Utilizzazione dell energia 1-Sostanze di riserva 2-Mantenimento integrità fisica delle cellule 3-Produzione di calore 4-Mobilità 5-Trasporto sostanze nutritive 6-Biosintesi microbiche Metabolismo Biosintetico
Principali precursori delle reazioni biosintetiche -Glucosio 6 fosfato -Fruttosio 6 fosfato -Ribosio 5 fosfato -Eritrosio 4 fosfato -Gliceraldeide 3 fosfato -3fosfoglicerato -Fosfoenolpiruvato -Piruvato Acetil-CoA -Ossalacetato -a-chetoglutarato -Succinil-CoA
Utilizzazione dell energia Ciclo di Calvin Fissazione Autotrofa della CO2 3-Rigenerazione Ribulosio 1,5-difosfato carbossilasi 1-Carbossilazione 2-Riduzione
1-Carbossilazione Ciclo di Calvin 3-Rigenerazione 2-Riduzione
Assimilazione del Fosforo P i > ATP: -Fosforilazione ossidativa -Fotofosforilazione -Fosforilazione a livello del substrato Assimilazione dei Solfati H2S + O-Acetilserina > Cisteina + Acetato (Batteri) H2S + Serina > Ac.CoA > Cisteina + H2O (Funghi) H2S
Assimilazione dell N 2 A-Assimilazione dell NH3 1-Glutammato deidrogenasi 2-Glutammina sintetasi 3-Amminazione riduttiva Alanina-deidrogenasi Ac.Piruvico + NH4 + + NADPH + H + > L-Alanina + NADP + + H2O B-Assimilazione del NO3 NO3 + NADPH + H+ > NO2 + NADP + H 2 O (Nitrato Reduttasi) 1 2 Reazioni di transaminazione NO2 + 2e - + H+ > NH2OH > NH3 (Nitrito Reduttasi)
Fissazione dell N2 Struttura dell enzima Nitrogenasi Dinitrogenasi Reduttasi 28-32 Fe 4 Fe FeMo-co Dinitrogenasi Struttura FeMo-co
Fissazione dell N2 Donatori di elettroni: -reazioni luminose -NADH -H2 -Piruvato Ferredossina
Struttura genetica del Regulone nif (Klebsiella pneumonie) Regolazione N fissazione Enzima Nitrogenasi > inibito dall O2, N combinato (NH3, NO3-)
Aerobi liberi: Organismi azoto fissatori Chemioorganotrofi Azotobacter, Azomonas, Klebsielle, Beijerinckia, Bacillus polymyxa, Methylomonas, Methylococcus, Azospirillum, Mycobacterium, Citrobacter. Fototrofi Cianobatteri Chemiolitotrofi Thiobacillus, Streptomyces, Alcaligenes Anaerobi liberi: Chemioorganotrofi Clostridium, Desulvibrio, Simbionti: Desulfotomaculum Fototrofi Chromatium, Thiocapsa, Chlorobium, Rhodobacter, Rhodospirillum, Heliobacterium ecc. Chemiolitotrofi Archea (Methanococcus, Methanosarcina, Methanobacterium, Methanospirillum) Leguminose Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Azorhizobium Non Leguminose - Frankia
Biosintesi dei carboidrati Gluconeogenesi Piruvico carbossilasi Fosfoenolpiruvico carbossicinasi Fruttosio difosfatasi Esosi
Decarbossilazione Biosintesi dei carboidrati Pentosi
Biosintesi dei carboidrati Sintesi dei Polimeri Attivazione degli esosi
Biosintesi degli aminoacidi Scheletro di carbonio + NH2
Biosintesi delle purine e pirimidine Precursore della purina (Scheletro) Acido orotico Acido Inosinico Precursore nucleotidi purinici Adenina, Guanina Ribosio-5-P Uridilato Precursore nucleotidi pirimidinici Timina, Citosina, Uracile Precursore della pirimidina (Scheletro)
Origine nove atomi anello purinico Biosintesi delle purine e pirimidine Origine sei atomi anello pirimidinico
Biosintesi dei lipidi Complesso acido grasso sintetasi Acil-Carrier-Protein
Biosintesi dei Biopolimeri Polisaccaridi: Omopolimeri A-A-A-A- Eteropolimeri regolari A-B-A-B Acidi Nucleici Eteropolimeri irregolari A-C B Proteine Eteropolimeri irregolari A-C-B DNA Biosintesi metaboliti basso peso molecolare > 1 enzima per ogni reazione Biosintesi macromolecole > sistema ezimatico specifico per tipo di legame fra monomeri Complementarietà messaggero Codice genetico
Trascrizione Traduzione Procarioti Eucarioti Struttura del DNA Complementarietà e natura antiparallela del DNA
Replicazione del DNA Sintesi del DNA Semiconservativa Filamento Stampo Direzione 5 fosfato > 3 ossidrile
Sintesi del DNA Replicazione Proteine per la replicazione DNA girasi (Topoisomerasi II) Introduce i Superavvolgimento del DNA Topoisomerasi I Rimuove i Superavvolgimento del DNA SSB (proteine) Legano DNA a singolo filamento DnaA Fattore di inizio (proteina specifica) DnaB Srotola il DNA -DnaC, DnaT HU Proteina lega il DNA PriA Formazione Primisoma 3 <5 PriB Formazione primisoma PriC Elicasi Svolge DNA 5 >3 Primasi Sintesi Primer di RNA DNA Polimerasi III Sintesi DNA DNA Polimerasi I Rimuove Primer RNA e sintetizza frammenti di DNA DNA ligasi Lega frammenti di Okazaki Ter Terminazione replicazione
Primer Replicazione del DNA Forca di replicazione
Replicazione bidirezionale Replicazione del DNA Proteine FtsZ del Divisoma Intervengono dopo la replicazione per ripartire il DNA nelle cellule figlie
Replisoma Replicazione del DNA Correzione Correzione errori della replicazione: Mutazioni 1 errore 10-8 10-11 appaiamenti
Sintesi dell RNA - Trascrizione
Tipi di RNA mrna messaggero rrna ribosomale trna trasferimento Terminazione sintesi mrna -Terminatori -Fattore rho (Proteina legata all RNA) -Terminatori intriseci (Specifiche sequenze nucleotidiche del DNA) Terminatori
Sintesi delle proteine Traduzione Codice genetico Codone inizio: AUG (codifica per N-formilmetionina, inizio di ogni mrna) Codoni di stop: UAA, UGA, UAG
Aminoacido > Codone > Anticodone-tRNA Sintesi delle proteine Struttura del trna Batteri > 60 trna diversi Disposizione reale Aminoacido - t RNA - aminoacil-trna sintetasi ( Enzima specifico)
1-Attivazione Sintetasi+aa + ATP > Aminoacil-AMP +Ppi 2 1 Enzima Aminoacil-tRNA Sintetasi Riconosce sia il trna che l aa specifico al codone 2 -Aminoacil- AMP + trna > Aminoacil-tRNA +AMP trna Trasporto verso i Ribosomi Sintetasi
Meccanismo Sintesi Proteicaa a-inizio b-allungamento c-terminazione peptidico uscita accettore Catena nascente
Meccanismo Sintesi Proteica Polisoma Formazione dei legami peptidici - reazione di peptidiltransferasi Catalizzata dagli rrna - subnità 50S (rrna 23S) c-terminazione (Fattori di rilascio RF Tagliano il polipetide) Ribosoma si muove lungo l mrna e raggiunge i codoni di stop U A A, U A G, U G A