Microbiologia - metabolismo - Appunti

RIOSSIDAZIONE DELL’ NADH DURANTE LA FERMENTAZIONE

Riduzione del PIRUVATO

Ossidazione del NADH RESPIRAZIONE AEROBICA

CICLO DI KREBS TRASPORTO DEGLI e-

(CICLO DEGLI ACIDI FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

TRICARBOSSILICI) ¾ OSSIDAZIONE DEL NADH

ATTRAVERSO LA CATENA DI

TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

• OSSIDAZIONE COMPLETA DEL ¾ SINTESI DI ATP

PIRUVATO

• GENERAZIONE DI INTERMEDI UTILI

NELLE BIOSINTESI

GENERAZIONE DI POTERE RIDUCENTE

(NADH/FADH) 9

1) Decarbossilazione del piruvato

e formazione dell’ACETIL-CoA

Si forma 1 molecola di NADH

2) L’acetil-CoA si combina

con l’ossalacetato entrando

nel ciclo

BILANCIO GENERALE del CICLO

3 molecole di CO2

3 molecole di NADH

1 molecola di NADPH

1 molecola di FADH

1 molecola GTP per fosforilazione

a livello del substrato associati

Sistemi di trasporto costituiti da TRASPORTATORI alla membrana

Diversi microrganismi hanno catene di trasporto degli elettroni differenti

NADH deidrogenasi associata alla superficie

interna della membrana

cellulare

accettano atomi di H dal

NADH e li cedono alle

FLAVOPROTEINE

FMN-FAD accettano atomi di H e

cedono elettroni

CITOCROMI sono noti diversi citocromi

con diversi potenziali di

riduzione

trasportano solamente

elettroni

FERRO-ZOLFO PROTEINE come i citocromi trasportano

solamente elettroni

CHINONI molecole idrofobiche, non

contengono proteine

Accettori di atomi di H e

donatori di elettroni 10

I trasportatori sono orientati nella membrana in

modo che durante il trasporto avvenga una

separazione degli e e dei protoni.

-

Gli atomi di idrogeno rimossi dal NADH vengono

separati in elettroni e protoni

Gli e vengono trasferiti lungo la catena di

-

trasporto fino ad un ACCETTORE FINALE – O che

2

si riduce a H O

2

I protoni vengono pompati fuori dalle cellule (o nel

periplasma se si tratta di Gram-)

L’uso di H per la sintesi di H O e l’estrusione dei

+ 2

protoni determina una separazione di cariche ai due

lati della membrana con la formazione di un

gradiente di pH e di un potenziale elettrochimico

Lo stato “energizzato” della membrana costituisce

la FORZA PROTON MOTRICE che può essere

utilizzata per compiere un lavoro utile (rotazione

flagello), per trasportare ioni, per SINTETIZZARE

ATP 11

alcuni aspetti sono comuni a tutte le catene di trasporto:

1) presenza dei trasportatori di membrana disposti in modo crescente

verso un potenziale di riduzione più positivo

2) un’alternanza fra trasportatori di soli elettroni e di soli atomi di

idrogeno

3) la generazione di una forza proton-motrice come risultato della

separazione di cariche attraverso la membrana

COME FA LA FORZA PROTON-MOTRICE A

DETERMINARE LA SINTESI DI ATP?

TEORIA

CHEMIOSMOTICA

Catalizzatore della forza proton-motrice in ATP:

ATP sintetasi (ATPasi)

Due porzioni principali:

-testa F con subunità multiple

1

5 polipeptidi differenti α , β , γ,ε, δ

3 3

complesso catalitico

-canale conduttore di protoni F 0

3 polipeptidi differenti a, b , c

2 12

Il movimento del protone attraverso

la subunità a di F provoca la rotazione

0

delle proteine c.

La torsione viene trasmessa alla testa

attraverso le subunità determinando

γ,ε,

un cambiamento della conformazione delle

subunità che diventano capaci di legare

β

ADP e Pi che viene convertito in ATP

quando la subunità ritorna nella sua

β

conformazione originale 12

IL RUOLO CENTRALE DELLA FORZA PROTON MOTRICE

RESA ENERGETICA DELLA OSSIDAZIONE AEROBICA

DI GLUCOSIO

VIA GLICOLITICA 2ATP

Fosforilazione a livello del substrato (ATP) 6ATP

Fosforilazione ossidativa con 2 NADH

Acido piruvico ad AcetilCoA

Fosforilazione ossidativa con 2 NADH 6ATP

CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI 1ATP

Fosforilazione a livello del substrato (GTP) 18ATP

Fosforilazione ossidativa con 6 NADH 4ATP

Fosforilazione ossidativa con 2 FADH

2

RESA AEROBICA TOTALE 38ATP 13

I MICRORGANISMI SONO IN GRADO DI

METABOLIZZARE DIVERSI COMPOSTI

CATABOLISMO DI CARBOIDRATI DIVERSI DAL GLUCOSIO

9 CATABOLISMO DEI LIPIDI

9 CATABOLISMO DI PROTEINE E AMMINOACIDI

9

CATABOLISMO DEI CARBOIDRATI DIVERSI DAL GLUCOSIO

Il galattosio deve modificato a

glucosio-6-fosfato con un processo

a tre tappe

Altri zuccheri entrano facilmente

nella via glicolitica 14

I DISACCARIDI possono essere scissi negli zuccheri che li

costituiscono direttamente o mediante FOSFOROLISI

(attacco del fosfato sul legame che lega i due zuccheri)

I POLISACCARIDI vengono scissi grazie alla secrezione di enzimi

( Mixobatteri,

specifici da parte di alcuni batteri

) e

Clostridi Attinomiceti funghi

POLIMERI DI RISERVA

Glicogeno FOSFORILASI che accorciano di un monomero

Amido la catena polisaccaridica

glucosio + Pi glucosio + glucosio-1-P

n n-1

Acido poli-β-idrossibutirrico Acetil-CoA

CICLO TCA 15