Mikrobiyal Metabolizma ( Dr. Halil TOSUN )

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

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

METABOLİZMA • Sentez (anabolizma) ve parçalanmanın (katabolizma) enerjinin transferi veya tüketilmesiyle sonuçlanan dairesel reaksiyonlarının tümüdür

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

Karbonun Elde Edilmesi Enerjinin Elde Edilmesi • Oto (kendisi): CO ’den Foto: Işık enerjisi 2 aldığı karbonla organik kullanılır molekülleri sentezler • Hetero (Diğer): Kemo: Enerjinin Karbonu organik kimyasal maddelerden kaynaklardan sağlar karşılanmasıdır.

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: Çoğu bakteriler Örnek: Yeşil sülfür Örnek: Demir, kükürt Örnek: Tüm protozoallar Pembe sülfür Hidrojen ve azot indirgeyen bakteriler Pembe sülfür indirgemeyen bakteriler Tüm funguslar Figure 8.3 Siyonabakterler Bazı arçabakteriler Tüm hayvanlar algler Yeşil sülfür indirgemeyen bakteriler

Fotoototroflar • Fotosentez yaparlar • Genellikle hastalığa neden olmazlar • 6CO +6H O ışık enerjisi C H O + 6O 2 2 6 12 6 2 klorofil Enerji güneş ışığından Organik bir enerji kaynağı üretilir Karbon CO ’ten Oksijen ise artık üründür 2

Kemoheterotroflar • Patojen mikroorganizmaların yaklaşık tamamı bu sınıftadır – Gıdaların (glukoz) katabolizmasında üç temel iz yolu kullanırlar – 1. Glikoliziz → Oksijen kullanılmaz – 2. Fermentasyon →Oksijen kullanılmaz – 3. Aerobik solunum → Oksijen kullanılır

Kemoheterotroflar • Glikozun oksidasyonunu glikoliziz veya aerobik solunum ile tamamlarlar • C H O + 6O →→→ 6CO +6H O+enerji 6 12 6 2 2 2 • Enerji organik bileşiklerden Enerji anabolizma yoluyla üretilir • Karbon organik bileşiklerden Karbondioksit artık üründür

• 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

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

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

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

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)

• 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

Koenzim ve Kofaktörler vKoenzim: • 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 vKofaktör: İnorganik genellikle metal iyonudur (Mg, Zn, vb.)

Enzim aktivitesine etki eden faktörler Figure 8.6

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

Rekabetçi İnhibisyon

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

Allosterik inhibisyon

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

Bir cevap yazın