sistemi di trasporto e metabolismo microbico Flashcards
(50 cards)
Perché i nutrienti devono essere trasportati dentro la cellula?
Perché devono essere assimilati per permettere le funzioni vitali e la crescita della cellula. Le strutture di protezione esterne (parete, membrana esterna, membrana plasmatica) sono scarsamente permeabili alla maggior parte dei soluti.
Qual è la principale differenza di permeabilità della membrana plasmatica verso molecole idrofobiche e ioni/molecole polari?
Solo piccole molecole idrofobiche possono passare facilmente attraverso il doppio strato fosfolipidico. La membrana è fortemente impermeabile agli ioni e alle molecole polari.
Cosa sono le “proteine di trasporto” e quali caratteristiche hanno?
Sono proteine specifiche presenti nelle membrane che consentono il passaggio selettivo di singole sostanze o classi di sostanze simili. Spesso contengono strutture ad α-elica che permettono loro di situarsi all’interno della membrana.
Cosa si intende per trasporto “secondo gradiente” e “contro gradiente”?
o Secondo gradiente: Il trasporto avviene da una zona a maggiore concentrazione a una a minore concentrazione (percorso favorito, non richiede energia diretta).
o Contro gradiente: Il trasporto avviene da una zona a minore concentrazione a una a maggiore concentrazione (richiede energia, la cellula compie un “lavoro”).
: Definisci il “trasporto passivo” (diffusione). Quali sono le sue due forme principali?
Avviene secondo un gradiente e non richiede consumo di energia. Le forme sono:
o Diffusione semplice: Piccole molecole (H2O, CO2, N2, O2) diffondono liberamente attraverso il bilayer.
o Diffusione facilitata: Molecole più complesse richiedono l’intervento di trasportatori (proteine integrali che formano canali).
Cosa sono le “acquaporine” e i “canali ionici”?
o Acquaporine: Proteine specifiche che formano canali per il passaggio accelerato di acqua, rispondendo a gradienti osmotici.
o Canali ionici: Permettono l’entrata selettiva di ioni (es. Na+, K+) attraverso una struttura proteica che forma un canale.
Cos’è il “trasporto attivo” e come si differenzia da quello passivo?
Avviene indipendentemente dal gradiente (spesso contro gradiente) e richiede spesa energetica (ATP, potenziale redox, energia fotochimica). Le proteine associate trasferiscono molecole contro un gradiente.
Quali sono le tre suddivisioni principali del trasporto attivo?
Trasporto primario, trasporto secondario, traslocazione di gruppo.
Descrivi le caratteristiche del sistema di trasporto attivo: effetto di saturazione, elevata specificità ed elevata regolazione.
o Effetto di saturazione: La velocità di ingresso del soluto raggiunge un massimo quando i trasportatori sono tutti occupati.
o Elevata specificità: Molte proteine interagiscono con una sola molecola o classi di composti strettamente correlati.
o Elevata regolazione: La presenza e l’attività dei trasportatori sono regolate in base alla disponibilità delle risorse e alla concentrazione del substrato.
Cos’è il “trasporto attivo primario”? Fai un esempio.
: Il passaggio della molecola è direttamente accoppiato al consumo di energia. Esempio: sistemi di trasporto ABC (ATP-binding cassette), che usano ATP per trasportare substrati con alta affinità.
Descrivi i tre componenti tipici di un sistema di trasporto ABC.
a) Una proteina periplasmatica (Gram-) o di superficie (Gram+) con alta affinità per il substrato; b) Una proteina integrale di membrana che funge da canale; c) Una proteina associata alla membrana che lega e idrolizza ATP (ATPasi).
Cos’è il “trasporto attivo secondario”? Come sfrutta l’energia?
Impiega un gradiente elettrochimico (es. di H+ o Na+), generato da un trasporto primario, per trasferire soluti. Sfrutta l’energia cinetica di uno ione che si muove passivamente secondo il suo gradiente per trasportare un’altra molecola contro gradiente.
: Definisci “simporto”, “antiporto” e “uniporto” nel trasporto attivo secondario.
o Simporto: Un composto chimico (soluto) e uno ione (es. H+) entrano insieme nella cellula.
o Antiporto: L’uscita di un composto dalla cellula è accompagnata dall’entrata di un altro soluto.
o Uniporto: Il soluto viene trasportato da solo in una sola direzione.
Cos’è il “trasporto di traslocazione di gruppo”? Fai un esempio.
La sostanza viene modificata chimicamente durante il trasporto attraverso la membrana. Esempio: Sistema delle fosfotransferasi (PTS) per il trasporto di zuccheri, in cui lo zucchero viene fosforilato durante il passaggio.
: Il sistema PTS consuma direttamente ATP? Da dove deriva il gruppo fosforico trasferito allo zucchero?
Non consuma direttamente ATP. Il gruppo fosforico deriva dal PEP (fosfoenolpiruvato).
Definisci “metabolismo”, “catabolismo” e “anabolismo”.
o Metabolismo: Insieme delle reazioni biochimiche che si svolgono a livello cellulare.
o Catabolismo: Reazioni che portano alla formazione di energia (degradative).
o Anabolismo: Reazioni che portano alla formazione di macromolecole cellulari, utilizzando energia e precursori (biosintetiche).
Quali sono le due principali fonti di energia per i microrganismi viventi?
: La luce (per i fototrofi) e le molecole chimiche (per i chemiotrofi).
In che forme principali l’energia presente nell’ambiente viene tradotta in “energia metabolica” utilizzabile dalla cellula?
: Sotto forma di composti ad alta energia liberabile da idrolisi (come ATP) e sotto forma di potere riducente (come piridinnucleotidi e flavinnucleotidi ridotti, es. NADH, FADH2).
Quali sono i due processi essenziali attraverso cui 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) ad ADP, mediante enzimi chinasi.
Cos’è la “fosforilazione per trasporto di elettroni (ETP)”? Quali componenti cellulari sono necessari?
È un processo più complesso (respirazione o fotosintesi) in cui ATP è prodotto grazie a un gradiente di protoni generato dal passaggio di elettroni attraverso una catena di trasporto. Richiede: una membrana citoplasmatica impermeabile agli ioni, una catena di trasporto di elettroni, un donatore e un accettore terminale di elettroni, e un’ATPasi.
Nella respirazione aerobica, qual è il donatore di elettroni e qual è l’accettore finale?
Il donatore è tipicamente una sostanza organica (che viene ossidata), l’accettore finale è l’ossigeno (O2), che viene ridotto ad acqua.
Quali sono le principali categorie di trasportatori di elettroni nella catena di trasporto?
NADH deidrogenasi, flavoproteine, chinoni, ferroproteine (proteine ferro-zolfo) e citocromi.
Cos’è il “Ciclo di Krebs” (o ciclo degli acidi tricarbossilici, TCA)? Qual è il suo ruolo principale nella respirazione aerobica?
È una via metabolica fondamentale che completa l’ossidazione del glucosio (proveniente dalla glicolisi sotto forma di acetil-CoA) a CO2, producendo NADH, FADH2 e GTP (o ATP).
