Transcript Teórico 2 y 3

METABOLISMO MICROBIANO
TEMARIO
Clasificación
Metabolismo Quimio-órgano-heterótrofo (QOH). Vías oxidativas de la
glucosa. Tipos de metabolismo QOH: respiración aeróbica y
anaeróbica, fermentación y oxidación incompleta.
Metabolismo Quimio-lito-autótrofo (QLA). Nitrificación. Sulfatación.
Oxidación del H2
Metabolismo Foto-lito-autótrofo (FLA). Fotosíntesis oxigénica y
anoxigénica.
Eficiencia de obtención de energía:
a)
b)
diferencia de potencial entre pares redox.
cantidad de reacciones intermedias.
CLASIFICACIÓN METABÓLICA
QUIMIO
ORGANO
FOTO
LITO
HETEROTROFO
AUTOTROFO
1) Fuente de energía: (química o luz)
2) Compuesto que se oxida (orgánico o
inorgánico)
3) Fuente de C celular (orgánico o
inorgánico)
QUIMIO-ÓRGANO-HETERÓTROFOS (QOH)
Tipos metabólicos QOH
a) Respiración aeróbica
b) Fermentación
c) Respiración anaeróbica
d) Oxidación incompleta
VIAS OXIDATIVAS DE LA GLUCOSA
GLUCÓLISIS
ATP
Glucosa
G6P
2 NADH
2 G3P
Producción
ATP
2 DPG
F6P
2 ATP
FDP
2 ATP
2 NADH
2 ATP
2 PG
2 PEP
2 Piruvato
VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
G6P
NADPH
Fosfogluconato
CO2
NADPH
Producción
Ribulosa5P
2 NADPH
Xilulosa 5P
Sedoheptulosa7P
Xilulosa 5P
G3P
Eritrosa4P
F6P
Ribosa5P
G3P
F6P
VÍA ENTNER-DOUDOROFF
Glucosa
ATP
G6P
NADPH
Fosfogluconato
Producción
1 ATP
H2O
1 NADH
2 ceto 3 desoxi 6 gluconato
1 NADPH
Piruvato
G3P
NADH
ATP
Glucólisis
ATP
Piruvato
A) RESPIRACIÓN AERÓBICA
Piruvato
Glucosa
CoA
NADH
CO2
AcetilCoA
2 NADH
OAA
NADH
2 ATP
Citrato
Malato
Isocitrato
2 Piruvatos
NADH
Fumarato
CO2
α-cetoglutarato
FADH2
Succinato
GTP
NADH
Succinil-CoA
CO2
4 H+
2 H+
4 H+
E
C
A
D
F0
F
G
B
NADH
NAD+
FADH2
O2
F1
H2O
FAD
REFERENCIAS
A. NADH deshidrogenasa
B. Succinato deshidrogenasa
C. Ubiquinona
D. Citocromo reductasa
E. Citocromo c
F. Citocromo oxidasa
G. ATP sintasa
ADP + Pi
ATP
Balance energético de la oxidación de un mol de glucosa
en condiciones aeróbicas
Glucosa
2 Piruvato
2 AcetilCoA
2 Piruvato
2 NADH
2 ATP
2 AcetilCoA
2 NADH
Ciclo de Krebs
6 NADH
2 FADH2
2 ATP
10 NADH
2 FADH2
30 ATP
4 ATP
CR y fosforilación oxidativa
2 CO2
38 ATP
4 CO2
B) FERMENTACIONES
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
ORGANISMOS: Levaduras: Hongos unicelulares, aeróbicos facultativos.
Bacterias: (Zymomonas).
PRODUCTOS: Etanol, CO2, 2 ATP
VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: Glucólisis (levaduras), Entner-Doudoroff
(bacterias).
SUSTRATOS: azúcares simples.
IMPORTANCIA: industria alimenticia (pan, cerveza, vino).
Levaduras
Glucosa
2 Piruvato
Glucólisis
Glucosa
2 Piruvatos
2 NAD+
2 NADH
CO2
Bacterias
Vía Entner-Doudoroff
Glucosa
2 Piruvatos
2 Etanol
2 Acetaldehido
FERMENTACIÓN LÁCTICA
ORGANISMOS: Lactobacilaceas: Gram +, sin esporas, inmóviles, anaeróbicas o
microaerófilas.
PRODUCTOS: Homofermentativas: ácido láctico.
Heterofermentativas: ac. láctico, CO2,, etanol y acético.
VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA :
Glucólisis (homofermentativas).
Vía de las PP (heterofermentativas).
SUSTRATOS: azúcares simples.
IMPORTANCIA: industria alimenticia (lácteos, encurtidos), silos.
Glucosa
2 NAD+
Lactato
2 NADH
Piruvato
Homofermentativa
2 NAD+
2 NADH 2 ADP 2 ATP
Glucosa
Ganancia neta
2 NADH 2 NAD+
2 Piruvato
2 ATP
2 Lactato
2 Lactatos
Glucosa
ATP
ADP
G6P
2 NADP+
Fase oxidativa de las PP
2 NADPH
CO2
Ganancia neta
Ribulosa5P
1 ATP
Xilulosa5P
Heterofermentativa
2 NADPH
G3P
Acetil P
NADH
NAD +
NAD +
NADH
2 ADP
1 Lactato
1 Etanol
Acetaldehido
2 ATP
NADH
Piruvato
NAD
NADH
Etanol
NAD +
Lactato
+
1 CO2
FERMENTACIÓN PROPIÓNICA
ORGANISMOS: Propionibacterias: Gram +, sin esporas y
anaeróbicas.
PRODUCTOS: Ácido propiónico.
VÍA DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: GLUCÓLISIS.
SUSTRATOS: Azúcares simples.
IMPORTANCIA: metabolismo ruminal.
Almidón
G1P
G6P
Succinato
Fumarato
Succinil CoA
MetilmalonilCoA
Glucólisis
Malato
PropionilCoA
Piruvato
Oxalacetato
Propionato
FERMENTACIÓN ÁCIDO MIXTA (fórmica)
ORGANISMOS: Enterobacterias: Gram -, bacilos flagelados, aeróbicos facultativos,
sin esporas, habitan intestino.
(Aerobacter)
NADH
CO2
Acetoina
2 ATP
Glucosa
Butanodiol
Piruvato
2 NADH
AcetilCoA
Ácido
Fórmico
NADH
ATP
H2
CO2
Acetato
Etanol
FERMENTACIÓN ÁCIDO MIXTA (fórmica)
PRODUCTOS: Ac. Acético, Fórmico, Etanol, CO2, H2, Butanodiol (gen. Aerobacter).
VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: Glucólisis.
SUSTRATOS: azúcares simples.
IMPORTANCIA: indicadores de contaminación cloacal, enfermedades de plantas
(Erwinia) y animales (tifus, gastroenteritis, neumonía, etc.).
FERMENTACIÓN BUTIRICA
ORGANISMOS: Clostridios: Gram +, esporulados, bacilos, anaeróbicos estrictos,
móviles.
PRODUCTOS: Varios ácidos (siempre butírico), varios alcoholes (siempre
butanol), CO2, H2.
VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA : Glucólisis.
SUSTRATOS: azúcares simples y compuestos polimerizados (almidón, proteínas,
celulosa).
IMPORTANCIA: enfermedades de animales
Gangrena gaseosa (carbunclo sintomático y edema maligno)
Enterotoxemias (riñon pulposo en ovinos y hepatitis necrótica
infecciosa)
Enfermedades neurotópicas (tétano y botulismo)
Glucosa
NADH
ATP
Piruvato
NADH
CO2
H2
ATP
ADP
AcetilCoA
Acetato
Acetaldehido
2 H+
Acetoacetato
Etanol
AcetoacetilCoA
2
CO2
H+
2 H+
2 H+
ADP
Acetona
ButirilCoA
2 H+
2 H+
Isopropanol
2 H+
Butanol
ATP
Butirato
Fermentación
ácido mixta
Aerobacter
C) RESPIRACIÓN ANAERÓBICA
 VÍAS OXIDATIVAS DE LA GLUCOSA:
Glucólisis
Vía de las pentosas fosfato
Vía Entner-Doudoroff
 CICLO DE KREBS.
 CADENA RESPIRATORIA.
ACEPTOR DE H+: COMPUESTOS INORGÁNICOS: SO4 = y NO3 –
PRODUCTOS: SH2, N2 , N2O.
BALANCE ENERGÉTICO: ~ 34 ATP
Denitrificación
ACEPTOR DE e-: NO2-, NO3MICROORGANISMOS: Anaeróbicos facultativos
(Pseudomonas: bacilos Gram -, flagelación polar. Bacillus: bacilos Gram +, con
flagelación peritrica, con esporas).
PRODUCTOS: N2, y óxidos de nitrógeno (NO, N2O)
IMPORTANCIA: pérdidas de N del suelo y del agua.
Desulfatación
ACEPTOR DE e- : SO4=.
MICROORGANISMOS: anaeróbicos estrictos.
(Desulfovibrio: vibrio. Desulfotomaculum: bacilo Gram + esporulado,
flagelado).
PRODUCTO: H2S
IMPORTANCIA: pérdidas de S del suelo y del agua.
D) OXIDACIONES INCOMPLETAS:
Organismos con respiración aeróbica completa
Exceso de alimento
metabolismo de superávit
ácidos orgánicos
PRODUCTOS: ÁCIDOS ORGÁNICOS (Ciclo de Krebs) y CO2
BALANCE ENERGÉTICO: DEPENDE DEL PRODUCTO.
OXIDACIONES INCOMPLETAS
QUIMIO-LITO-AUTÓTROFOS (oxidaciones inorgánicas)
 CADENA RESPIRATORIA.
 CARBONO CELULAR: FIJA CO2 (ciclo de Calvin).
Nitrificación
Proceso Aeróbico
Nitrosomonas
NH4+
+
O2
NO2-
+
H2O
O2
NO3-
+
H2O
Nitrobacter
NO2-
+
SH2
So
S2O3
SO4-2
(Tiobacterias)
Sulfatación
SH2
+
O2
SO4-2
+
H2O
SH2
+
NO3-
SO4-2
+
N2
Aeróbico
o
anaeróbico
Oxidación del H2
H2
H2
+
+
O2
CO2
H2 O
CH4
Hidrogenomonas
Metanomonas
Aeróbico
o
anaeróbico
FOTO-LITO-AUTÓTROFOS
• FOTOSÍNTESIS CÍCLICA O ANOXIGÉNICA
SISTEMA: I (cíclico).
PODER REDUCTOR: SH2 S0 S2O3.
BACTERIAS FOTÓTROFAS
(Gram negativas, anaeróbicas, flagelación polar).
• Tiorrodaceas o púrpuras del S (carotenos).
• Clorobiaceas o verdes del S (bacterioclorofila).
2 H+
H+
Citosol
4 H+
Membrana
plasmática
2 H+
4 H+
Espacio
periplasmático
Citocromo
Centro de reacción P870
ATP sintasa
Citocromo bc1
• FOTOSÍNTESIS ACÍCLICA U OXIGÉNICA
SISTEMA: II (no ciclico).
PODER REDUCTOR: H2O (fotólisis del agua).
Cianobacterias: clorofila y ficocianina.
Algas: clorofila y carotenos.
CARBONO CELULAR: FIJA CO2 (Ciclo de Calvin).
2 H+
Plastoquinona
H+
Estroma
Membrana
tilacoide
2 H+
2 H+
Plastocianina
Lumen
Clorofila
P680
Fotosistema II o
P680
Clorofila
P700
Citocromo bf
Fotosistema I o
P700
ATP sintasa