Tema 8 - Anabolisme (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 3º curso
Asignatura Metabolisme de Microorganismes
Año del apunte 2013
Páginas 8
Fecha de subida 18/01/2015
Descargas 31
Subido por

Vista previa del texto

Anabolisme: - Conjunt de rutes metabòliques de biosíntesi de components cel·lulars.
Requereixen la energia que prové del catabolisme.
Aquí tenim una taula de la composició química d’un procariota (E. Coli) i podem veure que la cèl·lula contindrà proteïnes, polisacàrids, lípids, lipopolisacàrids, DNA, RNA... això en quant a polímers i desprès també tota una sèrie de monòmers i dímers, que fan un paper rellevant en el funcionament cel·lular. En el seu moment ja vam parlar de les proporcions que hi hauria en una cèl·lula procariota. Ara veurem una revisió de a partir de on les cèl·lules procariotes sintetitzen els diferents polímers que formaran part de les estructures cel·lulars.
- Els aminoàcids donen lloc a les proteïnes.
- Els sucres són el substrats de biosíntesi, no només de polisacàrids, sinó també de lipopolisacàrids (estructures de membrana) i també dels àcids nucleics.
- Glicerols i àcids grassos, també són importants per la síntesi de lípids i lipopolisacarids.
- Purines i pirimidines per la síntesi de DNA i RNA.
- Desprès tenim tota una gran família de monòmers que es diuen els Building blocks, que fan la síntesi de polímers, que donaran lloc a totes aquestes diferents macromolècules.
HETERÒTROFS: Font de C: comp.
Org. diversos Els heteròtrofs fan l’anabolisme. La font de carboni són compostos orgànics diversos. Aquests compostos orgànics diversos que necessiten els heteròtrofs per poder créixer seran sucres òbviament, però també proteïnes que els i permet l’obtenció d’aminoàcids i també lípids per aconseguir acetil-coA. Aquí tenim l’exemple d’E. Coli, on vam veure que era facultatiu i que podia fer la via estàndard, la aeròbica però que en condicions d’anaerobiosi, podia dirigir aquesta via cap a biosíntesi, fent aquest cicle de krebs canviat i generar els precursors que serveixen desprès per la biosíntesi.
També tenim els autòtrofs que hem vist molts, uns eren fotòtrofs, també els quimiolitòtrofs...
El cicle de calvin era la via principal d’incorporació del carboni inorgànic, però també, aquest carboni inorgànic podia entrar per vies diferents, com pot ser la via del cítric invers, cicle del OH-propionat, també teníem el grup dels metanogens que l’aconseguien per les vies de l’acetilCoA.
Recordeu-vos també d’alguns heteròtrofs que vam veure, els metilòtrofs C1, que eren els que podien créixer a partir de compostos que tenien un carboni que no estava lligat a altres carbonis. En aquest cas havien dos tipus de metilòtrofs i venen classificats precisament perquè utilitzaven dues vies diferents de incorporació del carboni C1, una l’anomenaven la via de ribulosa-P i l’altre la de la serina.
Sucres: Les rutes anabòliques són rutes molt més conservades en el metabolisme en general. Aquí tenim una imatge que tots coneixem, és l’anabolisme dels sucres de forma resumida. Podem veure quines serien les vies principals que a partir dels monòmers (glucosa) acaben donant lloc als diferents compostos derivats d’aquests sucres (polisacàrids, àcids nucleics...) Com ja sabem, la glucosa, quan s’incorpora la metabolisme cel·lular s’activa quan està com a glucosa-6-fosfat.
Aquesta glucosa-6-P si es deriva cap a la glucòlisi forma part del metabolisme energètic, si es transforma en la glucosa 1-P vol dir que s’ha de desviar cap alguna de les rutes de biosíntesi i es transforma en la UDP-glucosa.
Després d’aquesta molècula, la via que més es dona és la de síntesi de polisacàrids en grams negatius i la de glucopèptids en els grams positius, això no vol dir que les altres vies no les facin els altres també.
La glucosa-6-P també pot participar en la biosíntesi dels àcids nucleics, que també tenen residus de sucres i en aquest cas ho fan mitjançant la ruta de les pentoses fosfat. Es formarien les riboses per el RNA i les desoxiriboses per la DNA. També ens podem trobar en que la cèl·lula, en cas de necessitat, pot fer gluconeogènesi mitjançant també intermediaris del cicle de Krebs com pot ser l’Oxalacetat, que acabaria formant la glucosa-6-P.
Aminoàcids Són rutes metabòliques molt complexes.
D’algunes d’elles ja hem vist quan parlàvem del metabolisme secundari que se’n deriven també metabòlits com pot ser els antibiòtics. Es tracta de rutes que a de més poden derivar en diferents productes i aquí tenim també presentat de forma esquemàtica i resumida, l’origen d’aquests aminoàcids que formaran després part de les proteïnes dels microorganismes.
També són vies universals de l’anabolisme per tots els organismes. Alguns d’ells els i poden marcar alguns dels enzims (microorganismes auxòtrofs).
A partir d’intermediaris del cicle de krebs (alfa-KG i OAA) arribem al glutamat i l’aspartat, que són precursors de molts aminoàcids.
Després també tenim els aminoàcids que es formaran a partir d’intermediaris de la glicòlisi. En aquest cas un intermediari també important en la biosíntesi d’aminoàcids és el piruvat. Els aminoàcids que podem obtenir és la glicina, cisteïna, triptòfan, tirosina, histidina, fenilalanina Àcids grassos: Els principals precursors són l’acetilCoA. En aquest cas hi ha dues molècules transportadores d’aquests grups acetils que són de fet d’alguna manera les subunitats que donen lloc als àcids grassos.
Els dos precursors principals en aquest cas són l’acetil, que està anclat amb la proteïna transportadora, que és la ACP (acyl carrier proteïna) i el malonil també anclat a la proteïna ACP.
Quan aquests dos grups s’enssamblen tenim la formació de l’acetoacetilCoA amb la pèrdua d’una molècula de CO2.
Aquest acetoacetilCoA es redueix (consum de poder reductor) i desprès tenim doncs aquests compost de 4 carbonis els quals se’ls aniran afegint grups acetil en el seu procés de biosíntesi, com pot ser la síntesi del Palmitat.
En aquest cas, cada addició d’aquestes fins a formar el palmitat té una addició de dos carbonis que serà del malonilacetil.
Àcids nucleics: Tenim els precursors dels àcids nucleics, que ja hem vist per una banda tenim la via de les pentoses, i els precursors pel que fa la part nucleotídica els tenim al a imatge.
A la part de dalt tenim l’estructura genèrica del a part nucleòtidídica. Per colors es pot veure cada àtom d’on ve.
- L’àcid inosínic és el precursor de les purines.
- Uridilat ja el tenim anclat a la ribosa i seria el precursor de les pirimidines nucleotídiques.
- L’àcid oròtic és el precursor de les bases pirimidíniques.
ASSIMILACIÇO DE N: L’incorporen el nitrogen o a partir de l’amoni o del nitrat. En aquest cas el nitrogen com a element serveix per tant, pels processos de biosíntesi de la cèl·lula.
Per una banda tindríem l’amoni i com he dit abans el nitrat també, que pot ser assimilat pels microorganismes. Un cop tenim aquest amoni i aquest nitrat, entrarà a la cèl·lula gràcies a transportadors i un cop entra a la cèl·lula l’amoni pot ser incorporat directament a diferents aminoàcids i el nitrat és reduït a amoni per ser incorporat a les vies de biosíntesi. Quan la cèl·lula disposi només de nitrat, això li supondrà un cost addicional, perquè haurà de reduir aquest nitrat a amoni.
Aquest amoni entrarà principalment a glutamina pel glutamat, seríen els transportadors inicials d’aquest nitrogen que ha incorporar la cèl·lula i a partir d’aquí, aquesta glutamina i aquest glutamat ja són precursors de molts aminoàcids i compostos nitrogenats, sobretot el glutamat. Dona lloc al que aproximadament és el 80% del grup amino dels aminoàcids cel·lulars. La glutamiana a la seva vegada té un 15% dels compostos nitrogenats cel·lulars.
Després també tenim uns altres dos precursors que no tenen la mateixa importància com pot ser la proteïna CAP (transportadora d’amoni) que donaria lloc al nitrogen de la arginina i pirimidines i en el cas de l’aspartat en menys del 5% a compostos nitrogenats de la cèl·lula.
ASSIMILACIÓ DE P: Tenim dues opcions també en la forma d’entrada del fòsfor a la cèl·lula. Pot entrar de forma orgànica o de forma inorgànica.
Per la via d’assimilació orgànica, aquest és transportat al periplasma (espai intermembranal) i aquí es convertit en fòsfor inorgànic per les fosfatases. Aquestes fosfatases escindeixen el fòsfor inorgànic del complex i s’absorbeix el fòsfor que al final serà el que ens interessa. A l’interior citoplasmàtic s’incorpora a al AMP i donaria lloc al ATP i això ja deriva a possibles precursors fosfatats.
ASSIMILACIÓ DE SOFRE: El sofre forma part d’algun aminoàcids essencials com ja sabeu o també en proteïnes i altres molècules importants en el funcionament cel·lular.
En el cas del sofre, la entrada, la forma habitual és en forma de sulfat o de tiosulfat. En aquest cas també hi ha un transport actiu, molécules transportadores. En aquest cas poden entrar les dues formes, no cal una transformació prèvia.
Aquest sofre anirà principalment ala Cysteïna.
La via és una mica complexa i la vam veure quan vam veure els microorganismes reductors de sulfats, hi havia dues vies metabòliques (la majoritària i una segona via que incorporava alguns intermediaris com pot ser el APS. Al final el que hi ha és una reducció del sulfat o tiosulfat a sulfhídric que aquest sulfhídric l’incorporem a la Cys.
Regulació al·lostèrica del metabolisme dels sucres: glicòlisi, cicle de krebs...
La importància que té i que ja hem vist que per les vies de biosíntesi calen tota una sèrie d’intermediaris alguns del metabolisme dels sucres i que per tant, aquestes vies que anomenem de metabolisme central, han de mantenir a la cèl·lula del catabolisme i la producció d’energia, però també l’han de mantenir des del punt de vista de la biosíntesi. (mirad la imagen un poco que no cuesta nada y es lo de siemper).
En la biosíntesi, en el balanç cel·lular de creixement i energia, és molt important totes aquestes etapes de regulació.
Un concepte molt important és aquest que ara explicarem, és el concepte de les reaccions anapleròtiques. Aquestes reaccions son molt importants en biosíntesi perquè de fet són reaccions que el que fan és produir alguns d’aquests metabòlits bàsics (intermediaris) els quals serveixen per mantenir tota aquesta biosíntesi que veiem, ja que de vegades no és suficient amb les vies del metabolisme central sinó que calen aquestes reaccions addicionals extres, que li aporten a les cèl·lules aquests intermediaris cel·lulars bàsics com són el piruvat, el PEP, el malat... algunes reacciones anapleròtiques poden ser irreversibles, no obstant, gràcies a aquestes reaccions es poden sintetitzar intermediaris que la cèl·lula necessita. (En meta ya vimos lo de estas vias que rellenaban el ciclo de krebs).
...