MICROBIAL PHYSIOLOGY
INTRODUCTIE
Thermodynamica in micro organismen:
- 1e Wet van de Thermodynamica: wet van behoud van energie. De
energie kan niet gemaakt noch vernietigd worden.
- 2e Wet van de Thermodynamica: elk proces dat plaatsvindt, draagt bij
aan de entropie (S) van het universum. Het is onmogelijk voor een
organisme om een bepaalde hoeveeleheid energie om te zetten in een
equivalente hoeveelheid arbeid. Komt overeen met T∆S.
- Combinatie: ∆G=∆H-T∆S
- Gibbs energie moet negatief zijn om geen energie uit de omgeving te
gebruiken. Dit wordt bereikt door ∆H<0 (exotherme reactie) en ∆S>0
(toename wanorde).
- ∆GR0 = ∑Gf0(producten) - ∑Gf0(reactanten)
- ∆GR0’=∆GR0 + m∆Gf’(H+) (met m als het aantal protonen). Bij pH 7 en
293 K is ∆Gf’(H+) = -39.96 kJ/mol.
- ∆GR = ∆GR0 + RT ln([C]c[D]d/[A]a[B]b)
- Bij evenwicht: ∆GR0 = -RT ln(Keq)
Redoxreacties:
- Standaard redoxpotentiaal: E0’ = E0 + (RT/nF) ln[H+]m (met F = 96500 J/
(V mol)
- E’ = E0 + (RT/nF) ln(Cox/Cred)
- Redoxpotentiaal verandering: ∆E0’ = E0’acceptor – E’donor
- ∆GR0’ = -nF ∆E0’
Transport & energetica:
- Ademhaling:
- Proton motive force:
- De energie die nodig is voor de ademhaling komt voort uit de
redoxreactie van NADH.
- De drijvende kracht voor netto proton translocatie is het verschil in
redoxpotentiaal van elektrondonor en –acceptor koppels.
- Er is tijdens de ademhaling sprake van translocatie van 10 protonen.
- Vb. efficiëntie ATP-synthase:
, - Opname van een ongeladen opgeloste stof door het membraan:
Wanneer er sprake is van export, is de deling andersom.
- Fosfotransferase: voorbeeld van groepstranslocatie, waarbij een stof
chemische veranderingen ondervindt wanneer het door het membraan
wordt getransporteerd. In E. coli worden suikers op deze manier door
een membraan getransporteerd.
DIVERSITEIT IN SUIKERMETABOLISME
- Een groot deel van koolstof is gefixeerd in polymeren van suikers.
Suikers komen dus vaak in de vorm van polymeren voor. Deze
polysacchariden worden weer gesplitst door middel van hydrolases.
- Alternatief voor afbraak hydrolases: fosforyclastische afbraak van
polymeren. Er wordt daarmee 1 ATP bespaard bij het activeren van de
suikergroep. Dus van groot voordeel t.o.v. hydrolases. Mechanisme:
(C6)n (C6)n-1+C6-P
Pi
- Pyruvaat kan in vele verschillende stoffen worden omgezet:
o Oxaalacetaat (om uitdroging van de citroenzuurcyclus te
voorkomen:anaclerose)
o Acetaldehyde
o Acetyl-CoA
o PEP
o Alanine
o Lactaat (melkzuur)
o Acetolactaat
- Glycolyse (Embden Meyerhof):
o 2 ATP geproduceerd per glucose
o 2 NADH geproduceerd per glucose
o NADH wordt heroxideerd: dit is essentieel
o Per reactiestap wordt het niveau van vrije energie lager
- Alternatieve glycolytische route: Entner-Douderoff
o Glucose 6-P-glucanaat - KDGP -pyruvaat +
glyceraldehyde-3-P
o Ook wel KDGP-route
INTRODUCTIE
Thermodynamica in micro organismen:
- 1e Wet van de Thermodynamica: wet van behoud van energie. De
energie kan niet gemaakt noch vernietigd worden.
- 2e Wet van de Thermodynamica: elk proces dat plaatsvindt, draagt bij
aan de entropie (S) van het universum. Het is onmogelijk voor een
organisme om een bepaalde hoeveeleheid energie om te zetten in een
equivalente hoeveelheid arbeid. Komt overeen met T∆S.
- Combinatie: ∆G=∆H-T∆S
- Gibbs energie moet negatief zijn om geen energie uit de omgeving te
gebruiken. Dit wordt bereikt door ∆H<0 (exotherme reactie) en ∆S>0
(toename wanorde).
- ∆GR0 = ∑Gf0(producten) - ∑Gf0(reactanten)
- ∆GR0’=∆GR0 + m∆Gf’(H+) (met m als het aantal protonen). Bij pH 7 en
293 K is ∆Gf’(H+) = -39.96 kJ/mol.
- ∆GR = ∆GR0 + RT ln([C]c[D]d/[A]a[B]b)
- Bij evenwicht: ∆GR0 = -RT ln(Keq)
Redoxreacties:
- Standaard redoxpotentiaal: E0’ = E0 + (RT/nF) ln[H+]m (met F = 96500 J/
(V mol)
- E’ = E0 + (RT/nF) ln(Cox/Cred)
- Redoxpotentiaal verandering: ∆E0’ = E0’acceptor – E’donor
- ∆GR0’ = -nF ∆E0’
Transport & energetica:
- Ademhaling:
- Proton motive force:
- De energie die nodig is voor de ademhaling komt voort uit de
redoxreactie van NADH.
- De drijvende kracht voor netto proton translocatie is het verschil in
redoxpotentiaal van elektrondonor en –acceptor koppels.
- Er is tijdens de ademhaling sprake van translocatie van 10 protonen.
- Vb. efficiëntie ATP-synthase:
, - Opname van een ongeladen opgeloste stof door het membraan:
Wanneer er sprake is van export, is de deling andersom.
- Fosfotransferase: voorbeeld van groepstranslocatie, waarbij een stof
chemische veranderingen ondervindt wanneer het door het membraan
wordt getransporteerd. In E. coli worden suikers op deze manier door
een membraan getransporteerd.
DIVERSITEIT IN SUIKERMETABOLISME
- Een groot deel van koolstof is gefixeerd in polymeren van suikers.
Suikers komen dus vaak in de vorm van polymeren voor. Deze
polysacchariden worden weer gesplitst door middel van hydrolases.
- Alternatief voor afbraak hydrolases: fosforyclastische afbraak van
polymeren. Er wordt daarmee 1 ATP bespaard bij het activeren van de
suikergroep. Dus van groot voordeel t.o.v. hydrolases. Mechanisme:
(C6)n (C6)n-1+C6-P
Pi
- Pyruvaat kan in vele verschillende stoffen worden omgezet:
o Oxaalacetaat (om uitdroging van de citroenzuurcyclus te
voorkomen:anaclerose)
o Acetaldehyde
o Acetyl-CoA
o PEP
o Alanine
o Lactaat (melkzuur)
o Acetolactaat
- Glycolyse (Embden Meyerhof):
o 2 ATP geproduceerd per glucose
o 2 NADH geproduceerd per glucose
o NADH wordt heroxideerd: dit is essentieel
o Per reactiestap wordt het niveau van vrije energie lager
- Alternatieve glycolytische route: Entner-Douderoff
o Glucose 6-P-glucanaat - KDGP -pyruvaat +
glyceraldehyde-3-P
o Ook wel KDGP-route
