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Corso di Laurea Triennale in Biotecnologie a.a. 2011-2012 ● Corso di Microbiologia Generale ● Titolare: Prof. Giovanni Vallini
METABOLISMO: PRINCIPI GENERALI
• Cells
open, non-equilibrium systems
• First law of thermodynamics
conservation of energy - energy can neither be created nor destroyed in the universe
• Second law of thermodynamics
energy spontaneously disperses (if it is not hindered from doing so) predicts the probability of the dispersal entropy change measures how much or how widely energy is spread out in a process
BASIC ENERGY CONCEPTS
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METABOLISMO: PRINCIPI GENERALI
• Greatest good - because of the second law, life is possible
life can take in concentrated energy and use some of that energy to synthesize "uphill" complex biochemicals and to run highly regulated interdependent processes, including millions of non-spontaneous reactions
• Biggest bad - because of the second law, life is always threatened
non-spontaneous metabolic reactions are metastable; life cannot function unless a multitude of "molecular machines” and biochemical cycles operate synchronically in using energy to oppose second law predictions
SECOND LAW OF THERMODYNAMICS
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METABOLISMO: PRINCIPI GENERALI
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METABOLISMO: PRINCIPI GENERALI
• Metabolism
sum total of all reactions that occur in a cell
• Catabolic reactions
break down of complex molecules into smaller, simpler molecules with the release of energy and reducing power (electrons)
• Anabolic reactions
synthesis of complex molecules from simpler ones requires energy and reducing power (electrons) to form cell structures
• Catabolic and anabolic reactions
coupled, highly regulated, interdependent, and simultaneous
METABOLISM
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LA NUTRIZIONE MICROBICA
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LA NUTRIZIONE MICROBICA
Esempi di agenti chelanti prodotti dai micoorganismi per il trasporto del ferro : (a) idrossimato; (b) enterobactina. Il ferro è legato, in entrambi i casi, come Fe3+.
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CATALISI ENZIMATICA
Progress of a hypothetical reaction: A + B C + D and the concept of activation energy
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CATALISI ENZIMATICA
• What is an enzyme?
• Functional enzyme
• Mechanism of enzymatic reaction
“generic” version one enzyme - many substrates many enzymes - one substrate classes of enzymes
• Regulation of enzymes
via synthesis via activity
ENZYMES
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CATALISI ENZIMATICA
Ciclo catalitico della fruttosio-difosfato-aldolasi
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CATALISI ENZIMATICA
ENZYME/CO-ENZYME SYSTEMS
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CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
Reduction and Oxidation (A)
An atom becomes more reduced when it undergoes a chemical reaction in which it
1 ) gains electrons
2 ) by bonding to a less electronegative atom
3 ) … and often this occurs when the atom becomes bonded to a hydrogen
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CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
Reduction and Oxidation (B)
An atom becomes more oxidized when it undergoes a chemical reaction in which it
1 ) loses electrons
2 ) by bonding to a more electronegative atom
3 ) … and often this occurs when the atom becomes bonded to an oxygen
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CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
Reduction and Oxidation (D)
Reduction and oxidation always occur together. In a reduction-oxidation reaction (redox reaction), one substance gets reduced, and another substance gets oxidized. The thing that gets oxidized is called the electron donor, and the thing that gets reduced is called the electron acceptor.
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CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA
Esempio di reazione di ossido-riduzione
