação cíclica

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

-Heliobactérias

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Fixação do CO

₂

Bactérias autotróficas

Sintetizam compostos orgânicos a partir do CO

₂

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

Em fotoautotróficos a fixação do ocorre durante

a fase escura

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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

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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

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