Sistemi di traspoeto e metabolismo microbico 2 Flashcards
(56 cards)
Qual è il destino iniziale dei nutrienti una volta che devono essere utilizzati dalla cellula?
I nutrienti devono essere assimilati e quindi trasportati dentro alla cellula.
Come si caratterizza la permeabilità delle strutture di protezione esterne della cellula (parete, membrana esterna, membrana plasmatica) ai soluti?
Le strutture di protezione esterne sono scarsamente permeabili ai soluti.
Quali tipi di molecole possono passare facilmente attraverso il doppio strato fosfolipidico della membrana e quali incontrano difficoltà?
Solo molecole idrofobiche di piccole dimensioni possono passare facilmente. La membrana è fortemente impermeabile agli ioni e alle molecole polari.
Su cosa si basano i meccanismi di trasporto specifici presenti nelle membrane?
Si basano sulla presenza nelle membrane di specifiche proteine di trasporto che consentono il passaggio selettivo di singole sostanze con caratteristiche simili, grazie a strutture come le α-eliche che permettono alle proteine di situarsi all’interno della membrana.
Qual è la differenza tra trasporto secondo gradiente e contro gradiente, e cosa implica quest’ultimo per la cellula?
: Il trasporto secondo gradiente avviene da una zona a maggiore concentrazione a una a minore concentrazione. La maggior parte dei trasporti, tuttavia, avviene contro gradiente (sia in entrata che in uscita), il che significa che la cellula deve compiere un “lavoro”, cioè spendere energia.
Cos’è il trasporto passivo (diffusione) e come avviene?
Il trasporto passivo avviene secondo un gradiente di concentrazione e non richiede consumo di energia.
Qual è la differenza tra diffusione semplice e diffusione facilitata?
La diffusione semplice riguarda piccole molecole (H2O, CO2, N2, O2) che diffondono liberamente attraverso il bilayer. La diffusione facilitata riguarda molecole più complesse e richiede l’intervento di trasportatori (proteine integrali che formano canali idrofilici).
Cosa sono le acquaporine e i canali ionici?
Le acquaporine sono specifiche proteine che rispondono a gradienti osmotici, formando canali per il passaggio accelerato di acqua. I canali ionici permettono l’entrata selettiva di ioni come Na+ e K+ attraverso una struttura terziaria proteica che forma un canale.
Cosa sono le permeasi (carrier proteins) e come funzionano nel trasporto passivo?
Le permeasi legano specificamente una molecola da trasportare, traslocandola attraverso la membrana. Possono cambiare conformazione per consentire il trasporto (es. glicerolo). Non operano contro gradiente ma velocizzano gli scambi rispetto alla diffusione semplice.
Cos’è il trasporto attivo e come si differenzia da quello passivo?
La maggior parte delle molecole viene trasportata contro gradiente. Il trasporto attivo avviene indipendentemente dal gradiente e richiede spesa energetica (ATP, potenziale redox, energia fotochimica). Le proteine associate trasferiscono molecole contro un gradiente.
Quali sono le principali suddivisioni del trasporto attivo?
Può essere suddiviso in trasporto primario, trasporto secondario e traslocazione di gruppo.
Quali sono le caratteristiche distintive del sistema di trasporto attivo?
Effetto di saturazione (raggiungimento di un tasso massimo di captazione quando il trasportatore è saturo), elevata specificità (molte proteine interagiscono con una sola molecola o classi correlate), ed elevata regolazione (la presenza di trasportatori dipende dalle risorse e dalla loro concentrazione).
Cos’è il trasporto attivo primario e come funziona il sistema di trasporto ABC?
Nel trasporto primario, il passaggio della molecola è direttamente accoppiato al consumo di energia. I sistemi di trasporto ABC (ATP-binding cassette) coinvolgono almeno tre componenti: una proteina periplasmatica/di superficie (per legare il substrato), una proteina integrale di membrana (canale), e una proteina associata alla membrana che lega e idrolizza ATP (ATPasi). Sono sistemi ad altissima affinità per il substrato.
Cos’è la forza proton motrice (pmf) e come viene generata e utilizzata in alcuni sistemi di trasporto primario?
La pmf è un gradiente elettrochimico tra l’interno e l’esterno della membrana, creato dal trasferimento di protoni. L’energia conservata da questo gradiente è chiamata forza proton-motrice e può essere utilizzata, ad esempio, dalle ATP sintasi per produrre ATP. L’estrusione di protoni da parte di ATPasi che fungono da pompe protoniche contribuisce alla sua formazione.
Cos’è il trasporto attivo secondario e come sfrutta l’energia?
Impiega il gradiente elettrochimico (H+/Na+) generato dal trasporto primario per trasferire soluti all’interno. Sfrutta l’energia cinetica di uno ione che si muove passivamente secondo il suo gradiente per trasportare un’altra molecola contro gradiente.
Quali sono i tre tipi di trasporto attivo secondario e come funzionano?
Simporto: un composto chimico (soluto) e uno ione (es. H+) entrano insieme nella cellula, lo ione secondo gradiente fornisce energia per l’entrata del soluto contro gradiente (es. lattosio permeasi). Antiporto: l’uscita di un composto è accoppiata all’entrata di un soluto (es. trasporto lattosio/galattosio in S. thermophilus). Uniporto: il soluto viene trasportato da solo in una sola direzione.
Cos’è il trasporto di traslocazione di gruppo e come funziona il sistema delle fosfotransferasi (PTS)?
In questo tipo di trasporto attivo, la sostanza (tipicamente uno zucchero) viene modificata chimicamente durante il trasporto. Il sistema PTS presiede al trasporto di zuccheri e coinvolge quattro proteine citoplasmatiche (EI, HPr, EIIa, EIIb) e un trasportatore di membrana (EIIc). Le proteine vengono fosforilate/defosforilate a cascata finché EIIc fosforila lo zucchero trasportandolo all’interno. Non consuma ATP direttamente ma trasferisce il gruppo fosforico del PEP (phosforo enopirjvato) allo zucchero.
Cos’è il metabolismo microbico e come si suddivide?
È l’insieme delle reazioni biochimiche cellulari necessarie per la vita. Si suddivide in catabolismo (reazioni che portano alla formazione di energia) e anabolismo (reazioni endoergoniche che portano alla formazione di macromolecole cellulari da precursori, utilizzando energia).
Quali sono le due principali fonti di energia per i microorganismi viventi?
La luce (per i fototrofi) e le molecole chimiche (per i chemiotrofi, che possono essere chemiolitotrofi se usano molecole inorganiche, o chemioorganotrofi se usano molecole organiche).
Cosa deve fare una “cellula vivente” per opporsi all’aumento del disordine (entropia)?
Deve mantenere la propria organizzazione (omeostasi), compiere operazioni ordinate (movimento, differenziamento), e accrescersi/riprodursi trasformando materia in strutture organizzate, il tutto fornendo al sistema energia che si trasforma in lavoro.
In quali forme viene tradotta l’energia presente nell’ambiente per diventare energia metabolica?
In energia chimica sotto forma di composti ad alta energia liberabile da idrolisi (come ATP) e sotto forma di potere riducente (piridinnucleotidi e flavinnucleotidi ridotti, trasportatori di elettroni).
Quali sono i due processi essenziali attraverso i quali i microrganismi ottengono energia?
La fosforilazione a livello del substrato (SLP) e la fosforilazione per trasporto di elettroni (ETP).
Cos’è la fosforilazione a livello del substrato (SLP)?
È un processo citoplasmatico di sintesi di ATP per trasferimento di un gruppo fosfato ad alta energia da un intermedio fosforilato (formatosi durante la degradazione di un substrato organico) a una molecola di ADP, mediante enzimi chinasi. Avviene sia in condizioni aerobiche che anaerobiche (es. via glicolitica, ciclo di Krebs).
Cos’è la fosforilazione per trasporto di elettroni (ETP) e quali componenti cellulari richiede?
È un processo più complesso e redditizio che avviene nella fosforilazione ossidativa (respirazione) e nella fotosintesi. Richiede: una membrana citoplasmatica impermeabile agli ioni, una catena di trasporto di elettroni, un donatore di elettroni, un accettore terminale di elettroni, e un complesso enzimatico ATPasi. Sfrutta la traslocazione di protoni per generare forza proton motrice, convertita in ATP.
