ENGLISH
https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com
https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com
BACTERIAL PHYSIOLOGY AND METABOLISM
The biosphere has been shaped both by physical events and by interactions with the organisms that occupy it. Among living organisms, prokaryotes are much more metabolically diverse than eukaryotes and can also thrive under a variety of extreme conditions where eukaryotes cannot. This is possible because of the wealth of genes, metabolic pathways and molecular processes that are unique to prokaryotic cells. For this reason, prokaryotes are very important in the cycling of elements, including carbon, nitrogen, sulfur and phosphorus, as well as metals and metalloids such as copper, mercury, selenium, arsenic and chromium. A full understanding of the complex biological phenomena that occur in the biosphere therefore requires a deep knowledge of the unique biological processes that occur in this vast prokaryotic world.
After publication in 1995 of the first full DNA sequence of a freeliving bacterium, Haemophilus influenzae, whole genome sequences of hundreds of prokaryotes have now been determined and many others are currently being sequenced (www.genomesonline.org/). Our knowledge of the whole genome profoundly influences all aspects of microbiology. Determination of entire genome sequences, however, is only a first step in fully understanding the properties of an organism and the environment in which the organism lives. The functions encoded by these sequences need to be elucidated to give biochemical, physiological and ecological meaning to the information. Furthermore, sequence analysis indicates that the biological functions of substantial portions of complete genomes are so far unknown. Defining the role of each gene in the complex cellular metabolic network is a formidable task. In addition, genomes contain hundreds to thousands of genes, many of which encode multiple proteins that interact and function together as multicomponent systems for accomplishing specific cellular processes. The products of many genes are often co-regulated in complex signal transduction networks, and understanding how the genome functions as a whole presents an even greater challenge. It is also known that for a significant proportion of metabolic activities, no representative genes have been identified across all organisms, such activities being termed ‘orphan’ to indicate they are not currently assigned to any gene. This also represents a major future challenge and will require both computational and experimental approaches.
It is widely accepted that less than 1% of prokaryotes have been cultivated in pure culture under laboratory conditions. Development of new sequencing techniques has allowed us to obtain genomic information from the multitudes of unculturable prokaryotic species and complex microbial populations that exist in nature. Such information might provide a basis for the development of new cultivation techniques. Elucidation of the function of unknown genes through a better understanding of biochemistry and physiology could ultimately result in a fuller understanding of the complex biological phenomena occurring in the biosphere.
Unlike multicellular eukaryotes, individual cells of unicellular prokaryotes are more exposed to the continuously changing environment, and have evolved unique structures to survive under such conditions.
Life can be defined as a reproduction process using materials available from the environment according to the genetic information possessed by the organism. Utilization of the materials available in the environment necessitates transport into cells that are separated from the environment by a membrane.
Many prokaryotes, including Escherichia coli, can grow in a simple mineral salts medium containing glucose as the sole organic compound. Glucose is metabolized through glycolytic pathways and the tricarboxylic acid (TCA) cycle, supplying all carbon skeletons, energy in the form of ATP and reducing equivalents in the form of NADPH for growth and reproduction. When substrates other than glucose are used, parts of the metabolic pathways are employed in either forward or reverse directions. These chapters summarize the biochemistry of central metabolism that is employed by prokaryotes to enable growth on a glucose–mineral salts medium.
Metabolism in some of the various trophic variations found in prokaryotes. These are the use of organic compounds other than glucose as carbon and energy sources, anaerobic fermentation, anaerobic respiratory processes, chemolithotrophy and photosynthesis. Some of these metabolic processes are prokaryote specific, while others are found in both prokaryotes and eukaryotes.
Prokaryotes only express a proportion of their genes at any given time, just like eukaryotes. This enables them to grow in the most efficient way under any given conditions. Metabolism is regulated not only through control of gene expression but also by controlling the activity of enzymes. These regulatory mechanisms are discussed. Finally, the survival of prokaryotic organisms under starvation conditions is discussed in terms of storage materials and resting cell structures.
INDONESIAN
https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com
FISIOLOGI DAN METABOLISME BAKTERI
Biosfer telah dibentuk oleh peristiwa fisik dan oleh interaksi dengan organisme yang menempatinya. Di antara organisme hidup, prokariota jauh lebih beragam secara metabolik daripada eukariota dan juga dapat berkembang di bawah berbagai kondisi ekstrem di mana eukariota tidak bisa. Ini dimungkinkan karena kekayaan gen, jalur metabolisme dan proses molekuler yang unik untuk sel prokariotik. Untuk alasan ini, prokariota sangat penting dalam siklus unsur-unsur, termasuk karbon, nitrogen, belerang dan fosfor, serta logam dan metaloid seperti tembaga, merkuri, selenium, arsenik, dan kromium. Pemahaman penuh tentang fenomena biologis kompleks yang terjadi di biosfer karenanya membutuhkan pengetahuan mendalam tentang proses biologis unik yang terjadi di dunia prokariotik yang luas ini.
Setelah publikasi pada tahun 1995 dari sekuens DNA penuh pertama dari bakteri lepas, Haemophilus influenzae, seluruh urutan genom dari ratusan prokariota telah ditentukan dan banyak lainnya saat ini sedang diurutkan (www.genomesonline.org/). Pengetahuan kami tentang keseluruhan genom sangat memengaruhi semua aspek mikrobiologi. Namun, penentuan seluruh sekuens genom hanyalah langkah pertama dalam memahami sepenuhnya sifat-sifat organisme dan lingkungan tempat organisme itu hidup. Fungsi yang dikodekan oleh urutan ini perlu dijelaskan untuk memberikan makna biokimia, fisiologis, dan ekologis pada informasi tersebut. Lebih jauh lagi, analisis sekuens menunjukkan bahwa fungsi biologis dari sebagian besar genom lengkap sejauh ini tidak diketahui. Mendefinisikan peran masing-masing gen dalam jaringan metabolisme seluler yang kompleks adalah tugas yang berat. Selain itu, genom mengandung ratusan hingga ribuan gen, banyak di antaranya menyandikan banyak protein yang berinteraksi dan berfungsi bersama sebagai sistem multikomponen untuk mencapai proses seluler tertentu. Produk-produk dari banyak gen sering diatur bersama dalam jaringan transduksi sinyal yang kompleks, dan memahami bagaimana genom berfungsi secara keseluruhan menghadirkan tantangan yang lebih besar. Juga diketahui bahwa untuk sebagian besar aktivitas metabolisme, tidak ada gen yang representatif yang telah diidentifikasi di semua organisme, kegiatan semacam itu disebut 'yatim piatu' untuk menunjukkan bahwa mereka saat ini tidak ditugaskan pada gen apa pun. Ini juga merupakan tantangan besar di masa depan dan akan membutuhkan pendekatan komputasi dan eksperimental.
Secara luas diterima bahwa kurang dari 1% prokariota telah dibudidayakan dalam kultur murni dalam kondisi laboratorium. Pengembangan teknik sekuensing baru telah memungkinkan kami untuk mendapatkan informasi genom dari banyak spesies prokariotik yang tidak dapat dibiakkan dan populasi mikroba kompleks yang ada di alam. Informasi seperti itu dapat memberikan dasar untuk pengembangan teknik budidaya baru. Penjelasan fungsi gen yang tidak diketahui melalui pemahaman yang lebih baik tentang biokimia dan fisiologi pada akhirnya dapat menghasilkan pemahaman yang lebih lengkap tentang fenomena biologis kompleks yang terjadi di biosfer.
Tidak seperti eukariota multiseluler, sel-sel individual prokariota uniseluler lebih terpapar pada lingkungan yang terus berubah, dan telah mengembangkan struktur unik untuk bertahan hidup dalam kondisi seperti itu.
Kehidupan dapat didefinisikan sebagai proses reproduksi menggunakan bahan-bahan yang tersedia dari lingkungan sesuai dengan informasi genetik yang dimiliki oleh organisme. Pemanfaatan bahan yang tersedia di lingkungan mengharuskan transportasi ke sel-sel yang dipisahkan dari lingkungan oleh membran.
Kehidupan dapat didefinisikan sebagai proses reproduksi menggunakan bahan-bahan yang tersedia dari lingkungan sesuai dengan informasi genetik yang dimiliki oleh organisme. Pemanfaatan bahan yang tersedia di lingkungan mengharuskan transportasi ke sel-sel yang dipisahkan dari lingkungan oleh membran.
Banyak prokariota, termasuk Escherichia coli, dapat tumbuh dalam media garam mineral sederhana yang mengandung glukosa sebagai satu-satunya senyawa organik. Glukosa dimetabolisme melalui jalur glikolitik dan siklus asam tricarboxylic (TCA), memasok semua kerangka karbon, energi dalam bentuk ATP dan mengurangi setara dalam bentuk NADPH untuk pertumbuhan dan reproduksi. Ketika substrat selain glukosa digunakan, bagian dari jalur metabolisme digunakan dalam arah maju atau mundur. Bab-bab ini merangkum biokimia metabolisme sentral yang digunakan oleh prokariota untuk memungkinkan pertumbuhan pada medium garam glukosa-mineral.
Metabolisme dalam beberapa variasi trofik yang ditemukan pada prokariota. Ini adalah penggunaan senyawa organik selain glukosa sebagai sumber karbon dan energi, fermentasi anaerob, proses pernapasan anaerob, chemolithotrophy dan fotosintesis. Beberapa proses metabolisme ini bersifat spesifik prokariota, sementara yang lain ditemukan pada prokariota dan eukariota.
Metabolisme dalam beberapa variasi trofik yang ditemukan pada prokariota. Ini adalah penggunaan senyawa organik selain glukosa sebagai sumber karbon dan energi, fermentasi anaerob, proses pernapasan anaerob, chemolithotrophy dan fotosintesis. Beberapa proses metabolisme ini bersifat spesifik prokariota, sementara yang lain ditemukan pada prokariota dan eukariota.
Prokariota hanya mengekspresikan sebagian gen mereka pada waktu tertentu, seperti halnya eukariota. Ini memungkinkan mereka untuk tumbuh dengan cara yang paling efisien dalam kondisi apa pun. Metabolisme diatur tidak hanya melalui kontrol ekspresi gen tetapi juga dengan mengendalikan aktivitas enzim. Mekanisme pengaturan ini dibahas. Akhirnya, kelangsungan hidup organisme prokariotik dalam kondisi kelaparan dibahas dalam hal bahan penyimpanan dan struktur sel yang beristirahat.
0 comments:
Posting Komentar