6. BÖLÜM MİKROBİYAL METABOLİZMA

6. BÖLÜM MİKROBİYAL
METABOLİZMA
1
METABOLİZMA
Hücrede meydana gelen tüm reaksiyonlara denir
• Anabolizma: Basit moleküllerden
kompleks moleküllerin sentezlendiği enerji
gerektiren reaksiyonlardır
• X+Y+ENERJİ →X+ Y
• Üreme, gelişme, tamir, hareket,vs için
gereklidir
• Bu enerji nereden sağlanır
2
KATABOLİZMA
• Kompleks
moleküllerin
küçük
moleküllere
parçalanmasıyla
enerjinin
açığa
çıktığı
reaksiyonlardır
• X- Y→X+ Y+ ENERJİ
• Hücre enerjiyi ATP moleküllerinin yüksek enerjili
bağlarında tutar ve saklar
• Bu reaksiyonlarda elektron transferi (oksidasyon
redüksiyon) rol oynar
3
METABOLİZMA
• Sentez
(anabolizma)
ve
parçalanmanın
(katabolizma)
enerjinin
transferi
veya
tüketilmesiyle
sonuçlanan
dairesel
reaksiyonlarının tümüdür
4
Enerji ve Karbon Kaynağı
• Yaşayan tüm varlıklar enerjiye ihtiyaç duyar
• Yaşayan tüm varlıklar karbona ihtiyaç duyar
• - Neden??? organik moleküllerin sentezlenmesi için
• Mikroorganizmalar enerji ve karbon ihtiyaçlarını
• karşılama şekilleri açısından çeşitlilik gösterirler
5
Karbonun Elde Edilmesi
Enerjinin Elde Edilmesi
• Oto (kendisi): CO2’den Foto: Işık enerjisi
aldığı karbonla organik
kullanılır
molekülleri sentezler
• Hetero (Diğer):
Karbonu organik
kaynaklardan sağlar
Kemo: Enerjinin
kimyasal maddelerden
karşılanmasıdır.
6
Metabolizma
Hücrede meydana gelen tüm reaksiyonlardır
Tüm mikroorganizmalar
İnorganik CO2= karbon kaynağı
Organik bileşikler= Karbon kaynağı
OTOTROFLAR
HETEROTROFLAR
İhtiyaçlarını CO2’yi indirgeyerek karşılarlar
İhtiyaçlarını hazır organik molekülleri kullanartak karşılarlar
Enerji kaynağı= Işık
Enerji kaynağı= İnorganik bileşikler
Enerji Kaynağı= ışık
FOTOOTOTROFLAR
KEMOOTOTROFLAR
FOTOHETEROTROFLAR
Örnek: Yeşil sülfür
Pembe sülfür
Siyonabakterler
algler
Örnek: Demir, kükürt
Hidrojen ve azot indirgeyen bakteriler
Bazı arçabakteriler
Örnek:
Pembe sülfür indirgemeyen bakteriler
Yeşil sülfür indirgemeyen bakteriler
Figure 8.3
Enerji Kaynağı= Organik bileşikl
KEMOHETEROTROFL
Örnek: Çoğu bakteriler
Tüm protozoallar
Tüm funguslar
Tüm hayvanlar
7
Fotoototroflar
• Fotosentez yaparlar
• Genellikle hastalığa neden olmazlar
• 6CO2+6H2O ışık enerjisi C6H12O6+ 6O2
klorofil
Enerji güneş ışığından
Karbon CO2’ten
Organik bir enerji kaynağı üretilir
Oksijen ise artık üründür
8
Kemoheterotroflar
• Patojen mikroorganizmaların yaklaşık tamamı
bu sınıftadır
– Gıdaların (glukoz) katabolizmasında üç
temel iz yolu kullanırlar
– 1. Glikoliziz
– 2. Fermentasyon
– 3. Aerobik solunum
→ Oksijen kullanılmaz
→Oksijen kullanılmaz
→ Oksijen kullanılır
9
Kemoheterotroflar
• Glikozun oksidasyonunu glikoliziz veya
aerobik solunum ile tamamlarlar
• C6H12O6+ 6O2→→→ 6CO2+6H2O+enerji
•
•
Enerji organik bileşiklerden
Karbon organik bileşiklerden
Enerji anabolizma yoluyla üretilir
Karbondioksit artık üründür
10
11
• Fotosentetik organizmalar (bitkiler veya
mikroorganizmalar)
• Kimyasal enerjiyi heterokemotroflar ile
benzer şekilde kullanır
• Ör: glikozu glikoliziz iz yoluyla metabolize
ederler ATP molekülünde depo eder ve
organik maddelerin sentezinde kulllanırlar
12
METABOLİK İZ YOLLARI
• Fotosentez ve glikoliziz gibi kimyasal
dönüşümler seri kimyasal reaksiyonlar
sonucunda meydana gelir
• Adeta bir zinciri andıran bu reaksiyonlara
Metabolik İzyolları denir
• A →B →C →D →E
• A ilk madde B, C,D ara ürünler E ise son
üründür
13
ENZİMLER
• Enzimlerin katalizlediği reaksiyonlarda
-Reaksiyon sonucunda değişime uğramazlar
-Reaksiyon hızını artırırlar
-Aktivasyon enerjisini düşürürler
-Enzimler reaksiyona göre spesifiktir
-İsimlendirme yapılırken substratın sonuna az eki
getirilir
– Örnek: Proteaz proteinleri lipaz lipitleri parçalayan
enzimdir
–
–
–
–
–
14
ENZİMLERİN KATALİZÖRLÜĞÜ
AKTİVASYON ENERJİSİ
• Teorik olarak ekzotermik reaksiyonlar
kendiliğinden yürür.
• Ancak bu reaksiyonların hızı oldukça yavaştır
• Bu reaksiyonların hızını artırmanın bir yolu
sıcaklığı artırmaktır
• Ancak bu seçenek canlı organizmalar için uygun
değildir
• Diğer bir seçenek ise aktivasyon enerjisini
düşürmektir
15
16
Enzimler aktivasyon enerjisini nasıl
düşürür
Aktif kenar
Enzimlerin substrata bağlandığı yerdir
• • Substrate(s) bind in a way that
resembles the
• transition state (a kind of halfway point
in the
• reaction)
17
18
• Enzimlerde spesifite
• Enzimlerin aktif kenarı reaksiyona girdiği
substrat için spesifiktir
• Her bir enzim yalnız bir tip reaksiyonu katalizler
• Aktif kenarda enzimle substratın birleşmesi veya
reaksiyonun gerçekleşmesi için ek bir kimyasal
maddeye ihtiyaç vardır
• Bu kimyasal maddelere koenzim veya kofaktör
denir
19
Koenzim ve Kofaktörler
Koenzim:
• Protein olmayan bir organik moleküldür
• Bir çoğu vitaminlerden sentezlenir
• Bu neden bazı gıdaların hayati öneme sahip
olduğunu açıklar
• Niasin NAD’ın yapımında kullanılır
-Bu madde aerobik solunumda kritik öneme
sahiptir
Kofaktör: İnorganik genellikle metal iyonudur
(Mg, Zn, vb.)
20
21
Enzim aktivitesine etki eden
faktörler
Figure 8.6
22
Enzim Aktivitesinin İnhibisyonu
• Bazen katalitik aktivitenin azaltılması gerekebilir
– -Daha iyi substrat elde edilebileceği zaman
– -Yeterli miktarda ürün elde edildiği zaman
Rekabetçi inhibisyon:
-- Enzimin aktif kenarına substrata benzer bir molekül
bağlanır ancak enzim bu moleküle etki etmez
– -Bu yüzden doğru substrat aktif kenara bağlanamaz
– Bu şekilde enzim aktivitesi yavaşlar veya durur
23
Rekabetçi İnhibisyon
24
Allosterik
İnhibisyon
• Molekül enzimin aktif kenarına değil dışına
bağlanır
• ---Allosterik kenar
• Bu bağlanma enzimin şeklini değiştirir ve bu
yüzden aktif kenar fonksiyonunu göremez
• ---Geri besleme inhibisyonu:
• Yeterli miktarda ürün elde edildiğinde ürün
allosterik kenara bağlanır ve daha fazla ürün
elde edilmesi engellenmiş olur
25
Allosterik inhibisyon
26
İlaç veya Toksin İnhibisyonu
• Bir çok ilaç ve zehir hayati öneme sahip
olan enzim aktivitesini durdurabilir
• Bazı durumlarda toksinin veya ilacın
etkileşim süresine bağlı olarak etkileşim
geri dönüşümlü olabilir
• Ancak bazı durumlarda süreç geriye
dönüşü olmayan bir durum alabilir
Figure 8.8
• Ör: kurşun ve civa gibi
27