Catabolismo y anabolismo

Transcripción

1 Biosíntesis

2 Catabolismo y anabolismo

3 Metabolismo central. Consiste en 3 rutas comunes y varias rutas accesorias, especie-especificas. Principales rutas oxidativas. Están conservadas universalmente y dan lugar a la síntesis de los 13 metabolitos precursores (subrayados)

4 Diversidad y flexibilidad del metabolismo central. Modificaciones de las rutas centrales, operando en sentido directo o reverso, permiten a los microorganismos crecer en diferentes circunstancias ambientales (ej dif.sustratos). Crecimiento de E coli (heterotrofo facultativo) en distintas condiciones. Crecimiento anaeróbico en glucosa (fermentación) PFL: piruvato formato liasa Crecimiento aeróbico en glucosa. PEP C: fosfoenolpiruvato carboxilasa Crecimiento aeróbico en malato

5 Principales compuestos (unidades componentes de macromoléculas) necesarios para producir una bacteria gram-negativa típica

6 Las capacidades biosintéticas y los requerimientos nutricionales son recíprocos: Cuanto mayor es la capacidad biosintética de un microorganismo, menores son los requerimientos nutricionales Requerimientos nutricionales de dos bacterias heterotróficas

7 Rutas desde el metabolismo central a los productos finales biosintéticos 13 metabolitos precursores (subrayados) Productos finales biosintéticos (rojo) Las reacciones biosintéticas que generan los componentes estructurales de las macromoléculas (building blocks) son comunes en todos los organismos.

8 Características de las rutas biosintéticas en los microorganismos 1. Consumen poder reductor y ATP 2. Reguladas por enzimas alostéricas

9 Los metabolitos precursores deben incorporar N, S y P: Asimilación. Asimilación de Nitrógeno Se incorpora al material celular en estado reducido (-3, como grupo amino o amido) y permanece reducido en la mayoría de los componentes celulares. Principales donadores fisiológicos de grupos amino: glutamato (90 % del N celular) y glutamina.

10 El glutamato dona el grupo amino por transaminación durante la biosíntesis de aa

11 La síntesis de glutamato puede ocurrir por 2 vías diferentes según la disponibilidad de N del medio: 1. NH 3 > 1 mm. Usando GDH 2. NH 3 < 0.5 mm. Usando GS + GOGAT

12 Asimilación de azufre Se incorpora al material celular en estado reducido (-2, como H 2 S o S 2 -). Donador fisiológicos de H 2 S: L-cisteína. H 2 S predomina en ambientes anaeróbicos producto de respiraciones anaeróbicas. Los microbios aeróbicos usan S de compuestos orgánicos.

13 Asimilación de Fósforo Principalmente existe en la naturaleza como fosfato. Fuentes de P: ac nucleicos, fosfolípidos, coenzimas. No se reduce, se asimila durante las reacciones de oxidación Transportador fisiológico de P: ATP

14 Biosíntesis y ensamblado de las estructuras de la envoltura celular bacteriana Biogénesis de membrana celular No es un proceso de novo. El mecanismo de ensamblado de la bicapa lipídica no se conoce claramente. La inserción de la proteínas de membrana ocurre por diversos mecanismos (Sec y otros) La incorporación de fosfolípidos a la MC ocurre en sitios especiales donde ambas capas se conectan. Durante la división celular se localizan cercanos al septo

15 Biosíntesis de pared celular bacteriana: péptidoglicano Péptidoglicano o sáculo de mureína es el componente estructural de la pared bacteriana. Provee rigidez a la pared.

16 La formación de la pared bacteriana: 1. Síntesis de precursores activados (citoplasma) 2. Unión a lípido (undecaprenil-p o bactoprenol) y transporte por membrana citoplasmática 3. Polimerización sobre las estructuras preexistentes. Cargado del bactoprenol Bactoprenol (55 C)

17 Biosíntesis y ensamblado del PG en E. coli Transamidasas realizan entrecruzamiento de las cadenas de glicano y péptidos. Penicilina inactiva transamidasa. Mimetiza al sitio aceptor alanilalanina. Síntesis de PG ocurre principalmente en septo durante la división celular. G: N-acetilglucosamina M: ac. murámico

18 Vista general del proceso de síntesis y ensamblado de la pared celular bacteriana

19 Biosíntesis y ensamblado del lipopolisacárido (LPS) en bacterias En bacterias gram negativas la pared posee solo 10 % PG. Poseen segunda membrana asimétrica: membrana externa. MEx compuesta por una capa interna de fosfolípidos y otra de externa de lipopolisacárido (LPS)

20 Estructura del LPS LPS son el principal determinante antigénico de G-, receptor de fagos, excluyen compuestos tóxicos (sales biliares del intestino). Compuesto por 3 partes: 1. Lípido A (endotoxina) induce reacción inmunológica del huésped. 2. Núcleo (Core) oligosacárido 3. Polisacárico O-específico.

21 Ensamblado del LPS Las 3 partes del LPS se sintetizan separadamente en la membrana citoplasmática, se ligan, se transportan y se integran.