regulacaodometabolismo
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RegulaRegula çção do ão do MetabolismoMetabolismo
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIUNIVERSIDADE FEDERAL DE VI ÇÇOSAOSADepartamento de MicrobiologiaDepartamento de MicrobiologiaMBI 100 MBI 100 –– Microbiologia GeralMicrobiologia Geral
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ObjetivosObjetivos
AoAo final final destadesta aula o aula o estudanteestudante deverdever áá ser ser capazcapaz de:de:
1. Identificar os mecanismos de regulação das enzimas nas vias metabólicas. Reconhecer enzimas constitutivas e induzidas
2. Relembrar o princípio da regulação da atividade enzimática e reconhecer as enzimas alostéricas.
3. Explicar, usando o modelo do operon lac, a regulação da expressão de genes
4. Explicar o mecanismo que favorece o crescimento da E. coli em glicose em detrimento de outro açúcar presente no meio (Repressão catabólica)
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1. Visão geral da regulação do metabolismo microbia no
Importante!
Em geral, o número de genes é maior do que o de proteínas presentes nas células microbianas
Qual é a razão?
A expressão de muitos genes é regulada em função das condições ambientais
Nem todos os genes são expressos constitutivamente
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1. Visão geral da regulação do metabolismo microbia no
Constitutiva ou Induzida
Mecanismos de regulação?
Exemplo: Genes que codificam
enzimas das vias metabólicas
centrais
Exemplo: Genes que codificam
enzimas envolvidas com
respostas àvariação do ambiente
Regulação do METABOLISMO = Regulação ENZIMAS (proteínas)
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1. Visão geral da regulação do metabolismo microbia no
As células microbianas respondem as alterações do ambiente
• Tipo e disponibilidade de nutrientes
• Osmolaridade
• pH
• Temperatura
• Disponibilidade de aceptores terminais de elétrons
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1. Visão geral da regulação do metabolismo microbia no
� Atividade da proteína
Existem dois mecanismos básicos de regulação em uma célula microbiana
� Expressão da proteína
- Controle da transcrição (Procariontes e Eucariontes)
- Controle do processamento de RNA (Eucariontes)
- Controle de transporte de RNA (Eucariontes)
- Controle da tradução (Procariontes e Eucariontes)
- Controle pós-traducional (Procariontes e Eucariontes)
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1. Visão geral da regulação do metabolismo microbia no
Gene
RNA
Controle transcricional
Proteína
Controle da tradução
Controle pós- traducional
Procariontes
Como a expressão gênica é regulada?
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1. Visão geral da regulação do metabolismo microbia no
Como a expressão gênica é regulada?
Gene
Transcrito primário
Controle da transcrição
Proteína
Controle do processamento de RNA
Controle pós- traducional
EucariontesNúcleo
Citoplasma
Transcrito maduro
Controle do transporte de RNA
Controle da tradução
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2. Regulação da atividade enzimática
2.1 Ligação não covalente de intermediários metaból icos a enzimas alostéricas
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Inibição por retroalimentação ( Feedback )
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Fosfoenolpiruvato
+ Eritrose-4-P
DAHP * Phe
Trp
TyrAroF
AroG
AroH
DAHP sintetase (Via de biossíntese de aminoácidos aromáticos)
-
-
-
Regulação de isoenzimas
* 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato 7-fosfato
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Glicose-6-P
Glicose
Frutose-6-P
AMP (-) (-) Fosfoenolpiruvato(+) ADP
Frutose-1,6-difosfato
Triose-3-fosfato
1,3 difosfoglicerato
3-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Glicólise
Acetil-CoA(-)NADH(-)
Fosfoenolpiruvato(+)AMP(+)
Acetil-CoANADH (-)
α-cetoglutarato(-)
Aspartato(-)Acetil-CoA(+)
Ciclo do TCA
citrato
Oxaloacetato
Fumarato Succinato
Succinil-CoA
α-cetoglutarato
Malato
isocitrato
VMC:VMC:Alguns pontos Alguns pontos de regulade regula ççãoão
alostalost ééricaricaRegulação positiva
e negativa
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2. Regulação da atividade enzimática
2.2 Modificação covalente
� Adenilação
Glutamina sintetase
↑ [ ] amônia
Glutamina sintetase-AMP
ATPPPi
AdenilTransferase
Inativa
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2. Regulação da atividade enzimática
2.2 Modificação covalente
� Fosforilação
Isocitratodesidrogenase
Crescimento em acetato
IsocitratoDesidrogenase-
P
ATP ADP
Parcialmente inativa
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3. Regulação da expressão gênica
Em bactérias: operon
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3. Regulação da expressão gênica
Relembrando como ocorre o início da transcrição
•• ApApóós a ss a sííntese de 8 a 9 ntese de 8 a 9 pbpb, o fator sigma , o fator sigma éé liberado liberado
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3. Regulação da expressão gênica
3.1 Repressão da transcriçãoAusência de lactose
Adição de lactose: ocorre a indução
Alolactose
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Alolactose
Isômero da lactose
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3. Regulação da expressão gênica
3.1 Repressão da transcriçãoAusência de arginina
Arginina
Arginina
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3. Regulação da expressão gênica
3.2 Ativação da transcriçãoAusência de maltose
Presença de maltose
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4. Regulação do operon da lactose (operon lac)
Jacob e MonodPrêmio Nobel
1965
Repressãocatabólica
Crescimento diaúxico
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4. Regulação do operon da lactose (operon lac)
Como ocorre a repressão catabólica ?
promotor lacZ lacY lacAoperadorsítio PCA
RNA polimerase
PCA
Glicose e lactose
RepressorlacI
Transcrição em nível basal
cAMP
↓ concentração
Repressãocatabólica
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4. Regulação do operon da lactose (operon lac)
promotor lacZ lacY lacAoperadorsítio PCA
Glicose é consumida
Alta taxa de Transcrição
alolactose
PCA
cAMP
↑ concentração
RepressorlacI
RNA polimerasePCA
RepressorlacI
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5. Repressão catabólica
Repressão Catabólica: uso preferencial de determinadas fontes de carbono
Note que na presença de glicose a adenilato ciclase n ão é muito estimulada
Mecanismo de exclusão do Indutor