Biossíntese dos carboidratos nas plantas e nas bactérias.

Biossíntese dos carboidratos nas plantas e nas bactérias.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE EDUCAÇÃO E SAÚDE – CES UNIDADE ACADÊMICA DE BIOLOGIA E QUÍMICA – UABQ CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA DISCIPLINA: BIOQUÍMICA GERAL PROFESSOR: Dr. JULIANO CARLO RUFINO DE FREITAS

BIOSSÍNTESE DOS CARBOIDRATOS NAS PLANTAS E NAS BACTÉRIAS

ROTEIRO

  • Introdução aos carboidratos;

  • Fotossíntese dos carboidratos;

  • Etapas da Fotossíntese;

  • Celulose das plantas e peptidioglicano bacteriano;

  • Curiosidades.

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Discentes: Lisânia Maryele da Silva Lima

Michele Santos de Souza

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  • Definição de Biossíntese: “Se refere às reações que ocorrem num organismo de modo que as moléculas mais simples se transformam em moléculas ou biomoléculas de maior complexidade.”

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  • Os carboidratos são popularmente conhecidos por açúcares.

  • Quimicamente são definidos por poliidroxaldeídos e poliidroxicetonas.

  • Esses açúcares são as principais fontes de energia dos organismos não fotossintéticos.

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  • Os carboidratos classificam-se de acordo com a sua quantidade de carbonos existentes em suas estruturas moleculares.

  • Monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

  • Como exemplos de polissacarídeos citam-se amido, glicogênio e celulose.

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FOTOSSÍNTESE DOS CARBOIDRATOS

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  • Os carboidratos são elaborados pelas células vegetais através de um processo conhecido como fotossíntese, e por certos tipos de bactérias através da quimiossíntese.

  • Algumas bactérias realizam fotossíntese.

  • Como as arqueobactérias sintetizam compostos orgânicos (carboidratos) sem a necessidade de luz?

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  • O processo de Quimiossíntese ocorre quando certas bactérias que vivem no solo são capazes de produzir moléculas orgânicas energéticas sem energia luminosa.

  • As bactérias aproveitam a energia química liberada durante estas reações para fixar o carbono e sintetizar novas moléculas, como açúcares.

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  • A partir da formação destas moléculas de açúcares, estas bactérias podem ainda realizar outros processos metabólicos onde irão sintetizar outras moléculas orgânicas.

  • Equação que resume o processo de quimiossíntese:

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  • Bactérias extremófilas que vivem nas fontes termais do Parque de Yellowstone, nos Estados Unidos. Estas bactérias autótrofas vivem em águas cuja temperatura atinge mais de 74 °C e realizam quimiossíntese pegando energia a partir da oxidação do ferro.

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  • Em algumas espécies de bactérias autótrofas pode ocorrer o processo fotossintético um pouco diferente da fotossíntese que ocorre em cianobactérias, como protistas e plantas.

  • Este processo diferenciado de fotossíntese ocorre em bactérias extremófilas, como as bactérias verdes sulfurosas e as púrpuras.

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  • Durante esta fotossíntese, as sulfobactérias não utilizam água, mas sim gás sulfídrico (H2S), liberando enxofre em vez de oxigênio.

  • Neste caso, como a água não é utilizada como reagente desta reação de fotossíntese, não será liberado oxigênio.

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  • Estas bactérias possuem clorofilas especiais chamadas de bacterioclorofilas.

  • Equação da quimiossíntese da fotossíntese bacteriana:

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  • Bactéria verde sulfurosa Chlorobium tepidum. Esta bactéria realiza fotossíntese e é uma bactéria termófila.

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  • Esses microorganismos são quimioautotróficos, ou seja, utilizam compostos inorgânicos (como ácido sulfídrico -H2S) para sintetizar matéria orgânica e obter energia.

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  • A fonte termal Morning Glory, que fica no Parque Nacional de Yellowstone (EUA), possui coloração em tons de marrom, laranja e amarelo, devido à presença de microrganismos termófilos

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  • CURIOSIDADES! Produção de biossurfactante e biomassa por bactérias ambientais.

  • As bactérias hidrocarbonoclásticas podem ser facilmente isoladas de áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo, e provavelmente, algumas delas serão capazes de produzir surfactante.

  • No isolamento usam-se hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos como única fonte de carbono em meio mineral.

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  • Estudos revelaram um grande número de bactérias isoladas por essa técnica, como as espécies de Rhodococcus, Acinetobacter, Pseudomonas e outros gêneros, são capazes de produzir biossurfactante.

  • A quantidade e qualidade dos biossurfactantes produzidos pelas diversas espécies de microorganismos são influenciados tanto pela fonte de carbonos quanto pelas concentrações de N, Fe, Mn e P, no meio, além das condições como pH e temperatura.

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  • As bactérias hidrocarbonoclásticas fazem parte da microflora presente no solo, na água e no sedimento. Quando estes ambientes são expostos a marés negras, ocorre um fenômeno de adaptação ou aclimatação de certas populações de bactérias, que passam a reconhecer os componentes do óleo como fonte de carbono, iniciando o processo de degradação.

  • O tipo nutricional destes microorganismos seres é a quimioheterotrofia, pois considerando que estas bactérias utilizam o petróleo como fonte de carbono e energia.

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  • A fotossíntese é um processo realizado pelas plantas para a produção de energia necessária para a sua sobrevivência.

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  • Nas células que compõem os organismos vivos, há uma constante transformação de um tipo de energia em outro.

  • Nos cloroplastos, por exemplo, a energia luminosa é transformada em energia química.

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  • Os cloroplastos são encontrados nas células das algas e das plantas.

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  • Nos fenômenos energéticos da natureza, o ponto de partida é a energia luminosa que, nas plantas, é convertida em energia química.

  • As células dispõem de um composto de grande importância, o ATP (Adenosina Trifosfato) que é acumulador de energia, cedendo-a para os componentes celulares toda vez que há necessidade.

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  • O ATP é constituído de adenosina (adenina + ribose) e três grupos fosfatos.

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  • Quando as ligações são desfeitas, certa quantidade de energia (expressa em calorias) é liberada e utilizada em processos celulares.

  • Nos vegetais, por exemplo, a energia da luz solar é captada pela clorofila.

  • Essa energia é utilizada na síntese de ATP.

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ETAPAS DA FOTOSSÍNTESE: FASE CLARA OU FOTOQUÍMICA E FASE ESCURA OU QUÍMICA

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  • Os eventos principais da fotossíntese são a absorção da energia da luz pela clorofila; a redução de uma aceptor de elétrons chamado NADP, que passa a NADPH2; a formação de ATP e a síntese de glicose.

  • Fase clara ou fotoquímica: Quebra da água e liberação de oxigênio

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  • Na fase clara, a luz penetra nos cloroplastos e atinge o complexo de pigmentos, ao mesmo tempo em que provoca alterações nas moléculas de água.

  • Um dos acontecimentos marcantes da fase clara são as chamadas fotofosforilações cíclica e acíclica.

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  • Na fotofosforilação cíclica, ao ser atingida pela luz do Sol, a molécula de clorofila libera elétrons.

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  • Na fotofosforilação acíclica esse mecanismo emprega dois sistemas fotossintetizantes: o fotossistema I e o fotossistema II. No fotossistema I, predomina a clorofila a, enquanto no fotossistema II, predomina a clorofila b.

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  • Durante a passagem desses elétrons pela cadeia de citocromos, há liberação de energia e produção de ATP (fosforilação). Como o "vazio de elétrons" da clorofila a não é preenchido pelos mesmos elétrons que saíram dessa molécula, o mecanismo é chamado fotofosforilação acíclica.

  • No interior dos cloroplastos, a água é decomposta na presença da luz. Essa reação é a fotólise da água. (ou reação de Hill).

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  • Fase escura ou química: Produção de Glicose. Nessa fase, a energia contida nos ATP e os hidrogênios dos NADPH2, serão utilizados para a construção de moléculas de glicose.

  • A síntese de glicose ocorre durante um complexo ciclo de reações (chamado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin-Benson), do qual participam vários compostos simples.

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CELULOSE DAS PLANTAS E PEPTIOGLICANO BACTERIANO

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  • A parede celular é uma estrutura que se localiza externamente à membrana plasmática e que, entre outras funções, garante a forma da célula.

  • As células das plantas vegetais apresentam pelo menos duas características que permitem distinguilas claramente das células animais: possuem um envoltório externo rígido, a parede celular, e um orgânulo citoplasmático responsável pela fotossíntese, o plasto.

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  • Essa estrutura impossibilita alterações morfológicas dos organismos, em razão de seu caráter semirrígido.

  • Nas plantas, a parede celular é composta basicamente pelo polissacarídeo celulose, que forma a parede celulósica.

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  • A formação da parede celular nos vegetais tem início com a deposição de uma fina camada elástica de celulose primária, permitindo nesse estágio o crescimento da célula. Depois de cessado esse crescimento, a parede recebe novas camadas de celulose e outras substâncias (siberina e lignina), o que confere maior resistência e resulta na parede secundária.

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  • As bactérias e cianobactérias apresentam parede celular formada por peptídoglicano (açúcares ligados a aminoácidos).

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  • A formação do peptídoglicano bacteriano, tambem conhecido como Mureína, é um polímero constituído por açúcares e aminoácidos que forma uma camada como uma malha do lado de fora da membrana plasmática da Bactéria (parede celular).

  • O açúcar componente consiste de resíduos alternados de dois açúcares o N-acetilglucosamina e resíduos de ácido N-acetilmurâmico em ligações beta-(1,4).

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  • Algumas Archaea têm uma camada similar de pseudo-peptidoglicano. O peptidoglicano serve a um papel estrutural na parede celular bacteriana, proporcionando firmeza à estrutura, bem como contrabalançando a pressão osmótica do citoplasma. Cada ácido N-acetilmurâmico encontra-se associado a um pequeno péptido, sendo constituído por L-alanina, ácido D-glutâmico, ácido meso-diaminopimélico e D-alanina no caso de E. coli (uma bactéria Gram-negativa), ou L-alanina, D-glutamina, L-lisina e D-alanina, ligado a outro péptido por pontes de cinco glicinas (entre a D-alanina de um péptido e a L-lisina de outro péptido) no caso de Staphylococcus aureus (uma bactéria Gram-positiva).

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  • Os peptidoglicanos formam aproximadamente 90% do peso seco das bactérias Gram-positivas, mas somente 10% das linhagens Gram-negativas. Nas linhagens Gram-positivas, eles são importantes nos papéis de fixação e propósitos de estereotipagem.

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  • A camada de peptidoglicano na parede celular bacteriana é uma estrutura cristalina em treliça formada a partir das cadeias lineares.

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  • CURIOSIDADES SOBRE OS VEGETAIS!

  • Por quais motivos, não existem folhas nos pés de Ipês?!

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  • Se o ar estiver muito seco isso favorece a transpiração. Se você colocar todas as folhas de uma árvore, uma perto da outra, você notará que existe uma grande área. É uma área muito extensa para a transpiração, o vegetal não suporta perder tanta água por uma área tão grande assim...Então o pé de Ipê perde suas folhas; perdendo as folhas ele vai reduzir a transpiração, vai poder viver numa época seca. Ele pode também fechar seus estômatos, que são estruturas que funcionam como poros reguláveis para controlar a transpiração e as trocas gasosas.

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  • Presença de espinhos nos Cactos.

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  • Imagine uma planta que vive sempre em uma situação de aridez. Ele não pode perder suas folhas o tempo todo; na verdade ela faz outra coisa. O Cacto, por exemplo, transformou suas folhas, ao longo da evolução, em espinhos. Assim a área fica muito mais reduzida e a transpiração pode ser controlada com muita eficiência. Em vista disso, o Cacto precisa ter seu tronco ou seu caule verde; ele é fotossintetizante e substitui a ação das folhas na fotossíntese.

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  • CURIOSIDADES SOBRE AS BACTÉRIAS.

  • Lactobacilos. A importância de um intestino saudável.

  • Os lactobacilos (lactobacillus) são bactérias que se alimentam de matérias orgânicas. São inofensivas e vivem no trato intestinal, constituindo a flora bacteriana digestiva dos mamíferos. Esses micro-organismos habitam os intestinos e são indispensáveis à manutenção e o bom funcionamento fisiológico do organismo.

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  • Quando a flora se torna reduzida, pode ser substituída por bactérias prejudiciais à saúde. Os lactobacilos não combatem diretamente os microrganismos prejudiciais à saúde e que vivem nos intestinos, mas contribuem para reduzir a sua proliferação através de seus “antibióticos” naturais e, principalmente, pela competição por nutrientes. Como os lactobacilos são inúmeros e se reproduzem rapidamente, não permitem que sobrem muitos nutrientes para as bactérias causadores de infecções e doenças. Quando ocorre um desequilíbrio na proporção entre bactérias saprófitas (ajudam a manter o intestino saudável) e patológicas (causadoras de doenças), manifesta-se um estado conhecido como disbiose.

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  • Os agentes capazes de combater esse desequilíbrio são denominados probióticos (o contrário de antibióticos). Os probióticos são microrganismos vivos que, ao serem ingeridos, beneficiam o organismo porque atuam sobre o equilíbrio bacteriano intestinal.

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  • A presença de lactobacilos no intestino melhora a imunidade, a absorção de diversos nutrientes e a digestão de certos alimentos, contribui para a produção de enzimas e de vitaminas (como as do complexo B e a vitamina K), diminui a alergia alimentar, os distúrbios gastrintestinais, a formação de gases, a produção de radicais livres nas fezes, o colesterol e os triglicerídeos do sangue, o mau hálito, a formação de nitritos e a predisposição ao câncer do cólon. Além disso, impede a proliferação de bactérias e fungos causadores de doenças, auxilia no combate a diarreia, entre outros benefícios.

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  • Curiosidades sobre Fermentação.

  • A fermentação é um processo de liberação de energia que ocorre sem a participação do oxigênio (processo anaeróbio). A fermentação compreende um conjunto de reações enzimaticamente controladas, através das quais uma molécula orgânica é degradada em compostos mais simples, liberando energia. A glicose é uma das substâncias mais empregadas pelos microorganismos como ponto de partida na fermentação.

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  • Tipos de Fermentação:

  • Levedura - Fungo unicelular utilizado na fabricação de pães, bebidas alcoólicas em geral. A fermentação é um processo utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas, pães e outros alimentos. Hoje sabemos que os processos fermentativos resultam da atividade de microorganismos, como as leveduras e certas bactérias. Diferentes organismos podem provocar a fermentação de diferentes substâncias.

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  • Fermentação Alcoólica.

  • As leveduras e algumas bactérias fermentam açucares, produzindo álcool etílico e gás carbônico (CO2), processo denominado fermentação alcoólica.

  • Na fermentação alcoólica, as duas moléculas de ácido pirúvico produzidas são convertidas em álcool etílico (também chamado de etanol), com a liberação de duas moléculas de CO2 e a formação de duas moléculas de ATP. Esse tipo de fermentação é realizado por diversos microorganismos, destacando-se os chamados “fungos de cerveja”, da espécie Saccharomyces cerevisiae.

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  • Saccharomyces cerevisiae é um organismo eucariota unicelular que pertence ao reino dos Fungos. É a levedura utilizada na produção do pão e também da cerveja, além de ser usada para a produção de etanol.

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  • REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

  • Apostila de Microbiologia: Tudo sobre Bactérias.

  • Biologia e fisiologia celular. Berkaloff – Bourguet – Favard Guinnebault. Edusp, 1972.

  • Bioquímica humana. C.A. Pasternak. EXPAXS, Barcelona, 1980.

  • Ecologia geral. Roger Dajoz. Vozes/Edusp, 1973.

  • Fisiologia médica. W.F. Ganon. Ed. Atheneu, 1977.

  • Lehninger, Albert Lester, 1977 – 1986. Lehninger princípios de bioquímica/ Albert Lester Lehninger; coordenação da tradução Arnaldo Antônio Simões, Wilson Roberto Navega Lodi. --- 4. ed. --- São Paulo: SARVIER, 2006.

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  • Microbiologia, Tortora GJ, Funke BR, Case CL, 10 º edição, editora Artmed

  • Readmore:http://www.engquimicasantossp.com.br/2013/10/microrganismos-termofilos.html#ixzz4rZN5X2gj

  • RIBEIRO, Krukemberghe Divino Kirk da Fonseca. “Parede celular”; Brasil Escola. Disponível em http://brasilescola.uol.com.br/biologia/parede-celular.htm.Acesso em 29 de agosto de 2017.

  • Sciences naturelles. M. Oria, Librairie Hatier, 1961.

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  • Walker LJ, Aldhous MC, Drummond HE, Smith BR, Nimmo ER, Arnott ID, Satsangi J (2004). "Anti-Saccharomyces cerevisiae antibodies (ASCA) in Crohn's disease are associated with disease severity but not NOD2/CARD15 mutations"

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