Class Notes (811,176)
United States (314,512)
Biology (245)
BIOL 3200 (54)
Cobine (7)

What’s the deal with metabolism.docx

17 Pages
Unlock Document

Auburn University
BIOL 3200

• What’s the deal with metabolism? o How do I survive in the wide world out there? o Prokaryotic diversity due to metabolic adaptation  Obligate and facultative aerobes etc. o Environmental considerations  Temperature  Halophile to extremophile o Organism classifications  Chemoorganotrophs • Why fear O 2 We are obligate aerobes? o Highest cellular energy yield using oxygen as terminal electron acceptor  Pretty much all carbon based life forms us O as terminal electron  acceptor to make the most atp o Generation of oxygen radicals highly reactive substances with an unpaired  electron   Superoxide radical   Hydrogen peroxide • Superoxide dismutase  o 2O  2H O2 • Catalase o 2H O2  22 H O2+ O 2  Catalase + or – • pH requirements o Bacteria survive within broad pH range o Neutrophils   Multiply between pH of 5 to 8 • Maintain optimum near neutral o acidophiles  thrive at pH below 5.5 • maintains neutral internal pH pumping out protons (H ) o alkalophiles   grow at pH above 8.5  • maintain neutral internal pH through sodium ion exchange o exchange sodium ion for external H + • required elements for growth o major  required elements   Carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, phosphorus,  potassium, magnesium, calcium and iron  o Organisms classified based on carbon usage  Heterotrophs  • Use organism carbon as nutrient source  Autotrophs  • Use inorganic carbon (CO2) as carbon source   Trace elements  • Cobalt, zinc, copper, molybdenum and manganese  • Nutritional factors on growth o Energy sources  Organisms derive energy from sunlight or chemical compounds • Phototrophs o Energy from sunlight • Chemotrophs o Energy from chemical compounds  Organisms often grouped according to energy source • Nutritional Diversity o  Organisms thrive due to their ability to use diverse sources of carbon and  energy  o Photoautotrophs– Use sunlight for energy and atmospheric carbon (CO2)  as carbon source  o Chemolithoautotrophs – Use inorganic carbon for energy and use CO2  as carbon source  o Photoheterotrophs– Energy from sunlight, carbon from organic  compounds  o Chemoorganoheterotrophs– Use organic compounds for energy and  carbon source   Most common among humans and other animals  • WHAT DOES THAT MEAN FOR THE LAB AND HOW DO WE STUDY  IT? • Laboratory cultivation o Knowing the environmental and nutritional factors makes it possible to  cultivate organisms in the laboratory   However ~1­10% known organisms can be successfully cultured in  lab. • How do we isolate a single organism on prepare media? • How can we enhance the growth of particular organism • How do we measure growth • What do we need to know to make everything work • Aseptic techniques o Sterilization  Remove all microorganisms • Sterile item is absolutely free of microbes, endospores, and  viruses o Disinfection  Eliminates most pathogens • Type of microorganism o Most critical consideration  Resistant microbe classes include • Endospores o Resistant to heat, drying and numerous chemicals • Protozoan cysts and oocysts o Generally excreted in feces and cause diarrheal  disease • Mycobacterium species o Cell wall structure initiates resistance • Pseudomonas species o Can grow in presence of many chemical  disinfectants  • Autoclaves o Pressurized steam  Autoclave is used to sterilize using pressurized steam • Heated water▯steam▯increased pressure • Preferred method of sterilization  Achieves sterilization at 121 C and 15 psi in 15 minutes • Effective against endospores • Flash autoclaving­ 135 C 15 psi in 3 minutes •  Chemicals as Control o Ethylene oxide  Useful gaseous sterilant • Destroys microbes including endospores and viruses   Mode of action • Reacts with proteins and DNA  Useful in sterilizing heat or moisture sensitive items   Limitations • Mutagenic and potentially carcinogenic  • Escherichia coli o Gram­‐negative rod that is one of the most abundant members of our  intestinal microflora o Sequenced genome, routine research lab strain because of easy growth and  manipulations o  Adaptive metabolism can produce almost everything it needs from a few  simple trace elements (Ca, Mg, Fe PO3) and a carbon source (glucose) and  nitrogen source (ammonium sulfate) o Contrast to Neisseria gonorrhoeae cannot make amino acids and is  fastidious • Lab cultivation o Complex media  Contains a variety of ingredients  • Can be highly variable  Examples include • Nutrient broth, blood agar, chocolate agar o Chemically defined media  Composed of precise amounts of pure chemical  Generally not practically for routine lab use • Invaluable in research o Each batch is chemically identical  o Selective media  Inhibits the growth of unwanted organisms and increases the  chance of isolating organism of interest • Example o Thayer­martin agar  For isolation of Neisseria gonorrhoeae o macConkey agar  for isolation of gram­negative bacteria o differential media  contains substances that bacterial growth alters in recognizable  way • example o blood agar  certain bacteria produce hemolysin to break  down heme from red blood cells o MacConkey agar  Bile salts and CV inhibit growth of gram­ positive  Contains indicator to identify bacteria that  can utilize certain carbon sources • Detecting bacterial growth o Turbidity   Measured with spectrophotometer • Measures light transmitted through sample o Measurement is inversely proportional to cell  concentration  Limitation  • More reliable with high number of cells, measures alive  and dead  o Direct cell count  Direct microscopic count • Microscope and “hemocytometer”  Use of cell counting instruments  Pros •  Useful in determining total number of cells • Can differentiate cells types   Cons • Does not distinguish between living and dead cells • Contrast issues? o Viable cell count  Used to quantify living cells • Cells able to multiply o Valuable in monitoring bacterial growth • Often used when cell counts are too low for other methods • Increased ;me requirements  Methods include •  Plate counts o Measures viable cells growing on solid culture  media  o Count based on assumption the one cell gives rise to  one colony   Number of colonies = number of cells in  sample  o Ideal number to count • Between 30 and 300  colonies  • –  Sample normally diluted in 10­‐fold increments  • –  Plate count methods • Pour­‐plates • Spread­‐plates methods   • Membrane filtration • Most probable numbers METABOLISM  Glycolysis  Pentose phosphate pathway  Tricarboxylic acid cycle o I am the other acid fast organism  Nocardia sp.  • Obligate aerobe o MUST have oxygen o I am a gram positive that forms chains of cocci  Streptococcus sp. • Obligate fermenter  o Small amounts of atp, but can grow anywhere o I am part of the reason you may be unable to study on Sunday this fall  Saccharomyces sp. • Facultative anaerobe  o If theres no oxygen, it will ferment o If oxygen and correct carbon sources acts as  obligate aerobe  • Pentose phosphate pathway o Broadly two stages: oxidative and nonoxidative reactions o Alternative use for glucose, breaks it down to make o Generates 5 and 7 carbon sugars  Also produces glyceraldehyde 3­phosphate • Can go into glycolysis for further breakdown  o Pathway major contributor to biosynthesis  Produces reducing power in NADPH  Two vital precursor metabolites • Glycolysis o Primary pathway to convert on glucose to two pyruvate  10 step process o pathway generates  two 3­C pyruvate molecules  net gain of 2 ATP • 2 ATP to break glucose • 4 ATP harvested  two molecules reducing power • NADH o ALL USE GLYCOLYSIS o “group transport” no concentration gradient is formed o transport is “generally” regulated by transcription in response to  availability o sweet fruit sugar F­6­P o energy consuming  o non­ symmetrically cleavage  o energy consuming  o production of 2x reduced NADH o substrate level phosphorylation of ADP to for ATP o production of reduced NADH o substrate level phosphorylation of ADP to form ATP o ‘Split’ of 6 carbon to two 3 carbon yields 4 ATP for the two consumed • Transition step o Links glycolysis to Tricarboxylic Acid Cycle o Modifies 3­‐C pyruvate from glycolysis to 2­‐C acetyl CoA  CO2 is removed through decarboxylaJon • Remaining 2­‐C acetyl group joined to coenzyme A to form  Acetyl CoA  NAD+ is reduced to NADH o Each pyruvate enters transition step  Reaction occurs twice for one glucose o Yield from transition step 
More Less

Related notes for BIOL 3200

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.