Metabolismo de Organismos a

Altas Temperaturas, Bajas

Temperaturas, y con Crecimiento

en Arsénico

Carlos E. Aponte Vázquez Isamar Echevarría Del Río

Jessie Polanco García Laura P. Ortiz Pacheco Leisha M. Solís Rivera

Reylín Rosado Silva Priscila M. Rodríguez García

Metabolismo

Es el conjunto de reacciones químicas a través de las cuales los organismos intercambian materia y energía con el medio ambiente.

El metabolismo se puede ver afectado por las temperaturas ambientales.

Temperaturas

◦ Psicrofílicos

<20°C

◦ Mesofílicos

20-45°C

◦ Termofílicos

45-70°C

◦ Hipertermofílicos

>70°C

Metabolismo a Altas Temperaturas

Termófilos e Hipertermófilos

Ambientes extremos

Oxidan compuestos de azufre inorgánico

Oxígeno como aceptador de electrones

Derivan ATP del proceso

Clasificación Descripción

Termófilos 45-70°C

Hipertermófilos 80<°C

Termófilos e Hipertermófilos

La termoestabilidad de las proteínas de termófilos e

hipertermófilos se le atribuye a:

◦ Secuencias de amino ácidos que promueven hidrofobicidad.

◦ Presencia de enlaces disulfuros.

◦ Interacciones entre los “folds” adyacentes en la proteína.

◦ Presencia de cationes de metales como estabilizadores.

◦ Presencia de proteínas chaperonas.

Organismos Termófilos e Hipertermófilos

Termófilicos:

•Desulfovibrio vulgaris (25-55˚C)

•Bacillus stearothermophilus (45-55˚C)

•Thermus thermophilus (60-78˚C)

Hipertermófilos:

◦Pyrodictium (80-110˚C)

◦Thermotoga marítima (75-90˚C)

◦Sulfolobus solfataricus (55-90˚C).

http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr/k/Bacilu/images/Bacillus%20stearothermophilus_jpg.jpg

Reducción de azufre = Ruta Disimilativa

Condiciones Ambientales

Ambientes anóxicos con temperaturas altas como:

◦ suelos expuestos a regiones volcánicas

◦ luz solar

◦ fuentes termales en ebullición

◦ fuentes hidrotermales submarinas (100°C)

Relevancia Energética

Origen de la vida ◦ Altas temperaturas

◦ Ambiente anóxico

Enzimas termoestables ◦ Taq polimerasa

Biorremediación ◦ Hidrocarburos

◦ “Acid mine waters”

Sulfolobus sp. Dominio Archaea

Termoacidófilas

Crecimiento óptimo: temperatura (75 - 80°C) en aguas termales con pH 2-3

Se aisló de un volcán (Solfatara).

Se encuentran en áreas volcánicas y geotérmicas.

◦ “Mudpots”

Flageladas y forma irregular

Bacillus stearothermophilus

Bacteria Gram-positiva

Forma de bacilo

Distribuida en el suelo, manantiales calientes y sedimentos oceánicos.

Causa la de descomposición de productos alimenticios.

Usada comúnmente como organismo de validación en estudios de esterilización.

Metabolismo a Bajas Temperaturas

Organismos Psicrófilos

Condiciones Ambientales

Criósfera = Todos los lugares en la superficie de la tierra donde el agua se encuentra en estado solido.

Ambientes fríos: ej. regiones polares y sedimentos marinos

Chlamydomonas nivalis

forma vegetativa Espora

Relevancia Energética

Metabolismo de Organismos que Crecen en Arsénico

Condiciones Ambientales

Se puede encontrar en cuatro estados oxidativos:

el arsénico en estado elemental [As(0)],

completamente reducido, arseniuro [As(-III)],

parcialmente oxidada, arsenito [As(III)],

está totalmente oxidado, arseniato [As(V)].

Ecosistemas anaerobios.

Es encontrado naturalmente en altas concentraciones en rocas y

en lagos hipersalinos alcalinos, donde ciertos organismos han

evolucionado mecanismos para controlar su toxicidad.

Relevancia Energética

Sistema de transporte consume energía.

Altos niveles de arsenato inhiben reacciones que requieran

interacción con grupos fosfatos (Ej. Fosforilación a nivel de

substrato).

Interfiere en regulación, replica y transcripción de material

genético (carcinógeno).

Metabolismo importante para el estudio de la

biorremediación.

Desintoxicación de Arsénico en los Procariotas

https://mail-attachment.googleusercontent.com/attachment/u/0/?ui=2&ik=573c27224f&view=att&th=136e30d2b9c3a4c7&attid=0.4&disp=inline&realattid=f_h1ekjc033&safe=1&zw&saduie=AG9B_P9Ur7yO6lsFVMQUunwJt14N&sadet=1335350441703&sads=Yun4G-QubtlAsQg_X4aUln74wT0

Organismo

Reducción y metilación de arsénico (detoxificación).

◦ E. coli, Stapylococcus aureus, Hydrogenophaga sp., S. cerviceae, Arabidopsis thaliana.

Arsenate como aceptador de electrones en respiración.

Shewanella sp. , Chrysiogenes arsenatis

Arsenite como donador de electrones.

Fotosintesis anoxigenica: Ectothiorhodospiraceae bacteria, Ocilatoria-like cyanobacteria

Respiración: Alkalilimnicola ehrlichii

Arsénico como sustituto de Forforo en DNA

GFAJ-1 (????)

Chrysiogenes arsenatis

Respira arseniato.

Acetato como donante de electrones.

Vive en ambientes anóxicos contaminados por arsénico.

Arseniato → arsenito.

Organismo

Reducción y metilación de arsénico (detoxificación).

◦ E. coli, Stapylococcus aureus, Hydrogenophaga sp., S. cerviceae, Arabidopsis thaliana.

Arsenate como aceptador de electrones en respiración.

Shewanella sp. , Chrysiogenes arsenatis

Arsenite como donador de electrones.

Fotosintesis anoxigenica: Ectothiorhodospiraceae bacteria, Ocilatoria-like cyanobacteria

Respiración: Alkalilimnicola ehrlichii

Arsénico como sustituto de Forforo en DNA

GFAJ-1 (????)

Datos curiosos

Tardigrades

“Water bears”

1773- Johann August Ephraim Goeze

Más de 400 especies

Tamaño: 1mm aprox.

Toleran temp. desde -272°C hasta 151°C aprox.

The end!