Meccanismi di produzione energia dei batteri: Appunti di Microbiologia

Sintesi di ATP

ATP sintasi

Confronto tra resa energetica fermentazione - respirazione (completamento ossidazione glucosio)

Glucoso + 6_H2O + 6O₂ ➔ 6 CO₂ + 6_H2O + 30 ΔH e 2 ΔH

ATP dalla ossidazione di glucoso a CO₂ dalla glicolisi e livelli da substrato

• 2

dalla oxidazione di NADH 6

• 6

dalla ossidazione del piruvato 2 x 15 30

• 30

Fermentazione omolalifica ➔ efficienza 32% ➔ 2 ATP formati

• Glucoso ➔ 2 lattato

Fermentazione alcolica ➔ efficienza 27% ➔ 2 ATP formati

• Glucoso ➔ 2 stanol + CO2

Respirazione ➔ efficienza 42% ➔ 32 ATP formati

• Glucoso + 6 O₂ ➔ 6CO₂ + 6_H2O

Nei due tipi di respirazione il processo e identico, ciò che cambia e l’accettore finale. Per un microorganismo è più vantaggiosa la respirazione alcolica poiché viene generata una riserva di FMP che potrà poi avere più energia per sintetizare ATP.

Riduzione assimilativa dei nitrati

L’enzima che opera la riduzione si trova nella membrana

Il nitrato è usato come accettore di elettroni ed è ridotto a nitrito

Se il composto che viene ossidato non è il L_H, non può essere ridotto NAD

quindi il potere riduttive deve essere destinato in altri inequ

L'accumulo nella batteria di elettroni ΔE è sempre sufficiente per generare potenziale ‘Commissione Spec.” e la FMP per produrre ATP

Nei batteri ammonio-ossidanti sono tipicamente batteri gram - bar

Nei batteri chemio-littoscatti gli elettroni vengono trasportati in un verso nella catena di trasporto, viene creata FMP, questa energia che i batteri utilizzano per sintetizare ATP. Ciò che cambia ben gli altri batteri è il substrato che prende gli atomi e formare ATP, lo stato in cui prende gli elettroni (entron nella catena di trasporto). L’energia ridotta viene utilizzata in parte per produrre ATP in parte per

IL CASO DEGLI IDROGENOBATTERI

Possono ridurre il NAD₊ direttamente a patto che ci siano degli enzimi (idrogenasi). A seconda di quale idrogenasi ci, gli elettroni avvengono enzimi diversi. Una idrogenasi permette di produrre ATP. L’altra, solubile, riduce direttamente il NAD₊. L’idrogenasi solubile è esclusiva degli idrogenobatteri. Alcuni idrogenobatteri non hanno l’idrogenasi solubile. Negli altri batteri chemio litotrofi parte dell’energia viene utilizzata per generare un flusso inverso di elettroni che servono per andare a ridurre il NAD₊.

Ferro ossidanti: il flusso inverso è più breve se si utilizza S⁰. Piuttosto che utilizzare ZnsS.

Ferro ossidanti: per rilevare gli elettroni è utilizata la rustocianina (proteina). Il feno in ambiente anaerobio o neutro si ossida spontaneamente.

In tutti questi casi l’accettore terminale è O₂.

Chemioprofafi eterotrofi:

C ricava da composti organici. In questo caso il composto organico entra nelle vie metaboliche centrali del batterio per produrre metaboliti utili.

I batteri chemio litotrofi fissano la CO₂ mediante il ciclo di Calvin.

FOTOTROFIA:

• Meccanismi redossina dipendenti

e utilizzano composti organici per fissare la CO₂. Ma

via alternativa per fissare la CO₂ è il ciclo riduttivo

pervia degli acidi tricarbossilici.

4 modi per fissare la CO₂: ciclo di Calvin

gli enzymi chiave sono due: il rubricoo che serve a

fissare la CO₂ sull’acceptore e la fosfoenolchinasi

CARBOSSILAZIONE: fissazione della CO₂ sull’acceptore.

RIDUZIONE: produzione degli zuccheri

RIGENERAZIONE: ripristino dell’acceptore finale

In alcuni autotrofi il rubricoo si trova in strutture

dette “corpi poliedrici”. La cellula spende più energia

per produrre una molecola di glucosio a partire dalla

CO₂, di quella che ottiene dall’ossidazione di una

molecola di glucosio. La maggior parte dei chemioali

autotrofi utilizza il ciclo di Calvin.

2^o modo: in alcuni batteri fotosintetici anossigenici,

come i verdi sulfurei, la CO₂ viene fissata alla

necà al ciclo riduttivo inverso degli acidi tricarbo

silici: 3CO₂ + 5ATP + 2H = tricosa

3^o modo: ciclo del 3-idrossipropionato nei batteri

verdi non sulfurei. Si parte da Acetil-CoA per

arrivare al Gliossilato che viene indirizzato

alle vie biosialloniche 2CO₂ + 4H + 3ATP = gliossilato

4^o modo: via riduttiva dell’Acetil CoA. Funziona nei

batteri acetogeni e negli archea metanogeni.

Scoperta degli HFR

Derivano dai F⁺ dando ricombinazioni ad alta frequenza, non trasmettono la capacità di coniugare, hanno il fattore F integrato nel cromosoma (una sorta di mutazione). Questo batterio possiede l'informazione per costruire il pili sessuale e, dato che trovandosi sul cromosoma difficilmente sarà fuso il fattore F⁺ poiché dovrebbe essere trasferito l'intero cromosoma. A seconda di come avviene l'integrazione del fattore F⁺ vengono trasferiti diversi markers che si trovano in diverse posizione del genoma.

Ipotesi 1: ogni ceppo HFR più trasmettere un po' di DNA cromosomico al batterio ricevente

Ipotesi 2: alcune coppie F⁺ nella popolazione batterica non sono HFR, sono mutazione (integrato nel F ma non nel genoma).

Gli HFR si formano indipendentemente nelle diverse colture. Nella maggior parte dei casi, viene trasferito il fattore F; c'è però una popolazione di HFR che è responsabile dei trasferimenti dei markers cromosomici. Il trasferimento della resistenza agli antibiotici è dovuto al fattore F. I ceppi HFR possono trasmettere fattori di resistenza quando questi sono cromosomici. Il DNA che entra mediante coniugazione può essere ricombinato.

Virus

Incapsidati: iai vita autonoma dipendono dal ciclo vitale dei loro ospiti e si avvantaggiano delle loro funzioni. La propagazione della progenie virale è in genere.

complessi enzimatici e lui subunità sono connessa te dal fattore σ. All'inizio della regolazione avviene il reclutamento del sito promotore, permessa dal fattore σ, che permette di iniziare la trascrizione. In Ealis abbiamo una sola rNAP ma tanti fattori σ. L'espre ssione dei geni è controllata dal fattore σ e altri fattori. σ vengono espressi in particolari situazioni le sequen ze consenso sono diverse per fattori σ diversi. Il significato è l'insieme dei geni controllati da un singolo fattore σ, in questo modo è possibile controllare geni che si trovano in operoni diversi.

• REGOLATORI POSITIVI E NEGATIVI

sistemi reprimibile: in presenza del segnale i geni non sono espressi.

sistemi inducibili: in presenza del segnale i geni sono espressi.

meccanismo negativo: l'elemento regolatore è neces sario per inibire l'espressione dei geni che altrimenti sarebbero espressi.

meccanismo positivo: l'elemento regolatore è necessar io per attivare l'espressione dei geni che altrimenti non sarebbero espressi.

Gli elementi siti sul DNA vengono detti elementi in cis.

PROTEINE

• FATTORI TRANS
• RNA
• REPRESSORE
• ATTIVATORE

DNA

• ELEMENTI IN CIS
• promotore
• operatore
• sito attivatore

INTERAZIONI MICRORGANISMI-MACROORGANISMO

Un habitat importante per i batteri è costituito dai macroorganismi: piante, animali, uomo.

È un'interazione benefica tra macro e micro. Ci possono essere relazioni positive o negative. I batteri simbiotici o commensali sono positivi, i patogeni sono negativi. I patogeni sono in grado di produrre fattori di virulenza e mettere in atto processi che danneggiano l'ospite. Quando i micro si trovano all'interno di organi o nel sistema circolatorio l'organismo interviene per eliminarli.

Gli effetti determinati dai micro benefici sono spesso bersaglio i patogeni. Tutti organi che devono essere sterili sono cuore sangue polmoni tutte le cavità a contatto con ambiente esterno sono naturalmente più esposte ai batteri, quindi sono presenti vari meccanismi di difesa. L'immuno adattatura è la capacità del nostro organismo di innescare risposte immunitarie specifiche in risposta alla presenza di patogeni. Il microbiota può essere transiente, ovvero abita il nostro organismo appena nato e con la nostra crescita cambia e diventa residente, ovvero è sempre presente nel nostro organismo. Transiente è residuo te prenderò il nome di microbiota i batteri espano eliminati con l'ee: il nostro intestino è il distretto più popolato: il numero di procarioti che abitano nel nostro organismo è 10 volte superiore al numero delle nostre cellule.

Ci sono diverse migliaia di specie differenti. Determano con noi informazione genetica di milioni di macroorganismi.