D II Mikrobiyal Metabolizma

DÖNEM II
Dr. Duygu ESEL
MIKROBIYAL METABOLIZMA
• • Mikroorganizmalar hücre substanslarini sentez etmek, bölünmek ve hareket edebilmek
için enerjiye ihtiyaç duyarlar
• • Bu ihtiyacin karsilanmasi için olan tüm kimyasal islemlere “hücre metebolizmasi” denir
• • Bakterilerin en önemli enerji kaynagi glikozdur
Bakteriler karbon ihtiyaçlarina göre 2’ye ayrilir
• • Ototrofik (litotrofik)
– – Fotoototrof
– – Kemoototrof
• • Heterotrofik (organotrofik)
– – Fotoheterotrof
– – Kemoorganotrof
Nükleik asit gibi moleküllerin sentezi için fosfor gereklidir
• • Fosfat esterleri ve fosfat anhidrileri kullanilir
• • A grubu fosfatlar
• • Ester bagli primer alkol
hidroliz zor
düsük enerjili
• • B grubu fosfatlar
• • Anhidri bagi ile bagli karboksil
hidroliz kolay
yüksek enerjili
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Biyolojik sistemlerde enerjiden zengin bilesikler
ADP
AMP
ATP
GTP
CTP
UTP
Asetil CoA gibi karboksilik asit türevleri
Kreatin fosfat
Fosfoenolpiruvat
ATP 2 mekanizmayla olusur
• • Oksidatif fosforilasyon
• • Fototrofik mekanizmayla iliskilidir
• • Kemotrofik elektron transport reaksiyonlarindan ATP’nin olusturulmasidir
• • Mitokondriyal membranda elektron verici NADH ve süksinattir
• • Substrat fosforilasyonu
• • ATP organik enerji kaynaklarindan olusturulur
• • Yüksek enerjili metabolik aracilardan serbest kalan enerji ile baglara fosfat eklenir
(ADP
ATP)
SOLUNUM
• •
• •
• •
•
Enerji veren bir prosestir
Organik ve inorganik bilesikler elektron verici, inorganikler ise elektron alicidir
Son elektron alici oksijen ise “aerobik solunum”; karbonat, nitrat ve sülfat ise
“anaerobik solunum” denir
• Bakteriler aerobik, fakültatif anaerobik, anaerobik ve mikroaerofilik olabilirler
Aerop solunum
• • Son hidrojen alicisi oksijen
• • Solunum pigmenti olan “sitokrom” ve sitokrom oksidaz enzimleri önemli
• • Glikoz oksidasyonunda kullanilan yollar
Glikolizis (Embden-Mayerhof-Parnas yolu)
TCA siklusu (Krebs)
Pentoz fosfat yolu
Entner-Duodoroff yolu
• • Glikoz oksidasyonu ile 38 Mol. ATP olusur
• • 1 Mol ATP sentezi için 7000 kalori gerekir
•
•
•
•
•
•
•
•
ENZIMLER
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protein yapisindadir
Herbir enzim özel bir reaksiyona spesifik
Bazi enzimlerde protein yapisinda olmayan koenzim ve prostetik enzimler vardir
Protein kismi “apoenzim”, apoenzim+koenzim “holoenzim” adini alir
Koenzimler ortak olabilir
Enzimleri aktif hale geçiren metal iyonlarina “ko-faktör” denir (Mg++, Mn++,
Ca++.....)
Enzimlerin aktivitesini etkileyen faktörler
•
•
•
•
•
•
•
•
pH
Isi
Substrat konsantrasyonu
Inhibitörler
– – Tuz konsantrasyonunun artmasi
– – Kimyasal maddeler
– – UV isinlari ve X isinlari
Karbonhidrat metabolizmasi
• • Polisakkaritlerin ayristirilmasi
– – Hidrolizasyon (karbohidrazlar rol alir)
Nisasta hidrolizi
Nisasta+H2 O amilaz Maltoz
Maltoz+ H2 O Maltaz Glikoz+Glikoz
– – Fosforilasyon (fosforilazlar rol alir)
Maltoz fosforilasyonu
Maltoz+H3 HPO4 fosforilaz b-D glikoz-1fosfat+glikoz
• • Monosakkaritlerin ayristirilmasi
• •
Glikoz
pirüvik asit
CO2 ve H2 O
Karbonhidrat sentezi
• • Polisakkaritler monosakkaritler arasinda glikozid baglarinin kurulmasi ile sentezlenirler
1. Fosforilasyon
2. Transglikozilasyon
• • Kapsül polisakkaritleri, glikojen ve nisasta gibi hücre içi depo polisakkaritleri bu yolla
olusur
• • Peptidoglikan ise polisakkarit zincirlerinin peptid zincirleri tarafindan kovalent çapraz
baglarla birlestirilmesi ile olusur
Lipid metabolizmasi
• • Yag asitlerinin gliserin esterleri (yag)
• • Yag asitlerinin mono alkol esterleri (balmumu)
• • Fosfolipid, lipoprotein, lipopolisakkaritlerle birlikte (kompleks lipidler)
Lipidlerin ayrismasi
Lipidler+H2O
Lipaz
Lipidlerin sentezi
Asetil CoA veya malonyl CoA
yag asitleri+gliserin
palmitik asit
Protein metabolizmasi
Proteinler saf protein, lipoprotein, glikoprotein, nükleoprotein seklinde bulunur
Proteinlerin ayrismasi
Protein+H2 O proteinaz polipeptid
Polipeptid+H2 O proteinaz aminoasitler
Aminoasit hidrolizasyonu
a)Deaminasyon
b)Dekarboksilasyon
c)Transaminasyon
Proteinlerin Sentezi
Organik asitler
aminoasit
polipeptid
protein
•
•
•
•
•
DNA sentezi
• Bakterilerde hem DNA hem RNA bulunur
• DNA, DNA replikasyonu ve RNA sentezi için kalip görevi görür
• DNA iki sarmalin pürin ve pirimidin bazlarinin spesifik hidrojen baglariyla birbirine
baglidir
• Iki sarmal replikasyonun basinda ayrilir ve kendini tamamlar
• DNA replikasyonu mezozomdaki spesifik bölgeden baslar
Metabolizmanin düzenlenmesi ve denetimi
• • DNA’da her enzimin sentezini yöneten genler var
• • Bu enzim genlerinin faaliyetini düzenleyen yardimci gen gruplarina “operon” denir
• • Hücrede daima bulunan ve her zaman gerekli olan enzimler “yapisal enzimler”dir
• • Hücrede sürekli bulunmayan, indükleyicilerin varliginda sentezlenen enzimler
“indüklenebilen enzimler”dir
Enzimlerin faaliyetini etkileyen olaylar
•
•
•
•
•
•
•
•
Genetik yapi
Katabolik baskilama (represyon)
Son ürün baskilamasi
Allosterik protein inhibisyonu (substrat benzeri proteinlerle inhibisyon)