Metabolismo Batterico Flashcards
Cos’è il metabolismo?
Il metabolismo è la somma di tutte le reazioni chimiche che avvengono nella cellula, rese possibili dall’apporto di energia e dall’intervento degli enzimi (proteine con funzione di catalizzatori) che accelerano la velocità delle reazioni a basse temperature.
Cos’è il metabolismo?
La cellula è un insieme di polimeri ordinati altamente improbabile che richiede un continuo apporto di materiali ed energia per mantenersi.
Anabolismo e catabolismo
- Anabolismo: reazioni di sintesi (richiedono energia)
- Catabolismo: reazioni degradative (producono energia)
Quale energia utilizza la cellula?
L’energia utilizzabile dalla cellula batterica (come in qualsiasi altro organismo) nei processi biosintetici è quella temporaneamente immagazzinata nei legami ad alto livello energetico dell’adenosina trifosfato o ATP derivante dalla fosforilazione endoergonica dell’adenosina difosfato o ADP.
Cos’è la fosforilazione a livello del substrato?
Il più ancestrale meccanismo di fosforilaizone di ADP, ha una modesta efficienza e si realizza durante i processi di fermentazione.
Quale tipo di fosforilazione è più efficiente?
La fosforilazione mediante trasporto di elettroni. Si verifica durante i processi di respirazione.
L’energia necessaria per fosforilare l’ADP in ATP deriva da reazioni di ossido-riduzione. La molecola che consente il trasferimento di elettroni riducendosi e riossidandosi è il NAD (nicotinammide adenin dinucleoside).
Resa energetica della fermentazione
1 molecola di glucosio –> 2 molecole di acido lattico e 4 molecole di ATP
2 molecole di ATP vengono consumate nelle tappe metaboliche
RESA NETTA: 2 molecole di ATP per molecola di glucosio
Resa energetica nella respirazione
RESA: 4 NADH (–> 3 ATP ciascuno) = 12 ATP
-Reazione da acido succinico ad acido fumarico (FAD-FADH) = 2 ATP
-Reazione di demolizione del succinil-CoA (fosf. a livello del substrato) = 1 ATP
TOT = 15 ATP * 2 (molecole di acido piruvico) = 30 ATP
+ 6 ATP (ossidazione del NADH)
+ 2 ATP (fosforilazione a livello del substrato)
TOT = 38 ATP
Aerobi obbligati
Batteri che possono crescere solo in PRESENZA DI OSSIGENO. Sono in grado di utilizzare a scopo energetico solo la respirazione con ossigeno libero come accettore finale di idrogeno.
Aerobi-anaerobi facoltativi
Batteri che possono vivere sia in PRESENZA sia in ASSENZA DI OSSIGENO. Sono in grado di:
-effettuare la respirazione in PRESENZA di OSSIGENO
-effettuare un processo anaerobio in ASSENZA di OSSIGENO (con utilizzo di nitrato o con processo fermentativo)
[oppure batteri privi di sistemi di trasporto degli elettroni che utilizzano a scopo energetico solo reazioni di tipo fermentativo]
Anaerobi obbligati
Batteri che possono vivere SOLO in ASSENZA DI OSSIGENO, o temporaneamente in presenza di tracce di ossigeno, e che utilizzano processi respiratori anaerobi o processi fermentativi.
Microaerofili
Batteri che non crescono o crescono molto stentatamente in presenza di aria, mentre crescono molto bene in aria addizionata del 10% di CO2 o in assenza di ossigeno.
Sensibilità all’aria dei batteri
I meccanismi che condizionano la sensibilità all’aria dei batteri non sono ancora completamente chiariti.
Possono avere importanza:
- assenza di enzimi (es. catalasi) in grado di scindere i perossidi che si producono in presenza di ossigeno;
- assenza di enzimi (es. superossido dismutasi) in grado di proteggere il batterio metabolizzante in presenza di ossigeno dall’azione nociva del radicale superossido libero (O2-);
- il potenziale di ossidoriduzione (Eh): a valori bassi di Eh è possibile ottenere la crescita di alcuni anaerobi obbligati anche in presenza di aria.
Enzimi coinvolti nella replicazione del cromosoma batterico
- ELICASI, con le GIRASI (topoisomerasi II) svolgono la doppia elica;
- PRIMASI (è una RNA POLIMERASI), sintetizza i primers (un corto innesco di RNA complementare alla elica stampo).
- DNA POLIMERASI III, a partire da 3’-OH del primer in corrispondenza dell’origine di replicazione sintetizza un’epoca complementare al filamento leading e frammenti di Okazaki discontinui sull’altro filamento (lagging o lento), sempre in direzione 5’—>3’.
- DNA POLIMERASI I, rimuove gli RNA primers e sintetizza i pezzetti mancanti.
- DNA POLIMERASI II, ha attività polimerasica 5’—>3’ e interviene nei meccanismi di riparo riempiendo le zone della molecola di DNA non complete.
- LIGASI, Lega i frammenti tra loro per ricostruire la molecola.
Forcelle replicative del cromosoma batterico
Cromosoma batterico: CIRCOLARE durante la replicazione (inizia da un’origine e prosegue nelle due direzioni —> 2 forcelle replicative).
Successivamente avviene uno srotolamento delle molecole in formazione che termina quando le due forcelle si incontrano.
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Duplicazione del DNA batterico mediante rolling circle
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Meccanismi batterici di regolazione genica
Non tutte le proteine che una cellula batterica può sintetizzare vengono sintetizzate continuamente (costitutive).
Esistono precisi meccanismi di controllo che consentono alla cellula di sintetizzare le proteine necessarie quando opportuno (inducibili).
Operon
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Schema della neosintesi della parete cellulare nei batteri Gram + e Gram -
Gram -: la neosintesi di peptidoglicano garantisce l’allungamento della parete (durante la fase di crescita cellulare) o la formazione dei setti (durante la divisione cellulare).
Gram +: la neosintesi di peptidoglicano ha anche il compito di assicurare il mantenimento di un adeguato spessore della parete cellulare (gli strati più esterni sottoposti all’usura continua del contatto con l’ambiente esterno vengono rimpiazzati)
