METABOLISMO BATTERICO
Metabolismo batterico
Consiste in una serie di reazioni biochimiche che sono distinte in due classi:
Consiste in una serie di reazioni biochimiche che sono distinte in due classi:
- Anabolismo:Reazioni di biosintesi di macromolecole (hanno bisogno di energia).
- Catabolismo: Reazioni di demolizione o di degradazione delle macromolecole (producono energia).• Fornisce parte delle molecole necessarie per la biosintesi dei componenti cellulari.
Come si distingue il metabolismo batterico in base al ruolo dell'ossigeno?
•Aerobi obbligati: Presentano un metabolismo respiratorio. in cui lossigeno é l'accettore finale degli elettroni al termine della catena di trasporto degli elettroni al termine del catabolismo dei carboidrati. Non sono capaci di fermentare nessun substrato.
•Anaerobi obbligati:Metabolismo fermentativo o attraverso la respirazione anaerobica. Crescono in assenza di ossigeno.
•Aerobi-anaerobi facoltativi:Crescono sia in assenza che in presenza di ossigeno.Hanno un metabolismo sia fermentativo che di tipo respiratorio.
•Aerobi obbligati: Presentano un metabolismo respiratorio. in cui lossigeno é l'accettore finale degli elettroni al termine della catena di trasporto degli elettroni al termine del catabolismo dei carboidrati. Non sono capaci di fermentare nessun substrato.
•Anaerobi obbligati:Metabolismo fermentativo o attraverso la respirazione anaerobica. Crescono in assenza di ossigeno.
•Aerobi-anaerobi facoltativi:Crescono sia in assenza che in presenza di ossigeno.Hanno un metabolismo sia fermentativo che di tipo respiratorio.
Glicolisi significa scissione del glucosio. É una serie di reazioni, nove in tutto, mediante le quali il glucosio viene trasformato in due molecole di un composto a tre atomi di carbonio, la gliceraldeide 3-fosfato o fosfogliceraldeide (PGAl), e successivamente in due molecole di piruvato.
Questa serie di reazioni si svolge nel citoplasma, sia delle cellule procarioti che eucarioti, in assenza di ossigeno.
Nella prima serie di tappe (dalla 1 alla 4), il glucosio viene trasformato in un composto a 3 atomi di carbonio: PGA (Aldeide fosfoglicerica), previo utilizzo di due molecole di ATP. La tappa 3 è catalizzata dall'enzima fosfofruttochinasi; esso è un enzima fondamentale, soggetto a controllo allosterico. L'ATP, infatti, inibisce la sintesi di fruttosio 1,6-bifosfato, legandosi al sito regolatore dell'enzima, mentre l'ADP ne favorisce la sintesi, promuovendo così la prosecuzione della glicolisi.
Questo meccanismo viene utilizzato dalle cellule per evitare di produrre ATP quando non serve.
Il controllo della glicolisi avviene nella tappa 4, poiché il glucosio 6-fosfato, prodotto nella prima tappa, serva anche in altre vie metaboliche, come ad esempio la sintesi del glicogeno.
Proseguendo seguono altre tappe che portano alla produzione di 2 molecole complessive di piruvato.
Risulta evidente che si tratta del primo stazio del'ossidazione del glucosio poiché le due molecole di acido piruvico rispetto al glucosio hanno complessivamente 2 H in meno che si sono legati al NAD+.
Questa serie di reazioni si svolge nel citoplasma, sia delle cellule procarioti che eucarioti, in assenza di ossigeno.
Nella prima serie di tappe (dalla 1 alla 4), il glucosio viene trasformato in un composto a 3 atomi di carbonio: PGA (Aldeide fosfoglicerica), previo utilizzo di due molecole di ATP. La tappa 3 è catalizzata dall'enzima fosfofruttochinasi; esso è un enzima fondamentale, soggetto a controllo allosterico. L'ATP, infatti, inibisce la sintesi di fruttosio 1,6-bifosfato, legandosi al sito regolatore dell'enzima, mentre l'ADP ne favorisce la sintesi, promuovendo così la prosecuzione della glicolisi.
Questo meccanismo viene utilizzato dalle cellule per evitare di produrre ATP quando non serve.
Il controllo della glicolisi avviene nella tappa 4, poiché il glucosio 6-fosfato, prodotto nella prima tappa, serva anche in altre vie metaboliche, come ad esempio la sintesi del glicogeno.
Proseguendo seguono altre tappe che portano alla produzione di 2 molecole complessive di piruvato.
Risulta evidente che si tratta del primo stazio del'ossidazione del glucosio poiché le due molecole di acido piruvico rispetto al glucosio hanno complessivamente 2 H in meno che si sono legati al NAD+.
CICLO COMPLETO DELLA GLICOLISI
.RENDIMENTO DELLA GLICOLISI
Nella 1° fase , il glucosio viene fosforilato a glucosio-6-fosfato ed infine scisso in due molecole di gliceraldeide-3-fosfato; ciò avviene attraverso l'utilizzo di due molecole di ATP. I primi cinque passaggi della via metabolica, dunque, comportano un consumo netto di energia (2 ATP).
Nella seconda fase, quella di rendimento, le due molecole di gliceraldeide-3-fosfato vengono trasformate in due molecole di piruvato con conseguente produzione di quattro molecole di ATP e due di NADH (per riduzione del NAD+). Questa seconda fase, dunque, vede un recupero di energia, che porta ad un guadagno netto di energia.
La produzione finale del piruvato è necessaria per il ciclo di Krebs (detto anche ciclo degli acidi tricarbossilici), dove vengono prodotti i coenzimi ridotti (NAD ridotto e FAD ridotto) che, riossidandosi nella catena respiratoria, produrranno molecole di ATP.
Il guadagno complessivo della glicolisi risulta essere, pertanto, di due molecole di ATP e due di NADH, come indica la reazione complessiva:Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+
Il NAD+ deve essere rigenerato, altrimenti la glicolisi rallenta fino a fermarsi.
L'ossidazione del NADH, che permette quindi il suo ripristino, può avvenire:
- in anaerobiosi, quindi per mezzo di processi fermentativi, nel citoplasma
- in aerobiosi, per mezzo della respirazione cellulare, nei mitocondri( Ciclo di Krebs ecc:) pergli eucarioti e nel citoplasma per i procarioti.
Se invece la cellula si trova in condizioni anaerobiche, si verificano le fermentazioni: tra quelle più note ricordiamo la fermentazione alcolica e la fermentazione lattica (detta anche respirazione anaerobica).
La fermentazione con formazione di Alcol Etilico (etanolo) o quella lattica con formazione di lattato avvengono secondo gli schemi sotto riportati con un rendimento complessivo di ulterio2 ATP percui la Fermentazione di un molecola di Glucosio consente un rendimento di 4 ATP molto inferiore alla Respirazione cellulare (fase aerobica):
