La célula es la unidad estructural, funcional y de origen de los sistemas vivos, puede constituir por si sola un individuo, o participar junto con otras células en la formación de organismos más complejos.

4.1 ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR

La microscopía electrónica es una herramienta muy importante en el estudio de la estructura celular. Su principal ventaja reside en que proporciona imágenes de diferentes estructuras celulares, en diferentes condiciones. A continuación, se resume en una tabla la estructura y función de los principales organelos celulares:

Se encarga de procesar azúcares y convertirlas en compuestos que luego son redirigidos al resto del metabolismo y, en última instancia, a todas las funciones celulares.

4.1 Metabolismo central

El metabolismo central se compone de la glucolisis, el ciclo de Kreps (o ciclo de ácidos tricarboxílicos, TCA) y proceso terminal respiratorio.

Es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.

4.1.1 Glicólisis

Vías del piruvato >Anaerobia Fermentación -Ocurre en el citosol *Hay dos clases Láctica y alcohólica > Aerobia Descaboxilación oxidativa -ocurre en la matriz mitocondrial *se forma Acetyl CoA

La glucólisis es la etapa inicial en la degradación de glucosa. Es la conversión de 1 glucosa a 2 piruvatos. Se efectúa en el citosol, parte acuosa del citoplasma de las células.

El ciclo de Krebs es una vía metabólica presente en todas las células aerobias, es decir, las que utilizan oxígeno como aceptor final de electrones en la respiración celular. En los organismos aerobios las rutas metabólicas responsables de la degradación de los glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos convergen en el ciclo de Krebs.

4.1.2 Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la mitocondria y en las procariotas se realiza en el citoplasma, especialmente en el citosol.

El acetil-CoA es el principal precursor del ciclo. El citrato se fusiona en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA con una molécula de oxaloacetato. El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2.

Es una serie de transportadores de electrones que se encuentra en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales, que median reacciones bioquímicas que producen adenosin trifosfato (ATP)

4.1.3 Cadena transportadora de electrones

Cadena transportadora de electrones

Estos electrones sufren una serie de transferencias entre compuestos que son portadores de electrones y que se encuentran en las crestas de las mitocondrias. La cadena de transporte de electrones produce 32 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que se degrada. La mayor parte del ATP que se forma durante la respiración celular se produce durante la etapa aeróbica. En la cadena de transporte de electrones, el aceptador final es el oxígeno.

La fosforilación oxidativa es una serie de eventos químicos que llevan a la síntesis de ATP: ADP + Pi síntesis del ATP fosforilación del ADP Se lleva a cabo en la membrana plasmática bacteriana, en la membrana interna mitocondrial y en los tilacoides de los cloroplastos.

4.1.4 Fosforilación oxidativa

Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas complejas, ubicadas en la membrana interna de las mitocondrias, que catalizan varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es el aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua.

Cada molécula de NADH contribuye suficientemente a generar la fuerza motriz de un protón que produzca 2,5 moléculas de ATP. Cada molécula de FADH2 produce 1,5 moléculas de ATP. Todas juntas, las 10 moléculas de NADH y las 2 FADH2 provenientes de la oxidación de la glucosa a formar 28 de las 36 moléculas totales de ATP transportadoras de energía.

Es una vía metabólica que utiliza la energía liberada por el catabolismo oxidativo de nutrientes para producir energía química en la forma de ATP(adenosin trifosfato).

4.1.4 FOSFORILACION OXIDATIVA

Durante la fosforilación oxidativa, los electrones son transferidos en una serie de donadores y receptores de electrones, organizados de acuerdo a su potencial de oxido-reducción.

Estas reacciones liberan energía, la cual es utilizada para producir ATP.

Son moléculas de bajo peso molecular, que intervienen, bien como productos finales o intermediarios, se producen en el curso de las reacciones anabólicas o catabólicas que tiene lugar durante las fases de crecimiento.

4.1.5 METABOLITOS PRIMARIOS

CARACTERISTICAS: Son necesarios para el crecimiento del m.o

que los produce. Se producen como productos únicos. Estos son producidos por todos los m.o

Productos de interés industrial: Alcoholes: etanol a.a: acido Glutamico, lisina, ornitina Ácidos orgánicos: acético, cítrico, gluconico Vitaminas: cianocobalamina (B12),

riboflavina (B2) Polioles: glicerol Nucleótidos: 5 guanilico, 5 inosínico

Son aquellos compuestos orgánicos sintetizados por el organismo que no tienen un rol directo en el crecimiento o reproducción del mismo. A diferencia de lo que sucede con los metabolitos primarios, la ausencia de algún metabolito secundario no le impide la supervivencia.

4.1.6 METABOLITOS SECUNDARIOS

Características: • Específicos de un grupo de organismos • No esenciales para el crecimiento • Dependiente de las condiciones de crecimiento • Específicos para cada especie

Pertenecen a este grupo: Los antibióticos Las toxinas Los alcaloides Las giberelinas

La nutrición es el proceso por el que los microorganismos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. •Dichas sustancias se denominan Nutrientes •Los nutrientes se requieren para: energía biosíntesis

4.3 NUTRICION MICROBIANA

Las células están compuestas de: 1. Macromoléculas: polisacáridos, lípidos,

ácidos nucleicos y proteínas. 2. Agua: Es el solvente ideal para los

organismos vivos debido a su polaridad y a su cohesión.

Se conocen como ‘micronutrientes a las’ a las sustancias que el organismo de los seres vivos necesitan en pequeñas dosis. Desempeñan importantes funciones catalizadoras en el metabolismo como cofactores enzimáticos, al formar parte de la estructura de numerosas enzimas (grupos prostéticos) o al acompañarlas (coenzimas).

4.3.1 MACRO Y MICRONUTRIENTES

Macronutrientes: En nutrición, los macronutrientes son aquellos nutrientes que suministran la mayor parte de la energía metabólica del organismo. Los principales son glúcidos, proteínas, y lípidos. Otros incluyen alcohol y ácidos orgánicos. Se diferencian de los micronutrientes ya que estos son necesarios en pequeñas cantidades para mantener la salud pero no para producir energía.

En la agricultura nos interesa saber cómo está compuesto ese suelo o ese sustrato en el que vamos a cultivar nuestras plantas. Macronutrientes • Nitrógeno (N) • Fósforo (P) • Potasio (K) • Calcio (Ca) • Magnesio (Mg) • Azufre (S) Micronutrientes• Hierro (Fe) • Zinc (Zn) • Manganeso (Mn) • Boro (B) • Cobre (Cu) • Molibdeno (Mo) • Cloro (Cl)

La Temperatura es la medida del calor A mayor cantidad de calor, mayor es la temperatura y a menor cantidad de calor, es menor la temperatura (frío) El termómetro es el instrumento empleado para medir la temperatura

4.3.2 TEMPERATURA

Existen diferentes tipos de termómetros, sin embargo todos funcionan de la misma manera. TERMOMETRO DIGITAL TERMOMETRO ORAL TERMOMETRO AMBIENTAL

Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin . 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a 273 ºC.

El aire contiene una cierta cantidad de vapor de agua y es a ese vapor y no a las gotitas, a la niebla o a la lluvia, a la que nos referimos cuando hablamos de humedad. Existen diversas maneras de expresar matemáticamente la humedad del aire y estas son: La humedad absoluta es el peso en gramos del

vapor de agua contenido en un metro cúbico de aire.

La relación de mezcla es el número de gramos de vapor de agua por cada gramo de aire seco.

La humedad específica mide el número de gramos de vapor de agua por cada gramo de aire húmedo.

4.3.3 HUMEDAD

Se utiliza el psicrómetro para medir la humedad instrumento que consta de dos termómetros: el seco que mide la temperatura real, y el húmedo o mojado, llamado así porque su depósito está rodeado por una muselina humedecida. El agua para evaporarse toma calor del termómetro mojado y esto hace que descienda su temperatura.

Otro instrumento es el higrógrafo, cuyo elemento sensible es un haz de cabellos desengrasados, de mujer joven, rubia, la longitud de los cuales varía sensiblemente con el grado de humedad.

En los organismos superiores, el oxígeno es un componente universal de las células y gran parte de este elemento lo proporciona el agua. Los organismos superiores y muchos microorganismos necesitan además oxígeno molecular, ya que dependen de la respiración aerobia como mecanismo generador de energía, donde el oxígeno actúa como oxidante terminal. A estos organismos que requieren oxígeno molecular se les denomina aerobios obligados.

4.3.4 REQUERIMIENTO DE OXIGENO

Otros microorganismos, obtienen energía por la vía fermentativa o por respiración anaerobia, que no implica la necesidad de oxígeno como oxidante terminal. En muchos casos el oxígeno puede actuar como una sustancia tóxica o bien inhibir el crecimiento. A estos microorganismos se les denomina anaerobios obligados.

Otros microorganismos pueden crecer tanto en ausencia como en presencia de oxígeno molecular, alternando la respiración con la fermentación, a estos se les denomina anaerobios facultativos. Un caso particular son las bacterias del ácido láctico, que no son sensibles al oxígeno molecular y en presencia de éste, continúan la fermentación.

El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias.

4.3.5 EL pH

Existen varios métodos diferentes para medir el pH. Uno de estos es usando un trozo de papel indicador del pH. Cuando se introduce el papel en una solución, cambiará de color. Cada color diferente indica un valor de pH diferente. Este método no es muy preciso y no es apropiado para determinar valores de pH exactos. El método más preciso para determinar el pH es midiendo un cambio de color en un experimento químico de laboratorio.

La presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable.

4.3.6 PRESION OSMOTICA

La presión osmótica es una de cuatro propiedades coligativas las soluciones (dependen del número partículas en disolución, sin importar naturaleza).

Para medir la presión osmótica se utiliza una herramienta que también data de mediados del año 1800 y que se denomina osmómetro. Cabe mencionar que este fenómeno juega un papel primordial en los organismos vivos y se puede observar directamente a nivel celular, en procesos de absorción y retención de las distintas sustancias.

La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La luz es una radiación electromagnética.

4.3.7 LUZ

La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).

Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.

Algunas propiedades de la luz dependen del tipo de fuente luminosa que las emita, como el color, la intensidad. Sin embargo, existen otras propiedades como la reflexión y la refracción, que son comunes a todos los tipos de la luz.