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• Gustavo Rodriguez Espinoza

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Dr. Carlos A. Azañero Díaz Biólogo - Microbiólogo Dpto. Biología Microbiología y Biotecnología Facultad de Ciencias Universidad Nacional del Santa

“Las células vivas son los motores químicos de auto-regulación de productos químicos, ajustado para funcionar sobre el principio de máxima economía”

Fuentes de energías para los microorganismos

Productos de desecho

Nutrientes

Energía para Energía

Anabolismo

Componentes celulares

el movimiento, transporte de nutrientes,etc

para el desarrollo

Catabolismo

Fuente de energía

TIPOS DE REACCIONES METABÓLICAS

Reacciones energéticas Reacciones de biosíntesis Reacciones de polimerización Reacciones de ensamblaje

REACCIONES ENERGÉTICAS: FASES  Digestión extracelular  Paso a través de la envuelta:  Difusión simple  Difusión facilitada  Transporte activo  Degradación y obtención de energía

Energía La transformación de la energía, generación de ATP, puede ser mediante 3 vías principales: 1. La respiración, que tiene lugar en presencia de O2 y da como resultado CO2 y H2O, es un proceso de oxidación. 2. La fermentación: en condiciones sin oxigeno. 3. La fotosíntesis: que obtiene la energía por absorción de luz visible a través de la clorofila.

El ciclo de energía de las células

Estructura del ATP y ADP

COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

 Compuestos ricos en energía :  

  

Adenosina trifosfato ( ATP ) Guanosina trifosfato ( GTP ) Acetil fosfato Ácido 1,3-difosfoglicérido Ácido fosfoenolpirúvico ( PEP )

Relación entre ΔG0’ y reacciones de equilibrio

Catálisis y ENZIMAS

Reacciones de oxido-reducción y transportadores de electrones

Flujo de energía en el metabolismo

Los procesos por los cuales los microorganismos obtienen su energía son:  FOTOSÍNTESIS  QUIMIOSÍNTESIS  RESPIRACIÓN  Aeróbica  Anaeróbica  Fermentación

REACCIONES ENERGÉTICAS  Fermentación:  Aceptor final de e- compuesto orgánico  1 glucosa/2 ATP

 Respiración:  Aceptor final de e- compuesto inorgánico  1 glucosa/38 ATP

RESPIRACIÓN: DESASIMILACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y LIBERACIÓN DE ENERGÍA

RESPIRACIÓN: Proceso por el cual la célula microbiana libera la energía almacenada en los alimentos. • Este proceso ocurre en las mitocondrias en la mayoría de las células eucariontes o en la membrana celular de las células procariotes.

Tipos de respiración  Respiración anaerobia (Fermentación).  Respiración aerobia.

RESPIRACIONES ANAEROBIAS  El oxígeno gaseoso no interviene.

 El aceptor de electrones es un compuesto distinto al oxígeno.

 Cuando el aceptor es un compuesto como orgánico se denomina fermentación

 Cuando es inorgánico respiración anaerobia

“La respiración sin oxígeno, está restringida en gran parte a los saprófogos (bacterias, levaduras, mohos, protozoos)”

FERMENTACIÓN

Respiración anaerobia

 En algunas bacterias, al final de la cadena de transporte electrónico, puede existir un aceptor diferente del oxígeno (respiración anaerobia). Los aceptores y sus respectivos productos reducidos (A  AH2) son:      

NO3--  N2 SO42-  SH2 fumarato  succinato CO2  CH4 Fe3+  Fe2+ Con estos aceptores se obtiene menos energía que con el oxígeno, porque la pareja O2/H2O es más oxidante que las otras.

 El uso de nitratos, sulfatos y CO2 como aceptores finales de electrones y no como material a incorporar al metabolismo plástico se denomina metabolismo desasimilativo.

 El producto reducido se excreta al ambiente de la bacteria.

RESPIRACIÓN AEROBIA C6H12O6 + 6 O2  Enzimas

6CO2 +6 H2O+Energía (38 ATP)

G = -686 Kcal

El ciclo del acido tricarboxilico

Transporte de electrones y fosforilación oxidativa

La FMP y formación de ATP

A partir la glicólisis pueden darse la respiración aerobia o la anaerobia.

 Rendimiento total en ATP por molécula de glucosa

Alternativas catabólicas

Catabolismo de carbohidratos

Tipo de bacteria

Producción Catalasa Aerobio Anaerobio SOD

Crecimiento

Vía metabólica

Aerobia estricta

+

-

+

Respiración

Anaerobia estricta

-

+

-

Fermentación

Facultativo

+

+

+

Respiración/ Fermentación

Indiferente/ Aerotolerante

+

+

+

Fermentación

Microaerófilo

(+)

+

(+)

Fermentación

BIOSÍNTESIS (Anabolismo)

REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN Y ENSAMBLAJE  Formación de macromoléculas: ADN, ARN, proteínas, peptidoglicano, fosfolípidos, LPS...  Formación de las distintas estructuras celulares

REACCIONES DE BIOSÍNTESIS  Formación de elementos estructurales:  Ácidos grasos  Azúcares  Aminoácidos  Nucleótidos

Intermediarios de bajo peso molecular

Ribosa carbamil fosfato

Unidades estructurales

Mono nucleóticos

Macromoléculas (Alto peso molecular)

Ácidos Nucléicos

Asociaciones supra moleculares

Organelas

Cetoácidos

Fosfopiruvato, Malato

Acetato, Malonato

Aminoácidos

Azúcares sencillos

Ácidos grasos, Glicerina

Proteínas

Poli sacáridos

Lípidos

Complejos enzimáticos, Ribosomas, Sistemas contráctiles

Núcleo, mitocondria, cloroplasto, etc.

Síntesis de peptidoglucano

RELACIÓN ENTRE LAS TRANSFORMACIONES CATABÓLICAS Y ANABÓLICAS

Lípidos

Proteínas

Polisacáridos

FASE I Hexosas Pentosas

Acidos grasos Glicerina

Aminoácidos

Gliceraldehido 3-fosfato

FASE II

Fosfoenolpirúvato Á.Pirúvico

Acetil CoA

Acido Cítrico

A. Oxaloacético

Acido Isocítrico

Acido Málico

Ciclo de los ácidos tricarboxílicos

Acido

- cetoglutárico

Acido Fumárico

FASE III Succinil CoA

Acido Succínico

CO2

IDENTIFICACIÓN BACTERIANA

Características Culturales (presencia de pigmentos, olor, forma y tamaño de la colonia)