nutrición microbial
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Nutrición microbial. W. Osorio, Ph.D. Universidad Nacional de Colombia Microbiología del Suelo. Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos). Citoplasma. Membrana celular. Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Nutrición microbial
W. Osorio, Ph.D.Universidad Nacional de Colombia
Microbiología del Suelo
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Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Membrana celularMembrana celular
CitoplasmaCitoplasma
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Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Membrana celularMembrana celular
Pared celularPared celular
CitoplasmaCitoplasma
CitoplasmaCitoplasma
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Absorción de nutrientes
• Paso de nutrientes hacia el citoplasma a través de la membrana celular
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Bicapa deFosfolípidos
Proteína
Extensiones de Glicoproteínas
Solución de sueloSolución de suelo
CitoplasmaCitoplasma
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Absorción
• Difusión de nutriente a través de un gradiente de concentración
Mayor Menor
ConcentraciónConcentración
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Absorción
• Difusión de nutriente a través de un gradiente de concentración
Mayor Menor
ConcentraciónConcentración
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Absorción
• Difusión de nutriente a través de un gradiente de concentración
Menor Mayor
ConcentraciónConcentración
MembranaCelularMembranaCelular
Solución del sueloSolución del suelo CitoplasmaCitoplasma
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Rango de concentración de algunos nutrientes en la solución del suelo. Rango de concentración de algunos nutrientes en la solución del suelo.
Nutriente Concentración solución (mM)
Citoplasma microbial (mM)
NO3- 0.1-5.0 50-100
NH4+ 0.1-1.0 50-100
H2PO4- y HPO4
2- 0.001-0.05 0.1-0.5
K+ 0.1-1.0 100-200
Ca2+ 0.1-5.0 100-200
Mg2+ 0.1-2.5 100-200
SO42- 0.1-1.0 0.1-0.5
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Potencial electroquímico
• Química: diferencia de concentración
• Eléctrica: diferencia de potencial electrico
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µ*= potencial químico de n en el estado estándarR= constante de la ecuación general de los gases (8.31 J K-1 mol-1)T= temperatura absoluta (K)
Cuando C1 > C2, el soluto i se moverá desde el punto 1 hacia el punto 2, y viceversa.
µ*= potencial químico de n en el estado estándarR= constante de la ecuación general de los gases (8.31 J K-1 mol-1)T= temperatura absoluta (K)
Cuando C1 > C2, el soluto i se moverá desde el punto 1 hacia el punto 2, y viceversa.
Δµn = µn* + RT ln (C1/C2)Δµn = µn* + RT ln (C1/C2)
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Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Membrana celularMembrana celular
CitoplasmaCitoplasma
~ (-100 mV)~ (-100 mV)
++--
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Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Solución del suelo ( cationes, aniones; en la rizosfera compuestos carbonaceos)
Membrana celularMembrana celular
CitoplasmaCitoplasma-100 mV-100 mV
H+H+ H+H+
pH ~ 5.0pH ~ 5.0
pH ~ 7.2pH ~ 7.2
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ψFnz+nClnRT+*nμ=nμ
Donde,
*μ = potencial electroquímico de n en el estado estándar z = carga eléctrica del ión (+1 para K+, -1 para Cl-) F = constante de Faraday (96.5 J mol-1 mV-1) Ψ = potencial eléctrico, medido en mV
La diferencia de potencial electroquímico entre el exterior (e) y el interior (i) de la membrana, permite predecir la dirección del movimiento del ión n (nutriente):
eψFnz+neClnRT+*nμ=μ (Exterior)
iψFnz+niClnRT+*nμ=μ (Interior)
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Si eμ > iμ , entonces el nutriente entrará al citoplasma. Si eμ < iμ , entonces el
nutriente saldrá del citoplasma. Si eμ = iμ ( )0=μΔ , entonces no habrá flujo en
ninguna dirección ya que no habrá fuerza que mueva el nutriente:
eψzF+eClnRT=iψzF+iClnRT
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H+
ATP
ADP+PiATP-asa
K+
Solución del Suelo (pH ~5)
Citoplasma(pH ~7)
ATP
ADP+PiATP-asa
K+
1
42
ATP-asa
Membrana
3 K+
K+K+
H+
ATP ADP+Pi
H+
H+ AnionesAzucaresAminoacidos
5
+ + +
- - -
Δψ =~ -150 mV
Uniporte Uniporte
Antiporte Antiporte
Co-transporte o simporte Co-transporte o simporte
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Funciones
Carbono (CO2, C-orgánico): fuente de energia, componentes de estructuras y compuestos (50% M.S.)
Hidrogeno (H2O, H2, H+): agua, compuestos
Oxígeno (H2O, O2): agua, compuestos, aceptor de e-
Nitrógeno (N2, NO3-, NH4
+, NH3, N-orgánico): aminoácidos, proteínas (5-12%)
Fósforo (H2PO4-, HPO4
2-): ATP, membranas celulares, Ac. Nucleicos (0.5-1%)
Azufre (S2, SO2, SO42-): aminoácidos, vitaminas, fuente de energía
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• Potasio (K+): activador de enzimas, osmoregulación• Magnesio (Mg2+): activador de enzimas, ATP, clorofila• Calcio (Ca2+): estabiliza la pared celular, termoresistencia de
esporas, no es requerido por todos los mos.• Sodio (Na+): osmoregulación, requerido por algunos mos.
Particularmente los de ambientes marinos.• Hierro: citocromos de la CTe- (sideroforos)
• Micronutrientes
• Factores de crecimiento
Funciones
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Ca
en s
oluc
ión
(cm
olc
L-1)
Mn
en s
oluc
ión
(µg
mL-1
)
P e
n so
luci
ón (
µg
mL-1
)
Al e
n ex
trac
to d
e K
Cl (
cmol
c kg
-1)
pH del suelo
1.0 -
0.5 -
0.0 -
4 -
2 -
0 -
- 8
- 4
- 0
- 0.08
- 0.04
- 0.0 I I I5 6 7
Mn
Al
P Ca