Żymańczyk Duda, mikrobiologia, METABOLIZM

METABOLIZM


Klasyfikacja mikroorganizmów – klucz: źródło energii; donory protonów (równoważniki redukujące); źródło węgla

1. Źródło energii: fototrofy; chemotrofy (organizmy, które czerpią energię z grupy związków organicznych i nieorganicznych) – nie klasyfikuje organizmów na autotrofy i heterotrofy;

2. Donory [H+] i C

Organotrol: związki organiczne – donor H+

Litotrofy: nieorganiczne źródła H+; NH3; H2S; i inne


Autotrof: źródło węgla – CO2

Heterotrof: źródło węgla – związki organiczne


Np.:

Fotolitotrof: energia z hv, źródło H+ - związki nieorganiczne; np. rośliny zielone, sinice bakterie purpurowe

Chemolitotrofy: energia ze związków organicznych lub nieorganicznych; źródło H+ - związki nieorganiczne; np. bakterie nitryfikacyjne

Chemoorganotrofy: energia ze związków organicznych i/lub nieorganicznych; źródło H+ - związki organicznego – zwierzęta


3. Oligotrofia – możliwość wykorzystania nawet śladowych ilości składników pokarmowych


Źródłem węgla mogą być w zasadzie wszystkie związki organiczne


JEDNOŚĆ W BIOCHEMII

Reakcje anaplerotyczne: uzupełniają szlaki cykliczne i produkty pośrednie, których ubywa w wyniku biosyntezy; dostarczają związków do szlaków cyklicznych

Etapy syntezy de novo z prostszych związków, np. glukozy:


1. Degradacja – katabolizm; źródła węgla dostają się w różnych postaciach, zatem najpierw muszą być zdegradowane i przekształcone do struktur trójwęglowych

2. Amfibolizm – przekształcanie do kwasów organicznych i fosforanów

3. Synteza monomerów – anabolizm


Enzymy;

Etapowa konwersja energii;

[H+] – równoważniki redukujące

ATP

Nośniki [H+]


PRZEPŁYW GRUP FOSFORANOWYCH: DONORY – ZWIĄZKI WYSOKOENERGETYCZNE

Związki wysokoenergetyczne: PEP, 1,3-difosfoglicerynian – fosforylacja substratowa, donory reszt, fosfokreatyna (tylko u eukartiotycznych); dzięki nim powstaje ATP


SZLAKI DEGRADACJI GLUKOZY C6 – C3

Schlegel – ryc. 7.1. Mapa metaboliczna rozkładu heksoz

Heksozy zostają utleniane na trzy sposoby:

1. Glikoliza – produktem jest pirogronian C3

Całkowicie utleniona heksoza to musi dojść do regeneracji koenzymów, np. przez drogę oddychania tlenowego i beztlenowego.

Regeneracja koenzymów przez fermentację – nie ma nic wspólnego z oddychaniem beztlenowym! Może być to proces zarówno beztlenowy i tlenowy, brak cyklu Krebsa,


AKTYWNA FORMA GLUKOZY – POCZĄTEK WSZYSTKICH SZLAKÓW:

Musi być najpierw stworzony glukozo-6-fosforan

1. FBP – fruktozo-bis-fosforan: Embden-Meyerhof-Parnas – glikoliza

2. Oksydatywny szlaka pentozofosforanowy – Heksozomonofosforanowy: Warburga-Dickensa-Horeckera – substrat: ufosforylowane pentozy, pierwszym produktem jest heksoza, alternatywny szlak

3. KDGF – kwas 2-keto-3-deoksy-6fosfoglukonianowy: entnera-doudorofa – też oksydatywny


TRÓJWĘGLOWE PRODUKTY KATABOLIZMU HEKSOZ:

1. Aldehyd 3-fosfoglicerynowy

2. Kwas 1,3-bisfosforglicerynowy

3. Kwas fosfoglicerynowy

4. Kwas 2-fosfoglicerynowy

Brak wiązań wysokoenergetycznych, jedynie w 1.

Mogą być przekształcone do pirogronianu, dlatego nazywa się go kluczowym produktem.


SZLAK FBF

Glukoza jako substrat, aktywacja przez ATP glukozo-6-fosforan i dopiero do dalszych przemian

W procesie glikolizy mamy reakcje, które są nieodwracalne (mogą, ale tylko przez inny enzym i inna reakcję, odwracalność tylko, gdy jest ten sam enzym)


Efekt Pasteura – brak ADP lub Pi lub enzymu (umożliwia fosforylowanie APD) – przerwanie glikolizy – może dojść do tego w przypadku drobnoustrojów

2 x fosforylacja substratowa:

1. Substrat – 1,3-bisfosfoglicerynian

2. Substrat – kwas fosfoenolopirogronowy

W sumie powstają 4 cząsteczki ATP, ale zużywane są 2, zatem zysk to 2ATP i 2NADH

Końcowym produktem jest kwas pirogronowy


MECHANIZMY FOSFORYLACJI SUBSTRATOWYCH – nie będzie tego na egzaminie;)


OKSYDATYWNY SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY – REAKCJE ODWRACALNE

Pięciowęglowe jednostki będą się rozpadały na 2 i 3 węglowe i łączone w odpowiednie związki o określonej liczbie atomów węgla. Powstaje najważniejszy produkt: aldehyd 3-P-glicerynowy. Koenzymem w tych przemianach jest NADP+. Powstające aldehydy z szlaku pentozowego mogą przejść glikolizę (np. u e. coli) i wtedy może być źródłem fosforylacji i uzyskania ATP.

Brak fosforylacji substratowych; dostarczanie szkieletów węglowych.



SZLAK 2-KETO-3-DEOKSY-6-FOSFOGLUKONIANOWY

Koenzym – NADP+

Po przekształceniach glukozy otrzymujemy kwas 2-keto-3-deoksy-6-fosfolkonian, który ulega przekształceniu do aldehydu 3-fosfoglicerynowego, a ostatecznie może być od przekształocony do pirogronianu przy dwukrotnej fosforylacji substratowej .

Bilans: 2pirogronian, 1NADPH, 1NADH, 1ATP


KATABOLIZM HEKSOZ U RÓŻNYCH MIKROORGANIZMÓW

Niewiele znanych przykładów organizmów prokariotycznych wykorzystujących jedynie jedną metodę. Większość posiada tych dróg kilka.

Bakterie ułomne metabolicznie – nie mogą rozbić 6-węglowego związku;


DROGI REGENERACJI – NADH; NADPH

W zależności od tego jak regenerowany koenzym oraz przekształcany produkt katabolizmu można podzielić katabolizm heksoz na 3 drogi.

C3 – produkt katabolizmu heksoz może ulegać fermentacji (brak łańcucha) lub oddychaniu tlenowemu lub beztlenowemu (łańcuch oksydoredukcyjny)

Niektórym typom regeneracji równoważników redukujących w komórce może towarzyszyć fosforylacja i synteza ATP – regeneracja zasobów ATP.


CO SIĘ DZIEJE Z C3 I REGENERACJĄ KOENZYMÓW DROGĄ ODDYCHANIA BEZTLENOWEGO I TLENOWEGO – regeneracja NADH i FADH2

UTLENIANIE PIROGRONIANU C3 – CENTRALNEGO PRODUKTU POŚREDNIEGO – zawsze do 2węglowej jednostki – acetylo CoA, w każdym też bierze udział CoA

1. + NAD+ NADH i CO2 – charakterystyczna również dla eukariota (wieloenzymatyczny kompleks dehydrogenazy pirogronianowej)

2. +2Fd 2FdH + CO2 – ferredoksyna – inny nośnik protonów i elektronów (tutaj akceptro, enzymem jest oksydoreduktaza pirogronianu:ferredoksyna)

3. mrówczan (enzymem jest liaza pirogronianu:mrówczan – zupełnie inna klasa enzymu od dwóch poprzednich) – u beztlenowców bezwzględnych występuje tylko typ 3 przekształcania pirogronianu. U beztlenowców względnych, gdy jest możliwość prowadzanie metabolizmu tlenowego i beztlenowego nie ma tej restrykcji.


2 i 3 charakterystyczne tylko dla prokariotów


Utlenianie pirogronianu według typu 1. Pierwszy enzym – dekarboksylacja. Powstaje kompleks z enzymem, 2 enzym dehydrogenaza, enzym 3 dehydrogenaza.


CYKL KREBSA

U eukariota tylko zredukowany NAD, u prokariota NADP.


Cykle pomocnieczne – uzupełnianie TCA – reakcje anaplerotyczne

Typ reakcji anaplerotycznych i ich docelowy efekt zależy od składu podłoża.

Reakcje anaplerotyczne – typy podłoża: octan (do acetylo – CoA), mleczan (do pirogronianu a ten do szczawiooctanu), glukoza (do fosfoenolopirogronianu, a on dalej w szczawiooctan)


INDUKCJA ENZYMÓW SZLAKU D-GLICERYNIANOWEGO – WYKORZYSTANIE GLIOKSALANU LUB JEGO PREKURSORÓW


REGENERACJA ZASOBÓW ATP ORAZ ZREDUKOWANYCH KOENZYMÓW W KOMÓRCE

Produkty szlaków katabolizmu heksoz: NADH; NADPH, FAH2

Drogi regeneracji – klasyfikacja procesu utleniania biologicznego, element różnicujący oddychania tlenowego i beztlenowego


ODDYCHANIE TLENOWE – dalsze etapy utleniania heksoz – regeneracja koenzymów: fosforylacje na poziomie transportu elektronów. Gradient elektrochemiczny Ostatecznym akceptorem protonów jest tlen.

Pula chinonów – w przypadku eukariotycznego część protonów jest tam magazynowana. Jest to rezerwuar protonów dla komórki.


modelH+ - ATPazy = pompy elektrogennej.

1. Gradient protonowy + ADP + Pi powstaje ATP

2. Odwrotna aktywność (nadmiar ATP, może być użyta, by wygenerować gradient protonowy, ma to znaczenie w zjawiskach transportu, a także dla zjawiska wstecznego transportu elektronów – wbrew potencjałowi redox) – ta sama reakcja, tylko w drugą stronę


Tlen – ochronne redukcje:

1. Katalaza 2H2O2 do 2H20 I O2

2. Peroksydaza H2O2 + 2GSH do GSSG + 2H2O

3. Dysmutaza ponadtlenkowa (musi współpracować z 1 lub 2) 2O2- +2H+


TRANSPORT ELEKTRONÓW W WARUNKACH BEZTLENOWYCH

Transport elektronów w warunkach beztlenowych. Akceptory elektronów: NO3-, SO42-, CO22-, S. mogą być przez drobnoustroje redukowane na różny sposób:

1. Oddychanie beztlenowe – łańcuch redox, fosforylacje oksydacyjne; produkty wydalane z komórki (redukcja kataboliczna), nie są one wbudowane w żadne związki


2. Redukcje anaboliczne – wbudowanie w strukturę, brak łańcucha redox, brak fosforylacji



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, TEORIA STERYLIZACJI
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, OBSERWACJE MIKROORGANIZMÓW
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, hodowle mikrobiologiczne
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, FOTOSYNTEZA U PROCARYOTA
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, PRZEPŁYW INFORMACJI U MIKROOGRANIZMÓW
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, GENETYKA BAKTERII
Żymanczyk Duda, mikrobiologia , media hodowlane
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, IZOLOWANIE CZYSTYCH KULTUR
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, WZROST I ROZMNAŻANIE MIKROORGANIZMÓW
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, ODDYCHANIE BEZTLENOWE
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, składniki podłoża mikrobiologicznego
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, WIRUSY ZWIERZĘCE
Żymańczyk Duda, mikrobiologia, SCHEMAT BUDOWY KOMÓRKI PROCARYOTA
Metabolizm bakterii1, Mikrobiologia
metabolizm ćwiczenia mikrobiologia
Metabolizm drobnoustrojów, Mikrobiologia
Metabolizm bakterii1, Mikrobiologia
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa, biosynteza metabolitów
Metabolizm węglowodanów w ciąży

więcej podobnych podstron