Biosíntesis

Catabolismo y anabolismo

Principales rutas oxidativas. Están conservadas universalmente y dan lugar a la síntesis de los

13 metabolitos precursores (subrayados)

Metabolismo central. Consiste en 3 rutas comunes y varias rutas accesorias, especie-especificas.

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 aeróbico en glucosa.

PEP C: fosfoenolpiruvato carboxilasa

Crecimiento anaeróbico en glucosa (fermentación)

PFL: piruvato formato liasa

Crecimiento aeróbico en malato

Principales compuestos (unidades componentes de macromoléculas) necesarios para producir una bacteria gram-negativa típica

Requerimientos nutricionales de dos bacterias heterotróficas

Las capacidades biosintéticas y los requerimientos nutricionales son recíprocos: Cuanto mayor es la capacidad biosintética de un microorganismo, menores son los requerimientos nutricionales

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

G: N-acetilglucosamina

M: ac. murámico

Transamidasas realizan entrecruzamiento de las cadenas de glicano y péptidos.

Penicilina inactiva transamidasa.

Mimetiza al sitio aceptor alanil-alanina.

Síntesis de PG ocurre principalmente en septo durante la división celular.

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.