vispārīgā mikrobioloģija: mikroorganismu metabolisms prof. uldis kalnenieks
DESCRIPTION
Vispārīgā mikrobioloģija: Mikroorganismu metabolisms Prof. Uldis Kalnenieks. Metabolisma iedalījums. 1.Enerģijas avots. Fototrofi Hemotrofi. 2. Elektronu avots. Litotrofi Organotrofi. 3. Oglekļa avots. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Vispārīgā mikrobioloģija:Vispārīgā mikrobioloģija:
Mikroorganismu metabolismsMikroorganismu metabolisms
Prof. Uldis KalnenieksProf. Uldis Kalnenieks
1.Enerģijas avots
Fototrofi Hemotrofi
Metabolisma iedalījums
2. Elektronu avots
Litotrofi Organotrofi
3. Oglekļa avots
Autotrofi Heterotrofi
Metabolisms: Metabolisms: kopskatskopskats
Izmantojamie substrāti un to katabolisma ceļi mikroorganismos ir
ļoti dažādi;
Būvbloku un biopolimēru biosintēze – samērā
līdzīga
Mikroorganismu augšana uz ogļhidrātiem
Polisaharīdi tiek degradēti ekstracellulāri un šūnā nonāk disaharīdi vai monosaharīdi
Disaharīdi šūnā hidrolītiski vai fosforolītiski šķeļas par monosaharīdiem
Monosaharīdi šūnā tiek fosforilēti, izomerizējas par glikozes vai fruktozes fosfātiem, kas tālāk nonāk centrālajos glikozes noārdīšanas ceļos
Pentožu cukuri pēc to transporta šūnā tiek fosforilēti, un pēc tam
pentozofosfātu ceļa neoksidatīvā daļa kalpo pentožu cukuru pārveidošanai par fosforilētām heksozēm un/vai triozēm
Pentožu efektīva izmantošana – mikroorganismu biotehnoloģijas problēma
Ogļhidrātu transportsistēmas:
enerģētika un hierarhija
PTS kontrolē pārējo transportsistēmu ekspresiju
Glukozo-6-fosfāts
Pentozofosfātu ceļš
E.-D. ceļš
E.-M.-P. ceļš
Entnera - Dudorova ceļa raksturīgās reakcijas
E.-D. ceļā veidojas tikai 1 ATP mols uz molu patērētās glikozes
E.-D. ceļā tiek noārdīta arī glikonskābe (glukonāts)
Sastopams g. k. aerobajās Gramnegatīvajās baktērijās
Tālāk sakrīt ar Embdena-Meijerhofa ceļa reakcijām
pyruvate
plūsmu attiecību starp pentozofosfātu ceļu un glikolīzi ietekmē šūnas prasības pēc NADPH
Aerobs katabolisms ar pilnīgu ogļhidrātu oksidēšanos līdz CO2 un H2O:
piruvāts
piruvātdehidrogenāzes komplekss
Krebsa cikls
elpošanas ķēde
Krebsa jeb trikarbonskābju jeb citronskābes cikls:
- ir ogļhidrātu, aminoskābju un taukvielu oksidēšanās kopējais beigu posms;
-tajā aktivētā acetilgrupa oksidējas līdz 2 CO2 molekulām un veidojas 3 NAD(P)H, 1FADH2 un 1ATP (vai GTP); NAD(P)H un FADH2 oksidējas elpošanas ķēdē;
- tā starpprodukti ir priekšteči aminoskābju u. c. biosintēzes reakcijām;
- tā darbību inhibē, augstas ATP vai NAD(P)H koncentrācijas;
Daļai baktēriju Krebsa cikls ir nepilns, jeb ‘pakavveida’, un kalpo tikai biosintēzes vajadzībām
Šūnai nepieciešamas īpašas
anaplerotiskās jeb [centrālo
metabolītu krājumus] papildinošās reakcijas, lai:
- veidotu 3 un vairāk C atomus saturošus centrālos metabolītus, ja augšana notiek uz substrāta, no kura veidojas acetil CoA
- papildinātu Krebsa cikla starpproduktu koncentrācijas, kuri tiek tērēti biosintēzēm
O=CH-COOH
Vienu no 2 izocitrāta molekulām šķeļ izocitrātliāze
1 malāts papildus sintezējas no glioksilāta un acetil CoA
pyr, lact:
3+1 vai
2+5
acetilCoA:
glioksilāta cikls + 5
cukuri:
1 vai 2
augot uz C4 dikarbonskābēm
Fuhrer et al. (2005) J Bact 187, 1581-1590
Ar zilu rāmīti atzīmēti centrālie metabolīti – aminoskābju priekšteči
Dažādu sugu baktērijām metaboliskie ceļi no centrālajiem metabolītiem līdz aminoskābēm ir vienādi, bet variē ceļš no glikozes līdz katram centrālajam metabolītam
Fluksomika – pēta plūsmu sadalījumu metaboliskajos ceļos dažādos kultūras augšanas apstākļos
Eksperimentālajos pētījumos izmanto ar 13C iezīmētus substrātus (piem. glikozi).
Pastāv sakarība starp konkrētajiem metaboliskajiem ceļiem, pa kuriem veidojas metabolīts un iezīmētā oglekļa atomu sadalījumu tā molekulā; tas pēc tam viennozīmīgi atspoguļojas 13C sadalījumā aminoskābēs:
centrālo metabolītu biosintēzes ceļi “atstāj pēdas” aminoskābēs
Fuhrer et al. (2005) J Bact 187, 1581-1590
Glikoze kā vienīgais oglekļa un enerģijas avots
Fuhrer et al. (2005) J Bact 187, 1581-1590
Glikoze kā vienīgais oglekļa un enerģijas avots
Laboratorijas un industriālo modeļorganismu specifika:
-EMP glikolīzes ceļš kā dominējošais;
-pentozofosfātu ceļš kā viens no katabolisma ceļiem;
-nepilnā oksidēšanās aerobajā katabolismā.
Dabā plaši izplatīts ED ceļš!