Transcript Bacterias rojas

Metabolismo
Bibliografía:
 Brock. Cap 5. Nutrición, cultivo y metabolismo microbiano.
 Brock. Cap 17. Diversidad Metabólica.
“Minds are like parachutes.
They only function when they
Estructura de la clase
Metabolismo de los microorganismos fototrofos:
- fuente de E: luz
- fotosíntesis oxigénica: cianobacterias
- fotosíntesis anoxigénica:
bacterias verdes del S y no del S
bacterias rojas
heliobacterias
- almacenamiento de E
- fuentes de Carbono: autótrofos y heterótrofos
- Autotrofos:
obtención de poder reductor
formas de fijación de CO2
Fotótrofos
 Utilizan la luz como fuente de Energía.
 Se crea fuerza motriz para síntesis de ATP.
 La mayoría utiliza CO2 como fuente de Carbono (fotoautótrofos).
Fotoautótrofos, fijan CO2 con la energía solar.
Fotoheterótrofos, toman el C de compuestos orgánicos (raro).
Fototrofos realizan fotosíntesis: conversión de energía luminosa en energía química.
Pigmentos principales
La capacidad de captar la energía luminosa depende de los pigmentos.
Pigmentos principales:
- clorofilas : en fotótrofos oxigénicos (Cianobacterias, algas y plantas).
- bacterioclorofilas: en fotótrofos anoxigénicos (otras bacterias).
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Clorofila a y
Bacterioclorofila a
= centro de reacción
Existe gran diversidad de clorofilas y bacterioclorofilas que varían en el
espectro de absorción. Ej. La clorofila a transmite verde, absorbe rojo y azul.
Clorofilas a, b, c, d.
Bacterioclorofilas a, b, c, d, e, g.
•Sólo la luz absorbida es útil para la conservación de E.
Pigmentos accesorios
 La diversidad de pigmentos primarios y accesorios tienen importancia
ecológica.
- Carotenoides: pigmento accesorio (en todos los fotótrofos).
• Funcionan generalmente como pigmentos fotoprotectores
• También como antena
- Ficobiliproteínas: pigmentos accesorios asociados a las membranas
formando ficobilisomas (en cianobacterias y algunas algas):
Ficoeritrina: color rojo
Ficocianina: color verde-azulado
Aloficocianina: verde-azulado
ficoeritrina
Ficobilisomas
ficocianina
Ficobilisoma: agregados de
ficobiliproteinsas unidos a la
membrana fotosintética.
Cianobacterias pueden vivir a bajas intensidades
de luz. Adaptación cromática.
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Membranas fotosintéticas
• Membranas que alojan a los pigmentos principales y accesorios.
• Origen y caracteríticas de las membranas fotosintéticas varían en diversos linajes.
• Tipos de membranas fotosínteticas:
- invaginación de membrana citoplasmática (e.g. bacterias rojas)
- en membrana citoplasmática (e.g. heliobacterias)
- clorosomas (e.g. bacterias verdes del S)
- membranas de tilacoides (e.g. cianobacterias).
- cloroplastos (e.g. algas).
Clorosoma
(Bchl c, d, e en interior)
Bacteria roja: invaginaciones
forman vesículas
Bacteria roja: invaginaciones
forman lamelas
Clorosoma:
 Estructura en forma de saco unida al interior de la membrana plasmática.
 Contiene bacterioclorofilas c, d o e en hileras y no unidas a proteínas.
 Esta antena transfiere la energía de la luz al centro de reacción en la
membrana plasmática.
 Gran eficiencia de absorción, gran utilidad a bajas intensidades.
• Las bacterias verdes del S
pueden vivir en las capas
fóticas más profundas de
lagos y mares.
Ejemplo: Chloroflexus (b. verde no
del S), Chlorobium (b. verde del S)
Fotosíntesis oxigénica
Ocurre en cianobacterias y eucariotas fototrofos
Reacciones químicas de fotoautótrofos oxigénicos:
Fase- dependiente de la luz:
• E de la luz se conserva como E química (ATP), mediante el transporte de e- y
fuerza protón motriz.
• Se forma poder reductor (NADH, NADPH) a partir de donantes de e-: H2O.
• Fotosíntesis oxigénica: usa H2O como donador de e- y produce O2.
Fase oscura o independiente de la luz:
• E química (ATP) se usa para reducir el CO2 a compuestos orgánicos
(autótrofos). Los e- para esta reducción proceden del NADH o NADPH.
• Fijación de CO2 por el Ciclo de Calvin
• Mayoría autotróficas, algunas heterótrofas.
Fotosíntesis oxigénica
Al absorber luz, se convierte
en gran reductor
Fotofosforilación no cíclica:
Cadena transportadora de e,
gradiente de protones y
síntesis de ATP.
Chl a es un gran oxidante >O2
NADH + ATP ----- fijación de CO2
 Cadena transportadora de e- en membrana fotosintética
Ciclo de
Calvin
Video: fosforilación no-cíclica
Fijación autotrófica de CO2:
Asimilación de C
Ciclo de Calvin: Rubisco comienza la reducción del CO2.
carboxilacion
fosforilacion
Mymicrobiologyplace.com: video Ciclo Calvin
Reduccion +
fosforilacion
En la fotosíntesis oxigénica, se necesita luz para:
- conservación de la energía
- para obtener poder reductor.
Fotosíntesis oxigénica
Al absorber luz, se convierte
en gran reductor
Fotofosforilación cíclica:
Cadena transportadora de e,
gradiente de protones y
síntesis de ATP.
NO
NADH + ATP ----- fijación de CO2
Chl a es un gran oxidante >O2
Video: fosforilación cíclica
Fotosíntesis anoxigénica
Reacciones químicas de fotoautótrofos anoxigénicos:
Fase luminosa:
• E de la luz se conserva como E química (ATP), mediante el transporte de e- y
fuerza protón motriz.
• Se forma poder reductor (NADH, NADPH) a partir de donantes de e-:
S reducido (H2S, So, S2O3=), H2.
• Fotosíntesis anoxigénica: no hay producción de O2.
Fase oscura:
• E química (ATP) se usa para reducir el CO2 a compuestos orgánicos
(autótrofos). Los e- para esta reducción proceden del NADH o NADPH.
• Fijación del CO2 mediante:
 Ciclo de Calvin
 Ciclo inverso del ácido cítrico
 Ciclo del hidroxipropionato
Fotosíntesis anoxigénica
Ocurre en:
clorosoma
 bacterias rojas,
 bacterias verdes del S
 bacterias verdes no del S,
 heliobacterias
Bacteria verde del S: Chlorobium
Bacteria roja:
Chromatium
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Bacteria verde no del S: Chloroflexus
Bacterias rojas
Conservación de la Energía:
• Luz excita moléculas de bacterioclorofila a y lo
convierte en fuerte donador de e-.
• La bacterioclorofila reduce una
bacteriofeofitina a, y continúa por la cadena
transportadora de e-: quinonas, proteínas de
Fe-S, citocromos.
• La síntesis de ATP ocurre por la fuerza
motriz de los H+.
• ATP es sintetizado por fotofosforilación
cíclica.
• En esta fotofosforilación cíclica no hay
consumo de e-.
Bacterias rojas
Muchas autótrofas, para fijar CO2 necesitan:
- ATP (de la fotofosforilación)
- Poder reductor
• Obtención de poder reductor
- Producción de NADH por flujo inverso de e-.
- Donantes de e-: varios compuestos reducidos.
• Fijación de CO2 por Ciclo de Calvin.
 Bacterias rojas del S, usan H2S como
donante y acumula cristales de S0 dentro de la
célula
B. rojas no del S son fotoheterótrofas.
Bacterias verdes del S
Conservación de la Energía:
• Luz excita moléculas de bacterioclorofila a y lo
convierte en fuerte donador de e-. [más electronegativo
que las B. rojas]
• La bacterioclorofila reduce una clorofila a, y continúa
por la cadena transportadora de e-: proteína de FeS,
quinonas, proteínas de Fe-S, citocromos.
• La síntesis de ATP ocurre por la fuerza motriz de los
H+.
• ATP es sintetizado por fotofosforilación cíclica.
• Para la fijación de CO2, el poder reductor proviene de
una ferrodoxina reducida.
• El dado de e- puede provenir del H2S.
• Glóbulos de S0 se forman fuera de la célula.
En las bacterias verdes, se necesita luz para:
- conservación de la energía
- para obtener poder reductor.
H2S
Bacterias verdes del S
 Fijación de CO2 por el Ciclo inverso del ácido cítrico:
Chlorobium.
• Dos Ferrodoxinas reducidas catalizan dos carboxilaciones
• Otras son fotoheterótrofas.
Bacterias verdes no del S
 Fijación de CO2 por el Ciclo del hidroxipropionato:
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Chloroflexus
• Algunas pueden actuar como quimioorganotrofas
Preguntas:
Dibuje el metabolismo fotoautótrofo de una cianobacteria.
La tasa de crecimiento de la bacteria roja Rhodobacter es más alta cuando
crece fototróficamente en un medio con malato como fuente de C que si
crece con CO2. Por qué?
Imagine un ambiente donde podría vivir una bacteria fotótrofa?
Con cuál fin usan los quimilitotrofos los compuestos inorgánicos? Y algunos
fototrofos?