Metabolismo Biosintetico 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 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 Ribulosio 1,5-difosfato carbossilasi Ciclo di Calvin 1-Carbossilazione Fissazione Autotrofa della CO2 3-Rigenerazione 2-Riduzione 1-Carbossilazione 3-Rigenerazione Ciclo di Calvin 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’N2 A-Assimilazione dell’NH3 1-Glutammato deidrogenasi 2-Glutammina sintetasi 3-Amminazione riduttiva Alanina-deidrogenasi Ac.Piruvico + NH4+ + NADPH + H+ > L-Alanina + NADP+ + H2O 1 B-Assimilazione del NO3 NO3 + NADPH + H+ > NO2 + NADP+ H2O (Nitrato Reduttasi) Reazioni di transaminazione NO2 + 2e- + H+ > NH2OH > NH3 (Nitrito Reduttasi) 2 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 Ferredossina -H2 -Piruvato 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, Desulfotomaculum Fototrofi– Chromatium, Thiocapsa, Chlorobium, Rhodobacter, Rhodospirillum, Heliobacterium ecc. Chemiolitotrofi – Archea (Methanococcus, Methanosarcina, Simbionti: 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 Scheletro di carbonio + NH2 Biosintesi degli aminoacidi Biosintesi delle purine e pirimidine Precursore della purina (Scheletro) Acido orotico Ribosio-5-P Precursore della pirimidina (Scheletro) Acido Inosinico Precursore nucleotidi purinici Adenina, Guanina Uridilato Precursore nucleotidi pirimidinici Timina, Citosina, Uracile Origine nove atomi anello purinico Origine sei atomi anello pirimidinico Biosintesi delle purine e pirimidine Biosintesi dei lipidi Complesso acido grasso sintetasi Acil-Carrier-Protein Biosintesi dei Biopolimeri Polisaccaridi: Omopolimeri A-A-A-AEteropolimeri regolari A-B-A-B Acidi Nucleici Eteropolimeri irregolari A-C–B Proteine Eteropolimeri irregolari A-C-B Biosintesi metaboliti basso peso molecolare > 1 enzima per ogni reazione DNA Complementarietà Biosintesi macromolecole > messaggero sistema ezimatico specifico Codice genetico per tipo di legame fra monomeri 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 Forca di replicazione Replicazione del DNA Replicazione del DNA Replicazione bidirezionale 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 -AminoacilAMP + tRNA > Aminoacil-tRNA +AMP 2 1 Enzima Aminoacil-tRNA Sintetasi Riconosce sia il tRNA che l’aa specifico al codone tRNA Trasporto verso i Ribosomi Sintetasi Meccanismo Sintesi Proteicaa a-Inizio b-Allungamento c-Terminazione peptidico accettore uscita 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
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