METABOLIZAMmoja Prezentacija Konacna Za Studente

7/24/2019 METABOLIZAMmoja Prezentacija Konacna Za Studente

1/55

METABOLIMETABOLIZAMZAM

BAKTERIJA

Doc dr Gordana Boji


2/55

Klasifikacija bakterija Tolerancija kiseonika

Biohemijske reakcije Kiseline, amonijak, gasoi !ro"#kti fermetacije

!ro"#kti $a ishran#

Jog#rt, %alaka, hleb, alkohol Komercijalni %ro"#kti Lim#nska kiselina, %lastika

&ista okolina

ZATO SE PROUAVA

METABOLIZAM?


3/55

SASTAV BAKTERIJA

Bakterija sa"r'i %ribli'no ()* o"e Ti%i+an sasta s#og ostatka -)*./

0gljenik12)13)* 4o"onik1-)15)* A$ot, kiseonik, fosfor1-)* saki 6#m%or13* Mikroelementi/ 7a, K, 8a, Mg, Mn, Mo, Zn,

9e 6i oi sastojci #la$e # :elij# i$ okoline


4/55

SASTAV BAKTERIJA 9e je a'no $a bakterij# $bog %osebnog %roteinskog

go';e1trans%ort#j#:eg sistema na$anog6I


5/55

BIOHEMIJSKI CIKLUS

Osnona #loga bakterija jera$gra"nja mrte organskematerije na Zemlji=

Biogeni elementi #gljenik, a$ot,s#m%or, fosfor i "r=. se #gra;#j## slo'ene organske molek#le #

tkia biljaka i ostalih %otroa+a=


6/55

Mikroorgani$mi ra$gra;#j# mrteorgani$me i organske ot%atke "o

je"nostanih anorganskihje"injenja koji s# %onoo#%otrebljii $a fotosintetskeorgani$me=


7/55

0loga %oje"ine rste bakterija # kr#'enj#materije i energije #n#tar ekosistemao$na+aa se kao njena ekoloka nia.

Bakterije ra$li+ite sistematske%ri%a"nosti, ali s istim fi$iolokimaktinostima $a$#$imaj# #ekosistem# i"enti+n# ekolok# ni# i#"r#'#jemo ih # iste fizioloe ili

funkcionalne grupen%r="entrifikatori.=


8/55

ISHRANA MIKROORGANIZAMA

ishrana je naja'niji fi$ioloki %rocesCosnoa $a ra$#meanje "eloanja mikroba

# %riro"i ?rana mikrobima sl#'i /Dkao i$or gra"inog materijala $a i$gra"nj#

"eloa :elije

Dkao i$or energijeDsiroina $a re$erne materije glikogen,

ol#tin, masti.


9/55

Postoje dva tipa ishrane:-= ?OLOZOI&7I :elijemikroorgani$ama koriste+rste +estice hrane, a $atim ih

"eloanjem so%stenih en$imara$gra"e,

cito%la$matska membrana se #ija

%rema #n#tra inaginacije. i #nosian:elijsk# materij# # :elij#1 ko" %roto$oa


10/55

5= ?OLO9IT6KI1 mikroorgani$mi

koriste # o"i rastorljie hranjiematerije koje %rola$e %reko celog:elijskog $i"a i cito%la$matskemembrane # oblik# relatino malihmolek#la i$ o"enog rastora=

8ito%la$matska membrana mora biti

%ol#%ro%#stljia $a #la$ak hranjiihmaterija i o"e i$ okolne sre"ine #:elij#=


11/55

Fing G Fang METABOLIZMA METABOLE gr+ka re+1 %romena

HTA JE METABOLIZAM

Termin metaboli$am o"nosi se nase#k#%ne biohemijske reakcije%osre"oane en$imima. koji se "eaaj## 'iom organi$m#=

Metaboli$am Anaboli$am Kataboli$am


12/55

Anaboli+ke reakcije$ahteaj# energij# istaraj# slo'ena je"injenja i$ je"injenjas#bje"inica= Energija $a anaboli+ke reakcijeobe$be;#je se kataboli+kim reakcijamaC ones# #ek %oe$ane=

Energija se kona+no "e%on#je # formienergetski bogatih molek#la 1 AT!=

Kataboli+kim reakcijamase osloba;aenergija%ri +em# se kom%leksna je"injenjara$gra;#j# na manje kom%onente=


13/55

Razlikujemo sljedee nutritivne tipove bakterija:

Zavisno od potrebe za izvorom ugljenika:

1)

Autotrofi

(samohranei): izvor ugljenika su !"1 veze

(!#

% !&

'

% metanol) dobijaju njihov ugljenik iz neorganskih

izvora (!# )

neke bakterije za svoje proese katabolizma zahtevaju

ugljenik iz !#

npr:

"*ru(el l bortus% +eisseri gonorrhoe

(treba im za rast)

"

,t ph-lo(o((us ureus

(treba im za produkiju

enterotoksina)

"

* (il lus nthr (is

(treba mu za stvaranje kapsule)

#ni dobijaju azot iz neorganskih izvora (+&

'

% +o

.

)

$)

&eterotrofi

(hrane se drugima) izvor ugljenika je

organska materija

/obijaju njihov ugljenik iz organskih izvora

Azot dobijaju iz organskih i0ili neorganskih izvora

2ediinski zna3ajne bakterije su

&454R#5R#678


14/55

Zaisno o" %otrebe $a i$orom energije/

-.9ototrofi koriste energij#elektromagnetskog $ra+enja $a "obijanjeenergije

5.?emotrofi "obijaj# energij#

oksi"acijsko1re"#kcionim reakcijama

Zaisno o" %otrebe $a "onorom elektrona/-. Litotrofi "onor elektrona je anorgansko

je"injenje5. Organotrofi "onor elektrona je organsko

je"injenje


15/55

Bioloki katali$atori 1 en$imi0 biolokom sasta# ne%reki"no se o"ijaeliki broj hemijskih reakcija br$ %orast%otomsta, %oe:anje broja bakterijskih:elija # kratkom remenskom ra$"oblj#i "r=. $ahteaj# br$e reakcije $a

"obijanje1"obaljanje energije ioblikoanje :elija=Bioloki s#sta $ahtea katali$atore 1

en$ime koji kontrolisano mog# #br$aatis%ecifi+ne reakcije kro$ o"re;enoremeC f#nkcioni# ne$aisno o"

%romene koje mog# #nititi :elij#=


16/55

En$imi

1 %o hemijskoj str#kt#ri s# %roteini

1 #+est#j# #/ metaboli+kim reakcijama,"isanj#, %retaranj# i %renoenj#

energije, # sinte$i ra$licitih

makromolek#la i sinte$i :elijskihkom%onenti katali$iraj# reakcije koje s# -)

"o

-)-) %#ta br'e o" reakcija be$ "eloanjaen$ima.

1 %o$nato oko 5))) ra$li+itih en$ima

saki o" njih katali$#je s%ecifi+n# reakcij#.


17/55

En$imi/ Bioloki katali$atori En$imi/ s#%strat s%ecifi+ni

D A%oen$im/ %roteinski "eo en$ima omog#:aas%ecifi+n# a"sor%cij# molek#la na en$im. Koen$im/ organski kofaktor ri biokataliti+ke

en$imske reakcije, "aje s%ecifi+nost en$im#,termostabilan.

A%oen$im Koen$im ?oloen$im !rosteti+ka gr#%a1ne%roteinskineo"eljii "eo en$ima

koji se ne mo'e o"ojiti o" a%oen$ima # nekihen$ima.

A%oen$im !rosteti+ka gr#%a Konj#goani %roteinko" citihrom oksi"a$a.

7ekom%letni en$imi se aktiiraj# kofaktoromkina$a,aktiator. 1 kofaktor mog# biti joni go';a,magne$ij#ma, o"onika


18/55

7a$i/ %rema s#%strat# na koji "el#je

ili na osno# njihoog $aje"ni+kog

"eloanja n%r= "ehi"rogena$e,karboksila$e.

7astaak a$a na kraj# o$na+aace%anjeamila$a, 'elatina$a, katala$a,

ka$eina$a,===.


19/55

BAKTERIJ6KI E7ZIMI%o"ela %rema %ris#tnosti #

bakterijskoj :eliji Konstit#tinien$imistalno

%ris#tni # :eliji

In"#cibilnien$imistaraj# se

%rema %otrebi, tj= # %ris#st#o"goaraj#:eg s#%strata


20/55

!rema mest# "eloanja

!O


21/55

9aktori koji #ti+# na aktinost

en$ima 6aki faktor koji "el#je na

str#kt#r# en$ima

En$imska aktinost/

-. Tem%erat#ra

5. %?N. Koncentracija s#%strata


22/55

Regula!"a #el$%a&"a 'a()e*!"+(!,

e&-!.aReg#lacija sinte$e en$ima

1kontrolom eks%resijebakterijskih gena

Reg#lacija aktinosti e:sinteti$oanih bakterijskihen$ima mehani$mom %oratnes%rege fee" back.

M t b li i i " i


23/55

Metaboli$am $aisi o" en$ima

6i metaboli+ki %rocesi #klj#+#j# en$ime koji s#

f#nkcionalni %roteini koji katali$#j# se metaboli+kereakcije # :eliji=

En$imi %o%e:aaj# inten$itet hemijske reakcije, a "a se

%ri tome sami ne menjaj#, en$imi #br$aaj# :elijskereakcije=

Reaktine molek#le $o# se s#%strati, a s#%stance kojese staraj# na$iaj# se %ro"#kti=

&


24/55

64I METABOLI&KI !0TE4IZA4I6E O< E7ZIMA

En$imsko %re%o$naanje i katali$a

En$imi Ti% kataliti+ke reakcije


25/55

En$imi Ti% kataliti+ke reakcije

-= Oksi"ore"#kta$e Oksi"acija G re"#kcija

5= ?i"rola$e ?i"roli$a

N= Li%a$e ?i"roli$e li%i"a

2=


26/55

4A7I KOE7ZIMI

7A"in#kleoti" fosfat

D 9M7 flain monon#kleoti"

D 9A


27/55

6T4ARA7JE E7ERSIJE

Prvi zakon termodinamike energija sene mo'e storiti ni #nititi1 %rela$i i$

je"ne forme # "r#g# Energija i$ kataboli+kih reakcija/a= Za biosintetske %rocese energija $a

anaboli+ke reakcije.

b= Za kretanjec= Za trans%ort s#%stanci kro$

:el=membran#=


28/55

P$"a. '!$l$/(e $(+!#a!"e Oksi"acija, kao hemijska reakcija # biolokoj

sre"ini je %ra:ena istoremenom re"#kcijomneke "r#ge s#%stance=

Zato se # biolokim sistemima istoremeno

o"ijaj# i oksi"acije i re"#kcije, a sikataboli+ki %rocesi s# oksi"o re"#kcioni%rocesi=

Oksi"acija o"#$imanje elektrona,

Re"#kcija %rimanje elektrona=


29/55

!ojam bioloke oksi"acije

!rema saremenoj konce%ciji biolokaoksi"acija $a%o+inje "ehi"rogenacijommolek#la s#%strata=

Re"#kcioni ekialenti koje %rihataj#

"ehi"rogena$e biaj# trans%ortoani %#temsistema citohroma "o molek#larnog kiseonika,

7i$ en$ima i %renosioca koji trans%ort#j#7i$ en$ima i %renosioca koji trans%ort#j#re"#k#j#:e ekialente o" s#%strata "ore"#k#j#:e ekialente o" s#%strata "omolek#larnog kiseonika smeteno je #molek#larnog kiseonika smeteno je ##n#tranjoj membrani mitohon"rija i +ini#n#tranjoj membrani mitohon"rija i +inires%iratorni lanac=


30/55

Energij# i$ gl#ko$e

mikroorgani$mi "obijaj# na"a na+ina/

-=RE6!IRA8IJOM "isanjem.

5= 9ERME7TA8IJOM renjem.


31/55

RE6!IRA8IJA


32/55

AEROB7A RE6!IRA8IJAje %roces

g"e je neorganski molek#l O5.KRAJ7JI AK8E!TOR ELEKTRO7A=

A7AEROB7A RE6!IRA8IJAje%roces g"e s# krajnji akce%torielektrona nitrati, s#lfati, karbonati,

f#marati=


33/55

9AZE AEROB7E RE6!IRA8IJE

-=7A6TAJA7JE A8ETIL18oA i$ %ir#ata=5= Acetil8oA #la$i # KREB6O4 8IKL06, ni$ reakcija

# kojima "ola$i "o ot%#tanja elektrona i %rotona?.=

Elektroni ot%#teni tokom/ glikoli$e, staranja8oA, Krebsoog cikl#sa %renose se na 7A


34/55

SLA47A KARAKTERI6TIKARE6!IRATOR7OS !RO8E6A/

0el$%a&"e TRA76!ORT7OS6I6TEMA ELEKTRO7A

Elektroni se kre:# o" re"#koanihkoen$ima "o anorganskih molek#lakiseonik. %ri +em# se osloba;aenergija koja omog#:#je nastanakAT!1a= Oaj %roces se na$iaOK6I


35/55

N= KREB6O4 8IKL06

cikl#s lim#nske kiseline.

Krebso cikl#s 1serija biohemijskih reakcija1elika koli+ina %otencijalne hemijske

energije,sa+#ane # me;#%ro"#ktima nastalim o"%ir#ata1%ost#%no se osloba;a=

%#tem reakcija oksi"acije i re"#kcije1%renosi

se ta %otencijalna energija, # oblik#elektrona, na brojne molek#le koen$ima "eriati %ir#i+ne kiseline se oksi"i#

"ok se koen$imi re"#k#j#=


36/55

Krebso cikl#s se mo'eo%isati kao Uenergetski kr#g

:elijskog metaboli$ma ne%reki"no na"ometa

energij# %otrebn# :elijama


37/55

Krebso cikl#s

8ikl#s lim#nske kiseline, cikl#s trikarbonskihkiselina=

Krebso cikl#s je nastaak aerobne fa$e ra$gra"nje

gl#ko$e %omo:# kojeg se %ir#at nastao # glikoli$i,"alje %ot%#no ra$la'e "o 8O5i ?5O= 6i en$imi Krebsoog cikl#sa se nala$e #matriks#

mitohon"rija, # ne%osre"nom s#se"st# en$imares%iratornog lanca=


38/55

K*e'+$% !(lu+

Zna+aj o"ijanja Krebsoog cikl#sa seogle"a # staranj# energije kao i +injenici "ase %#tem oog cikl#sa %oe$#je metaboli$am#gljenih hi"rata, masti i belan+eina=

Masti se #klj#+#j# %reko acetil18oA kojinastaje ra$gra"njom masnih kiselina=

Belan+eine se #klj#+#j# %reko sojih

glikogenih i ketogenih AK= Krebso cikl#s %re"stalja Usre"itemetaboli$ma


39/55


40/55

Aerobna respiracija organskih jedinjenja u TSEukljuuje 3 klase molekula koje prenoseelektrone:

1.FLA!"#!TE$%$&proteini koji sadr'e (a)in*koen+im i+)eden i+ ribo(a)ina ,)itamin -/ ikoji je sposoban +a nai+menino pro)o0enjeoksidacije i redukcije. edan )a'an (a)inkoen+im je FLAVIN MONONUKLEOTID ,F2%/

. -$4$%!%$ ,4!E%5$2 6/&neproteinskiprijenosnik niske molek. mase

3. Tre7a klasa prenosnika su 8$T!4#!2$*proteini koji sadr'e prostetiku grupu sa Fe

,hem/* i koji mogu postojati ,alternati)no/ i ureduko)anoj 9ormi ,Fe/ i u oksidiranoj9ormi ,Fe3/.

%ekoliko citokroma je ukljueno u transportnisusta):

c;tb* c;tc1< c;tc< c;ta* c;ta3&citokromoksida+a


41/55

Ra$li+itim %renosom elektrona #trans%ortnom sasta# oksi"atinafosforilacija. nastaj# 1N2 AT! i$ sakemolek#le oksi"isane gl#ko$e

0 glikoli$i Krebsoim cikl#som 2 AT!fosforilacija ra$inih s#%strata.

Tokom aerobne res%iracije1i$ -molek#le gl#ko$e 1N AT!

Anaerobna res%iracija


42/55

Anaerobna res%iracija

4eliki broj fak#ltatino anaerobnih

mikroorgani$ama bakterija. mo'e re"#koatinitrate # nitrite taj ti% reakcija omog#:#jestalan

rast ka" nema slobo"nog kiseonika.Bacill#s i !se#"omonas mog# re"#koati

nitrite "o molek#lskog 7 "enitrifikacija

samo ka" te aerobne bakterije rast# #anaerobnim #sloima.

Mikroorgani$mi koji mog# re"#koati s#lfate i

karbonate striktni anaerobi


43/55

9ermentacija/

kona+ni akce%tor elektrona jeorgansko je"injenje kao to je%ir#at=

Anaerobni %roces g"e segliko$om oksi"#je "o 5 molek#la%ir#ata=

Taj %roces se $oe glikoli$a=


44/55

-=SLIKOLIZA

!ojam glikoli$e "oslono $na+i ce%anje molek#la e:era/

SL0KOZA1e:er sa 81ce%a se

15 e:era sa N8 e:eri se $atim oksi"i# i transformi#

1 5 molek#le !IROSROVA7E KI6ELI7E


45/55

Slikoli$aEmb"enMeWerhof!arnas EM! %#t.naj%o$natija serija kataboli+kih reakcija # kojoj se

gl#ko$a %retara # "e molek#le %ir#ata=2e:ina mikroorgani$ama koristi taj %#t ra$gra"nje

2%ostoje jo 5 %#ta ra$gra"nje/

!ento$afosfatni

1 Entner1


46/55

Tipovi fermentacije s obzirom na krajnji produkt:

E)a&$l&a 3e*.e&)a!"a4 -a%*/&! 5*$#u() 3e*.e&)a!"e e)a&$l ! CO67 &5*8Saccharomyces cerevisiae! #*8 (%a+!7 &e(e 'a()e*!"e

Mle9&$2(!+ela 3e*.e&)a!"a4 ,$.$3e*.e&)a)!%&a :"e#!&! 5*$#u() .l!"e9&a(!+el!&a7 Streptococcus, Lactobacillus;7 ,e)e*$3e*.e&)a)!%&a :($&a9&!5*$#u() .le9&a (!+el!&a7 e)a&$l ! CO67 Leuconostoc;

P*$5!$&+($2(!+ela 3e*.e&)a!"a4 -a%*/&! 5*$#u() 3e*.e&)a!"e

5*$5!$&+(a7 +!*

Bu)a&$l&a 3e*.e&)a!"a4 -a%*/&! 5*$#u() 3e*.e&)a!"e .a+la9&a(!+el!&a7 'u)a&$l7 ae)$&7 !-$5*$5a&$l7 CO67 &5*8 Clostridium

?omofermentatini mikroorgani$mi/


47/55

?omofermentatini mikroorgani$mi/ re"#k#j# %ir#at "o mle+ne kiseline

Bacill#s, Lactobacill#s, 6tre%tococc#s.?eterofermentatini mikroorgani$mi/

re"#k#j# %ir#at "o mle+ne, sir:etne

i mralje kiseline, etanola, acetona

gram1%o$itine bakt= 6tre%tococc#s,

8lostri"i#mC neke gram1negatineCkasci.


48/55

Zahtei $a kiseonikom

Obligatni aerobi$ahteaj# O5 9ak#ltatini anaerobimog# "a

koriste O5ali mog# i "a rast# be$njega

Obligatni anaerobi #mir# #

%ris#st# O5


49/55

Aerotolerantnine koriste O5alimog# "a rast# # njegoom %ris#st#

&esto ferment#j# gl#ko$# "omle+ne kiseline

Mikroaerofilni$ahteaj# O5ali rast#

samo # koncentracijama ni'ih nego #a$"#h#


50/55

Klasifikacija rasta# e%r#eti/

Aerotolerantnianaerobi

9ak#ltatino

anaerobni Microaerofilni Obligatni aerobi Obligatni

anaerobi


51/55

%?

4e:ina bakterija raste %ri %?i$me;# =3 i Q=3

Kiselost is%o" %? 2. 1Aci"ofili mog# "a 'ie naniskom %?


52/55

%?

4e


53/55

%?

Mnoge bakterije%re'iljaaj# ni$ak

%? 'el#ca i inficiraj#crea !elicobacter p"lori

'ii # 'el#c# is%o"m#ko$nog sloja


54/55

!RITI6AK OKOLI7E

7eke bakterije mog# "a %re'ie #"#bini okeana %ri % )) --))atmosfera=

Barotolerantne bakterijes#osetljie na %oieni %ritisak #okolini, ali ne toliko kaonetolerantne=

Barofilne bakterije$ahteaj# ibolje rast# %ri %oienom %ritisk#=

Liebig=s +akon minimuma:


55/55

Liebig s +akon minimuma:

Shel9ord=o) +akon

tolerancije:

-Totalna biomasa organizama bie odreena

prisustvom nutritienata u najmanjoj

koncetraciji u skladu sa zahtevima organizma

-

Postoji ogranienje u faktorima okoline u kojem

mikrobi mogu da preive i rastu, u skladu sa

snabdevanjem nutritientima

Documents

METABOLIZAMmoja Prezentacija Konacna Za Studente