Metabolismo.

Presentazione sul tema: "Metabolismo."— Transcript della presentazione:

1 Metabolismo

2 La nutrizione microbica crescita-moltiplicazione
Processo mediante il quale i microrganismi assumono dall’ambiente tutte le sostanze necessarie (NUTRIENTI) per: SINTESI DEL MATERIALE CELLULARE crescita-moltiplicazione

3 COMPOSIZIONE CHIMICA della CELLULA BATTERICA
Molecole % peso umido Acqua 70 Macromolecole tot. 26 proteine 15 polisaccaridi 3 lipidi 2 DNA 1 RNA 5 Monomeri tot. 3 aminoacidi e prec. 0.5 zuccheri e prec. 2 nucleotidi 0.5 Ioni inorganici 1 TOTALE 100%

4 ANALISI degli ELEMENTI in una CELLULA BATTERICA
Peso secco di 1 cellula ca. 3x10-13g Elemento % peso secco Carbonio 50 Ossigeno 20 Azoto 14 Idrogeno 8 Fosforo 3 Zolfo 1 Sodio 1 Potassio 1 Calcio 0,5 Magnesio 0,5 Cl 0,5 Ferro 0,2 Cu,Zn Mb,V,Se, Ni,Cr,Co,Mn,W ,3 100 %

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6 Microrganismi auxotrofi (necessitano di fattori di crescita
Microrganismi prototrofi (non necessitano di fattori di crescita)

7 Fonti di energia

8 Fonte di carbonio Autotrofi: utilizzano come principale fonte di carbonio il carbonio inorganico Eterotrofi: utilizzano come principale fonte di carbonio il carbonio organico

9 Caratteristiche nutrizionali dei microrganismi

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11 Il metabolismo energetico

12 Ossido-riduzione H2  2 e- + 2 H+ (semireazione della donazione degli elettroni ossidazione) ½ O2 + 2 e-  02- (semireazione dell’accettazione degli elettroni- riduzione) H2 + ½ O2  H20

13 Trasportatori di elettroni
Il trasferimento di elettroni da un donatore ad un accettore in una reazione cellulare di ossidoriduzione coinvolge uno o più intermedi che possono essere o liberamente diffusibili (es. NAD e NADP) o sulla membrana citoplasmatica (flovoproteine, coenzima Q, citocromi ecc.) Donatore primario di e- Accettore terminale di e- Il guadagno netto di energia nella reazione completa è dato dalla differenza nei potenziali di riduzione tra donatore primario e accettore finale

14 Reazioni di ossido-riduzione
torre degli elettroni

15 Struttura chimica della nicotinamide-adenina-dinucleotide
Struttura chimica della nicotinamide-adenina-dinucleotide. (potenziale di ossido-riduzione della coppia NAD+/NADH -0,32V)

16 Coenzimi.

17 ATP L’energia rilasciata nelle reazioni di ossidoriduzione non è persa ma è conservata tramite la formazione di composti che contengono legami fosfato ad alta energia, il più importante dei quali è l’ATP Fosforilazione a livello di substrato Fosforilazione ossidativa (catena di trasporto degli e-) Fosforilazione fotosintetica

18 Struttura chimica dell’adenosina-5-trifosfato.
adenina ribosio

19 Composti ad alta energia.

20 Processi che portano alla formazione di ATP
Respirazione Fermentazione Fotosintesi

21 Respirazione

22 Via del fruttosio 1,6 difosfato
(glicolisi)

23 Via del pentoso fosfato
La via dei pentoso fosfati è un processo metabolico citoplasmatico, parallelo alla glicolisi, in grado di generare NADPH e zuccheri pentosi. Costituisce una via alternativa per tutti quei batteri che non possiedono nel loro bagaglio enzimatico l'enzima fruttosio difosfato aldolasi, fondamentale per proseguire nella glicolisi con la produzione di diidrossiacetone e gliceraldede 3 fosfato

24 Via del 2-cheto-3-deossi-6-fosfogluconato (Entner-Doudoroff)
La via di Entner-Doudoroff, analogamente alla glicolisi classica (via di Embden-Meyerhof-Parnas) e alla via del pentoso fosfato, porta alla formazione di due molecole di piruvato, a partire da una molecola di glucosio, attraverso una serie di reazioni metaboliche. Questa via è stata per la prima volta descritta, nel 1952, da Michael Doudoroff ( ) e Nathan Entner. È presente solo in organismi procarioti; Utilizza 6-fosfogluconato deidratasi e 2-cheto-3-deossi-fosfogluconato aldolasi per creare piruvato da glucosio. Ha un rendimento netto di 1 ATP per ogni molecola di glucosio trasformata, nonché 1 NADH e 1 NADPH. In confronto, la glicolisi ha un rendimento netto di 2 ATP e 2 NADH per ogni molecola di glucosio.

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26 Ciclo degli acidi tricarbossilici

27 Bilancio energetico della ossidazione completa del glucosio

28 Trasporto elettronico

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31 Struttura e funzione dell’ATPasi di membrana

32 Bilancio energetico della ossidazione completa del glucosio

33 Respirazione anaerobia
Accettore terminale di elettroni diverso dall’ossigeno es. respirazione de nitrati, dei solfati, batteri metanogeni, ecc. Molti batteri sono in grado di respirare in presenza ed in assenza di ossigeno utilizzando accettori differenti di elettroni

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35 Reazioni di ossido-riduzione
torre degli elettroni

36 Fermentazione

37 Fermentazione Bilancio Glucosio --> etanolo + CO2 +2 ATP Bilancio
Glucosio -->lattato + 2 ATP

38 Fermentazioni più importanti

39 Bilancio energetico della respirazione e della fermentazione

40 Batteri chemiolitotrofi

41 Batteri chemiolitotrofi
Ammonio-ossidanti Nitrito-ossidanti

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43 Metal ion reduction by Gram-negative bacteria
Metal ion reduction by Gram-negative bacteria. (a) A hypothetical scheme showing the involvement of inner-membrane, periplasmic and outer-membrane multi-haem cytochromes in Fe(III) respiration by Shewanella frigidimarina. (b) A hypothetical electron-transfer system for soluble metal ion reduction and sulphite reduction in sulphate-reducing bacteria involving multi-haem cytochromes of the cytochrome c3 family. HmcA, B, C, E and F are the products of orfs 1, 2, 3, 5 and 6 of the hmc operon. The model is based on the data of Rossi et al. (1993) and the arguments of Berks et al.(1995) . Haem groups are represented by black ovals. OM, outer membrane; IM, inner membrane.

44 Fotosintesi

45 Fotosintesi ossigenica

46 Spirulina subsalsa

47 Spirulina maxima

48 Fotosintesi anossigenica

49 Principali relazioni tra glicolisi e TCA con i processi biosintetici
lipidi carboidrati pentosi glicolisi glicerolo serina piruvato alanina Ac. nucleici Acetil-CoA pirimidine aspartato ossalacetato proteine metionina proteine α-chetoglutarato glutammato