Biosíntesis

Biosíntesis
Catabolismo y anabolismo
Metabolismo central. Consiste en 3 rutas comunes y varias rutas accesorias,
especie-especificas.
Principales rutas oxidativas.
Están conservadas universalmente y
dan lugar a la síntesis de los
13 metabolitos precursores
(subrayados)
Diversidad y flexibilidad del metabolismo central.
Modificaciones de las rutas centrales, operando en sentido
directo o reverso, permiten a los microorganismos crecer en
diferentes circunstancias ambientales (ej dif.sustratos).
Crecimiento de E coli (heterotrofo facultativo) en distintas condiciones.
Crecimiento anaeróbico
en glucosa (fermentación)
PFL: piruvato formato liasa
Crecimiento aeróbico en glucosa.
PEP C: fosfoenolpiruvato carboxilasa
Crecimiento aeróbico
en malato
Principales compuestos (unidades componentes de macromoléculas) necesarios
para producir una bacteria gram-negativa típica
Las capacidades biosintéticas y los requerimientos nutricionales son recíprocos:
Cuanto mayor es la capacidad biosintética de un microorganismo, menores son
los requerimientos nutricionales
Requerimientos nutricionales de dos bacterias heterotróficas
Rutas desde el
metabolismo
central a los
productos finales
biosintéticos
13 metabolitos
precursores
(subrayados)
Productos finales
biosintéticos (rojo)
Las reacciones
biosintéticas que generan
los componentes
estructurales de las
macromoléculas (building
blocks) son comunes en
todos los organismos.
Características de las rutas biosintéticas en los microorganismos
1. Consumen poder reductor y ATP
2. Reguladas por enzimas alostéricas
Los metabolitos precursores deben incorporar N, S y P: Asimilación.
Asimilación de Nitrógeno
Se incorpora al material celular en estado reducido (-3, como grupo amino o amido) y
permanece reducido en la mayoría de los componentes celulares.
Principales donadores fisiológicos de grupos amino: glutamato (90 % del N celular) y
glutamina.
El glutamato dona el grupo amino por transaminación durante la biosíntesis de
aa
La síntesis de glutamato puede ocurrir por 2 vías diferentes según la
disponibilidad de N del medio:
1.
2.
NH3 > 1 mM. Usando GDH
NH3 < 0.5 mM. Usando GS + GOGAT
Asimilación de azufre
Se incorpora al material celular en estado reducido (-2, como H2S o S2-).
Donador fisiológicos de H2S: L-cisteína.
H2S predomina en ambientes anaeróbicos producto de respiraciones anaeróbicas.
Los microbios aeróbicos usan S de compuestos orgánicos.
Asimilación de Fósforo
Principalmente existe en la naturaleza como fosfato. Fuentes de P: ac nucleicos,
fosfolípidos, coenzimas.
No se reduce, se asimila durante las reacciones de oxidación
Transportador fisiológico de P: ATP
Biosíntesis y ensamblado de las estructuras de la envoltura
celular bacteriana
Biogénesis de membrana celular
No es un proceso de novo. El mecanismo de ensamblado de la bicapa lipídica
no se conoce claramente.
La inserción de la proteínas de membrana ocurre por diversos mecanismos (Sec
y otros)
La incorporación de fosfolípidos a
la MC ocurre en sitios especiales
donde ambas capas se conectan.
Durante la división celular se
localizan cercanos al septo
Biosíntesis de pared celular bacteriana: péptidoglicano
Péptidoglicano o sáculo de mureína es el componente estructural de la pared
bacteriana. Provee rigidez a la pared.
La formación de la pared bacteriana:
1. Síntesis de precursores activados (citoplasma)
2. Unión a lípido (undecaprenil-P o bactoprenol) y transporte por membrana
citoplasmática
3. Polimerización sobre las estructuras preexistentes.
Bactoprenol (55 C)
Cargado del bactoprenol
Biosíntesis y ensamblado del PG en E. coli
Transamidasas realizan
entrecruzamiento de las cadenas
de glicano y péptidos.
Penicilina inactiva transamidasa.
Mimetiza al sitio aceptor alanilalanina.
Síntesis de PG ocurre
principalmente en septo
durante la división celular.
G: N-acetilglucosamina
M: ac. murámico
Vista general del proceso de síntesis y ensamblado de la pared
celular bacteriana
Biosíntesis y ensamblado del lipopolisacárido (LPS) en bacterias
En bacterias gram negativas la pared posee solo 10 % PG.
Poseen segunda membrana asimétrica: membrana externa. MEx compuesta por una capa
interna de fosfolípidos y otra de externa de lipopolisacárido (LPS)
Estructura del LPS
LPS son el principal determinante antigénico de G-, receptor de fagos, excluyen
compuestos tóxicos (sales biliares del intestino).
Compuesto por 3 partes:
1. Lípido A (endotoxina) induce reacción inmunológica del huésped.
2. Núcleo (Core) oligosacárido
3. Polisacárico O-específico.
Ensamblado del LPS
Las 3 partes del LPS se sintetizan
separadamente en la membrana
citoplasmática, se ligan, se
transportan y se integran.