CONCEPTOS METABOLICOSCONCEPTOS METABOLICOSEN FISIOLOGIA EN FISIOLOGIA MICROBIANAMICROBIANA

Gluconeogénesis y Gluconeogénesis y Quimiosmosis Invertida Quimiosmosis Invertida

Arlin FelicianoArlin Feliciano Ricardo BurgosRicardo Burgos Lizmarie CarreroLizmarie Carrero Cynthia TorresCynthia Torres

Jeremy VillanuevaJeremy Villanueva María F. DuarteMaría F. Duarte Pilar MercadoPilar Mercado

ObjetivosObjetivos

Definir y describir la ruta metabólica de Definir y describir la ruta metabólica de GluconeogénesisGluconeogénesis

Definir y describir quimiosmosis inversaDefinir y describir quimiosmosis inversa

Resumir los puntos más importantes de Resumir los puntos más importantes de estos sistemas.estos sistemas.

Brindar a los presentes un conocimiento Brindar a los presentes un conocimiento bbáásico de estos dos procesos y la sico de estos dos procesos y la importancia de los mismos.importancia de los mismos.

GluconeogénesisGluconeogénesis

Es la biosíntesis de glucosa y Es la biosíntesis de glucosa y fructosa nueva por medio de fructosa nueva por medio de precursores que no son precursores que no son carbohidratos.carbohidratos.

Microorganismos heterótrofos que Microorganismos heterótrofos que requieren sintetizar azúcar de requieren sintetizar azúcar de moléculas orgánicas reducidas.moléculas orgánicas reducidas.

Comparte algunas enzimas de la ruta Comparte algunas enzimas de la ruta glucolítica.glucolítica.

Gluconeogénesis:Gluconeogénesis:

Ocurre en el citoplasma Ocurre en el citoplasma Ocurre en pH bajoOcurre en pH bajoOcurre en ausencia de Ocurre en ausencia de oxígenooxígenoUsa una kinasa para Usa una kinasa para fosforilaciónfosforilaciónSe puede almacenar la Se puede almacenar la glucosa en gránulos.glucosa en gránulos.

Precursores importantes:Precursores importantes:

lactato lactato

piruvatopiruvato

glicerolglicerol

amino ácidosamino ácidos

Acetil Co-A GlucosaAcetil Co-A GlucosaSe puede realizar por algunos Se puede realizar por algunos

microorganismosmicroorganismosEnzima esencial:Enzima esencial:

¤ glioxisomas¤ glioxisomas

Proceso de GluconeogénesisProceso de Gluconeogénesis

ATPasaATPasa

Comparación: ATPasa humana y E. colí

ATPasaATPasa Adenosina trifosfatada (ATP) es el Adenosina trifosfatada (ATP) es el

combustible de la vida; es usada para combustible de la vida; es usada para llevar a cabo las funciones metabólicas. La llevar a cabo las funciones metabólicas. La síntesis es llevada cabo por ATP sintetasa, síntesis es llevada cabo por ATP sintetasa, un complejo de dos moléculas rotatorias un complejo de dos moléculas rotatorias unidas entre si. unidas entre si. ATPasa es una proteína ATPasa es una proteína multimérica compleja que incluye Fmultimérica compleja que incluye Foo una una unidad transmembránica hidrofóbica unidad transmembránica hidrofóbica unida a Funida a F11 una unidad hidrofílica. La una unidad hidrofílica. La unidad de Funidad de Foo convierte el potencial convierte el potencial electroquímico transmembranal en electroquímico transmembranal en energía mecánica para asi rotar la unidad energía mecánica para asi rotar la unidad FF1.1.. Esto lleva a un cambio conformacional . Esto lleva a un cambio conformacional cíclico en los tres sitios catalíticos Fcíclico en los tres sitios catalíticos F11 y por y por lo tanto la síntesis de ATP.lo tanto la síntesis de ATP.

ATPasaATPasa Los investigadores han confirmado Los investigadores han confirmado

que la enzima rota a la vez que que la enzima rota a la vez que sintetiza sintetiza ATP, por medio de la toma de un ATP, por medio de la toma de un fosfato a ADP. EL sistema es sencillo se fosfato a ADP. EL sistema es sencillo se pone un protón en la abertura y éste pone un protón en la abertura y éste energiza la rotación de al enzima. Cada energiza la rotación de al enzima. Cada rotación produce una molécula de ATP rotación produce una molécula de ATP completa. completa.

FFoo actúa como un canal de protones y actúa como un canal de protones y cuando Fcuando F11 esta aislada, se cataliza la esta aislada, se cataliza la hidrólisis de ATP. Esto se considera la hidrólisis de ATP. Esto se considera la reacción reversa de ATPasa.reacción reversa de ATPasa.

ATPasaATPasa Cuando el gradiente Cuando el gradiente

electroquímico de electroquímico de H+ es, FH+ es, F11FFoo se dirigen se dirigen síntesis de ATP hacia síntesis de ATP hacia un flujo espontáneo un flujo espontáneo de H+ dirigido hacia de H+ dirigido hacia el lado de la el lado de la membrana donde membrana donde F1se protubera. Si F1se protubera. Si no hay DpH o DY no hay DpH o DY para favorecer esta para favorecer esta reacción,Kreacción,Keqeq favorece la reacción favorece la reacción en reversa, hidrólisis en reversa, hidrólisis de ATP.de ATP.

ADP + Pi ATP

F1

Fo

3 H+ matrix

intermembrane space

ATP synthesis with pH &

+ + +

ATPasaATPasa

The World's Smallest Rotary Motor

ATPasaATPasa

ADP + Pi ATP

ATP

ATP ADP + Pi

ATP ADP + Pi

ATP open tight

binding

loose binding

repeat

Binding Change Mechanism

ATPasa InversaATPasa Inversa

ATPasa puede funcionar en la ATPasa puede funcionar en la dirección contraria, tomando ATP e dirección contraria, tomando ATP e hidrolizándolo. Tomando la energia hidrolizándolo. Tomando la energia liberada para pasar protones a través liberada para pasar protones a través de la membrana.de la membrana.

Ecuación de ATPasa inversa:  Ecuación de ATPasa inversa:   ATP + HATP + H22O <=> ADP + fosfato O <=> ADP + fosfato

inorgánico (Pi)inorgánico (Pi) DGDGoo' = -7.3 kcal. mol' = -7.3 kcal. mol-1-1

ATPasa InversaATPasa Inversa

NotenNoten que para ATPasa la reacción se que para ATPasa la reacción se escribe alrevés y el signo de energia escribe alrevés y el signo de energia

libre cambia :libre cambia :

ADP + fosfato inorgánico (Pi) <=> ATPADP + fosfato inorgánico (Pi) <=> ATP + H+ H22OO

DGo' = +7.3 kcal. mol-1

ADP + Pi ATP

F1

Fo

3 H+

ATPase with H+ gradient dissipated

matrix

intermembrane space

ATPasa InversaATPasa Inversa

Rotación de FRotación de F0 0 de ATPasade ATPasa

Resumen de GluconeogénesisResumen de Gluconeogénesis

La gluconeogLa gluconeogéénesis hidroliza ATP nesis hidroliza ATP para formar glucosa.para formar glucosa.

Representa un gasto energRepresenta un gasto energético.ético. Produce glucosa que puede ser Produce glucosa que puede ser

almacenada en forma de almidón almacenada en forma de almidón Ocurre en el citoplasma y es allí Ocurre en el citoplasma y es allí

donde ocurre la polimerización para donde ocurre la polimerización para la formacila formacióón de gránulos de n de gránulos de almacenamiento.almacenamiento.

Veillonella spp.

Coco Gram –

Habitat•Placas dentales

•Tracto genital femenino

En raras veces causante de infecciones pulmonares

La reacciLa reacción Netaón Neta

2 pyruvato 2 pyruvato + 4 ATP + 2 GTP + + 4 ATP + 2 GTP + 2NADH + 6H2NADH + 6H22O O → glucosa + 4 → glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 PADP + 2 GDP + 6 Pii + 2 NAD + 2 NAD++ + + 2 H2 H++

Sulfolobus acidocaldarius

Termifílico extremo

•60- 95ºC

Aguas geo-termales acidas

Suelos pH 1-5

http://www.bact.wisc.edu/Bact303/MajorGroupsOfProkaryotes

Thomas D. Brock

Arquea•Crenarchaeota

Sulfolobus acidocaldarius

http://www.bact.wisc.edu/Bact303/MajorGroupsOfProkaryotes

Masa molecular•430 kDa

•65 kDa•51 kDa

Actividad estimulada por sulfito

Conservación entre Reinos

Preguntas:Preguntas:Preguntas:Preguntas: