fisiología y metabolismo microbiano

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. ALTAMIRANO

MATERIAMICROBIOLOGÍA

ALUMNO ☻ MARCO ANTONIO

SEVERIANO OLEA

FACILITADORAERIKA OROPEZA

BRUNO

lll Semestre Ing. Agronomía 09 De Diciembre Del 2013

TEMAUNIDAD 4

FISIOLIGIA Y METABOLISMO MICROBIANO

UNIDAD IV

FISIOLOGIA Y METABOLISMO

MICROBIANO

4.1 Estructura y Función Celular

• La célula son la unidad estructural y funcional de todo organismo vivo

FLAGELO

MEMBRANA Y PARED

RETICULO Y GOLGI NÚCLEO

MITOCONDRIACITOESQUELETO

VIRUS

4.2 Metabolismo Central• El metabolismo central

se encarga de procesar azúcares y convertirlas en compuestos que luego son dirigidos al resto del metabolismo y a todas las funciones celulares

• Se compone de la glúcolisis, el ciclo de Krebs y proceso terminal respiratorio

4.1.1 Glicolisis

• Es la primera fase de la degradación de un combustible ce lular ordinario como la glucosa

• La glucólisis siendo globalmente un proceso oxidativo, no hay interven ción de oxígeno molecular

• Consiste de nueve reacciones enzimáticas que producen dos moléculas de piruvato y dos equivalentes reducidos de NADH, los que, al introducirse en la cadena respiratoria, producirán cuatro moléculas de ATP

Es la primera parte delmetabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma En esta fase, por cada molécula de glucosa se forman 2 ATP y 2 NADH.

4.1.2 Ciclo de Krebs• Es una vía metabólica presente en todas las células

aerobias

Reacción 1: condensación del oxalacetato con la acetil CoA

REACCIONES Reacción 2: isomerización del citrato a isocitrato

Reacción 3: oxidación y decarboxilación del isocitrato

Reacción 4: el --cetoglutarato se transforma en succinil-CoA

REGULACIÓN

Reacción 5: la succinil-CoA rinde succinato y GTP

Reacción 7: el fumarato se hidrata y genera malato

Reacción 6: el succinato se transforma en fumarato

Reacción 8: el malato se oxida a oxalacetato

BibliografíaBioquímica, Mathews y van Holde, Editorial McGraw Hill – Interamericana, 1999.

4.1.3 Cadena Transportadora de Electrones

• Es una serie de transportadores de electrones

• Se encuentran en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales

• Crea un gradiente electroquímico que se utiliza para la síntesis de ATP

ReaccionesÓxido-reducción (redox) y la luz solar (fotosíntesis)Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre de quimioautótrofosLos que utilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautótrofos

4.1.4 Fosfoliración Oxidativa

• Es el proceso por el que se forma ATP como resultado de la transferencia de electrones desde NADH o del FAD al a través de una serie de transportadora de electrones

• Genera 26 moléculas de ATP • En los organismos aeróbicos, es la principal

fuente de ATP

• El flujo de electrones desde el NADH o el FAHD2 al 02 a través de los complejos proteicos localizados en la membrana interna mitocondrial, provoca el bombeo de protones hacia el exterior de la matriz mitocondrial

4.1.5 Metabolitos Primarios

• Conceptos• Son muy abundantes

en la naturaleza• Son indispensables

para el desarrollo fisiológico de la planta

• Son de fácil extracción y su explotación es relativamente barata

• Conducen a la síntesis de los metabolitos secundarios

• Son productos del metabolismo general

• Ampliamente distribuidos en plantas y microorganismos

• Indispensables para la vida

• Son Aminoácidos de proteínas, monosacáridos, lípidos, ácidos derivados del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, glúcosidos, etc.

4.1.6 Metabolitos Secundarios

• No tienen un papel definido en los procesos de respiración, asimilación, transporte

• Son productos del metabolismo especial

• Biosintetizados a partir del metabolismo primario

• Distribución restringida a ciertas plantas, microorganismos

• Distribución taxonómica restringida (a veces característico de un género dado o de una especie)

• No indispensables para la vida

• Son Alcaloides, terpenos, flavonoides, esteroides, cumarinas, etc.

4.3 Nutrición Microbiana

• Como se alimentan los microorganismos?

•Compuestos elementales

• Moléculas pequeñas

• Escisión de complejos moleculares por exoenzimas

• Fuentes de energía• – fotótrofos - utilizan luz

• – quimiótrofos - utilizan compuestos• orgánicos: organótrofos

• inorgánicos: litótrofos

Fuentes de carbono– autótrofos - CO2

– heterótrofos - compuestos orgánicos– Metilótrofos – Compuestos de un carbono

(metanol, metilaminas)

Tipo nutricional Fuente de energía

Fuente decarbono

Fuente de electrones

Ejemplos

Foto autótrofoslitotrofos

Luz CO2 Inorgánicos(H2O oH2S)

Cyanobacteria,algunasbacterias purpuras yverdes

Foto heterotróficosfotoorganotrotofos

Luz Compuestosorgánicos

Compuestosorgánicos

Algunas bacteriaspurpuras y verdes

Quimio autótrofosLitotrofos

S. químicas(H2, NH3,H2S)

CO2 Compuestos inorgánicos

Bacterias y arqueas

Quimio heterótrofosorganotrofos

Compuestosorgánicos

Compuestosorgánicos

Compuestosorgánicos

La mayoría debacterias, algunasarqueas

4.3.1 Macronutrientes y Micronutrientes

MICRONUTRIENTESAunque requeridos en cantidades muy pequeñas

MACRONUTRIENTESEl carbono es el mayor constituyente de la célula bacteriana, por lo tanto no llama la atenciónque requiera más carbono que cualquier otro nutriente

El nitrógeno que representaentre el 12 y el 15% del peso seco

El fósforo es usado para la síntesis de ácidos nucleicos y de fosfolípidos.

• 1- Macronutrientes• H K• O Mg• C Na• N 95% Ca• S Fe• P• 2- Micronutrientes (elementos traza)• Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W

MACRONUTRIENTES

Fuente decarbono

- CO2- Compuestosorgánicos

Carbohidratos, azúcares,proteínas, aminoácidos,lípidos, ácidos grasos,glicerol

Fuente denitrógeno

- Inorgánica- Orgánica

NH4, NO3, N2

Proteínas, peptonas, aa,bases púricas ypirimídicas, urea

Fuente defósforo

- Inorgánica- Orgánica

FosfatosEsteres del ácidofosfórico

Fuente deazufre

- Inorgánica- Orgánica

Sulfuros y sulfatosAminoácidos sulfurados,vitaminas

4.3.2 TemperaturaLos microorganismos se encuentran en casi todos los ambientes, incluso ambientes muy extremos

Psicrófilos - rango: < 0-20°C, óptimo < 15oC– organismos marinos, algas: Chlamydomonas nivalis (nieve rosada), bacterias: Pseudomonas, Flavobacterium– membrana contiene alto % de ácidos grasos insaturados• Psicrótrofos o Sicrófilos facultativos- rango: 0-35°C, óptimo 20-30oC– Pseudomonas - crecen en el refrigerador

• Mesófilos - rango: 15-45° C, óptimo: 30-40°C – la mayoría de los microorganismos (del suelo, aguas, patógenos)• Termófilos - rango: 40-70°C, óptimo de 55-65oC – membrana contiene alto % de ácidos grasos saturados – enzimas estables al calor – Bacillus stearothermophilus, organismos de compostaje• Hipertermófilos - rango: 80-113°C, óptimo > 90oC – Pyrococcus, Pyrodictium (aguas termales)

•Psicrófilos: microorganismos capaces de crecer a bajas temperaturas.

• sicrófilos obligados• sicrófilos facultativos

•Termófilos: microorganismos capaces de crecer a temperaturas superiores a 45ºC. En la naturaleza hay pocos ambientes con temperaturas tan elevadas

chorros de vapor compostajesuelos sometidos asolarización

manantialescalientes

4.3.3 Humedad

• El agua influye en el desarrollo de microorganismos, puesto que necesitan del agua para crecer y multiplicarse

• Este factor extrínseco afecta el crecimiento microbiano y puede ser influenciado por la temperatura

• Las bacterias requieren una humedad mayor que levaduras y hongos

• La humedad relativa óptima para las bacterias es de 92% o superior

• Las levaduras prefieren valores de 90% o superior

• Los hongos prosperan si la humedad relativa está entre 85% y 90%

Clasificación de los microorganismos según sucapacidad para crecer en ambientes con distinta

actividad de agua

• Halófilos: crecen en ambientes salinos• Osmófilos: crecen en ambientes con alta concentración de azúcar• Xerófilos: crecen en ambientes muy secos

4.3.4 Requerimientos de Oxigeno

• Las exigencias de oxigeno de una bacteria en particular reflejan en parte el tipo de metabolismo productor de energía

• Clasificación de los microorganismos según el efecto del oxígeno:

• Aerobios obligados o estrictos: requieren oxígeno (21% o más)

• Ej. Bacillus, hongos, etc.• Microaerofílicos: lo requieren pero a niveles

menores que el atmosférico (5-10%)• Ej. Azospirillum

• Anaerobios facultativos: no requieren oxígeno, pero el desarrollo es mejor con oxígeno.

• Ej. Levaduras, E. coli• Aerotolerantes: no son sensibles al oxígeno

(crecen en ausencia o presencia de oxígeno).• Ej. Enterococcus faecalis, Sreptococcus spp.

• Obligados o estrictos: no toleran el oxígeno, muere en su presencia

• Ej. Methanobacterium, Clostridium

4.3.5 PH

• Cada microorganismo tiene un rango de pH en cual puede crecer y un pH óptimo bien definido

• Como los microorganismos al multiplicarse y realizar sus funciones metabólicas, suelen modificar el pH del medio, éste puede prepararse con amortiguadores de pH (buffer), los cuales mantiene el pH relativamente constante.

Clasificación de los microorganismos según

su pH óptimo

• Neutrófilo: pH óptimo 7 - Ej.: bacterias patógenas humanas.

• Acidófilo: pH óptimo < 7 - Ej.: muchas de las archeobacterias y hongos.

• Basófilo: pH óptimo > 7 - Suelos y aguas ricas en carbonatos

4.3.6 Presión Osmótica

• La concentración de solutos con actividad osmótica dentro de la célula bacteriana es superior a la concentración exterior

• La mayor parte de las bacterias tienen una tolerancia osmótica importante lo que les permite soportar grandes cambios de la Osmolaridad

4.3.7 Luz

• Los microorganismos poseen unos pigmentos que los protegen de la radiación y ayuda a prevenir el daño del ADN

• También poseen sistemas enzimáticos que pueden reparar algunos tipos de daños del ADN