Metabolismo microbiano: tipos y características

METABOLISMO MICROBIANO
 Definición:

 Definición:
 conjunto de procesos por los cuales un
microorganismo obtiene

 Definición:
 la energía y
 los nutrientes (carbono, por ejemplo)

 Definición:
 la energía y
 los nutrientes (carbono, por ejemplo)
 que necesita para vivir y reproducirse

 Los microorganismos utilizan numerosos
tipos de estrategias metabólicas distintas

 Los microorganismos utilizan numerosos
tipos de estrategias metabólicas distintas y las
especies pueden a menudo distinguirse en
base a estas estrategias.

 Las características metabólicas específicas


principal criterio para determinar


principal criterio para determinar

papel ecológico y su utilidad industrial

 Las principales funciones del metabolismo
son:

son:
 Formar las subunidades que luego serán
utilizadas en la síntesis de macromoléculas

son:

ANABOLISMO

son:
 Proporcionar la energía necesaria para todos
aquellos procesos que la requieran como
transporte activo, movilidad, biosíntesis, etc.

son:
 Proporcionar la energía necesaria para todos

CATABOLISMO
aquellos procesos que la requieran como
transporte activo, movilidad, biosíntesis, etc.

 El metabolismo de las bacterias tiene muchos
procesos en común con el metabolismo de las
células eucariotas, pero algunos procesos son
exclusivos del metabolismo bacteriano.

 El metabolismo de las bacterias tiene muchos
 Algunas particularidades del metabolismo
bacteriano son:

1.- el metabolismo de la bacteria está adaptado para el crecimiento veloz
El metabolismo de las bacterias tiene muchos
 y transcurre entre 10 y 100 veces más rápido que en las células humanas.
bacteriano son:

2.- la bacteria tiene mayor versatilidad en cuanto al tipo de nutrientes que
puede utilizar para obtener energía.
bacteriano son:

3.- la bacteria tiene una mayor versatilidad en la utilización de oxidantes
yexclusivos del metabolismo bacteriano.
no están limitadas al sólo uso del O2.
bacteriano son:

 4.- existe una gran diversidad de requerimientosmetabolismolas
Algunas particularidades del nutricionales entre
bacterias debido a que ellas no poseen todos los caminos biosintéticos.
bacteriano son:

 4.- existe una gran diversidad de requerimientosmetabolismolas
Algunas particularidades del nutricionales entre
bacterias debido a que ellas no poseen todos los caminos biosintéticos.
bacteriano son:
5.- el cuerpo de los procariotas es muy sencillo, lo que le permite
sintetizar macromoléculas por mecanismos menos complicados que los
que utilizan las células eucariotas.

METABOLISMOadaptado para el crecimiento veloz
1.- el metabolismo de la bacteria está
MICROBIANO
y transcurre entre 10 y 100 veces más rápido que en las células humanas.
 2.- la bacteria tiene mayor versatilidadbacterias tiene muchos
El metabolismo de las en cuanto al tipo de nutrientes que
y no están limitadas al sólo uso del O2.
4.- existe una gran diversidad de requerimientos nutricionales entre las
 bacterias debidoparticularidades del caminos biosintéticos.
Algunas a que ellas no poseen todos los metabolismo
5.- el cuerpo de los procariotas es muy sencillo, lo que le permite
bacteriano son:
sintetizar macromoléculas por mecanismos menos complicados que los
que utilizan las células eucariotas.
6.- algunos procesos biosintéticos son únicos de las bacterias, como los
que conducen a la síntesis de mureína, ácidos teicoicos y
lipopolisacáridos.

 Tipos de metabolismo

 Los distintos tipos de metabolismo
microbiano se pueden clasificar según tres
criterios distintos:

2. según la forma en la que el organismo obtiene
el carbono para la construcción de la masa
celular:

celular:
 Autótrofo. El carbono se obtiene del dióxido de
carbono (CO2).

celular:
 Autótrofo. El carbono se obtiene del dióxido de
carbono (CO2).
 Heterótrofo. El carbono se obtiene de
compuestos orgánicos (glucosa, por ejemplo).

los equivalentes reductores para la
conservación de la energía o en las reacciones
biosintéticas:

biosintéticas:
 Litotrofo. Los equivalentes reductores se
obtienen de compuestos inorgánicos.

biosintéticas:
 Litotrofo. Los equivalentes reductores se
obtienen de compuestos inorgánicos.
 Organotrofo. Los equivalentes reductores se
obtienen de compuestos orgánicos.

la energía para vivir y crecer:

 Quimiotrofo. La energía se obtiene de
compuestos químicos externos.

 Quimiotrofo. La energía se obtiene de
compuestos químicos externos.
 Fototrofo. La energía se obtiene de la luz.

 Por lo tanto existen distintos tipos de
organismos según como aprovechan el
carbono y el tipo de energía que utilizan:

Carbono Reductores Energía Ejemplos

quimiolitoautótrofos

quimiolitoautótrofos CO2

quimiolitoautótrofos CO2 Inorgánicos

Comp.
quimiolitoautótrofos CO2 Inorgánicos
Químicos

METABOLISMO MICROBIANO bacterias oxidantes
Comp. del azufre
quimiolitoautótrofos CO2 Inorgánicos bacterias oxidantes
Químicos
 Tipos de metabolismo del hierro

Comp. del azufre
Químicos

fotolitoautótrofos

Comp. del azufre
Químicos

fotolitoautótrofos CO2 Inorgánicos Luz Cyanobacteria

Comp. del azufre
Químicos


quimiolitoheterótrofos

Comp. del azufre
Químicos


de bacterias
Comp.
quimiolitoheterótrofos compuestos Inorgánicos oxidantes del
Químicos
orgánicos hidrógeno

Reductore
Carbono Energía Ejemplos
s
Comp. del azufre
Químicos


de bacterias
Comp.
Químicos

quimioorganoheterótrofos

Reductore
s
Comp. del azufre
Químicos


de bacterias
Comp.
Químicos

de Escherichia
Comp.
quimioorganoheterótrofos compuestos Orgánicos coli,
Químicos
orgánicos Bacillus spp

Reductore
s
Comp. del azufre
Químicos


de bacterias
Comp.
Químicos

de Escherichia
Comp.
Químicos

fotoorganoheterótrofos

Reductore
s
Comp. del azufre
Químicos


de bacterias
Comp.
Químicos

de Escherichia
Comp.
Químicos
de
compuestos
fotoorganoheterótrofos Orgánicos Luz
orgánicos

 Catabolismo y Anabolismo

 Dado que las reacciones químicas que ocurren
en la célula liberan o consumen energía, el
metabolismo se puede dividir en dos clases de
reacciones: catabólicas y anabólicas

 Catabolismo:

 Catabolismo:
 Esta degradación se acompaña de la
liberación de una gran cantidad de energía,

 Catabolismo:
liberación de una gran cantidad de energía, ya
que a partir de estas macromoléculas de
estructura compleja y alto contenido
energético

 Catabolismo:
liberación de una gran cantidad de energía, ya
que a partir de estas macromoléculas
energético se obtienen moléculas sencillas
estructuralmente y de bajo contenido
energético.

 Catabolismo:
La energía que se libera durante el
liberación de una grancaptada por la ya
catabolismo es cantidad de energía,
que a partir de forma de ATP que
célula en estas macromoléculas
energético se obtienen moléculas sencillas
estructuralmente y de bajo contenido
energético.

 Anabolismo:

 Anabolismo:
 Es decir que a partir de moléculas sencillas de
escasa complejidad estructural y bajo
contenido energético se sintetizan
macromoléculas complejas, ricas en energía.

 Las reacciones catabólicas aportan las
materias primas y la energía necesaria para
las reacciones anabólicas.

materias primas y la energía necesaria para
 Este acoplamiento de reacciones que liberan
energía y otras que requieren energía es
posible gracias al ATP (adenosintrifosfato).

 Catabolismo y Anabolismo almacenan
Las moléculas de ATP
la energía y la energía necesarialas
materias primas
proveniente de para
reacciones catabólicas y la liberan
para impulsar las reacciones
 Este acoplamiento de reacciones que liberan
energía y otras que requieren energía es
anabólicas yal ATP (adenosintrifosfato).
posible gracias
otras tareas celulares

 Ambos procesos, anabólicos y catabólicos, se
dan en la célula en forma simultánea e
interdenpendiente.

 Ambos procesos, anabólicos y catabólicos, se
dan en la célula en forma simultánea e
intedenpendiente. Los intermediarios
químicos de ambos procesos reciben el
nombre de metabolitos.

 Respiración celular: CATABOLISMO

 Respiración celular:
 Es un proceso generador de ATP

 Un rasgo esencial de la respiración es la presencia
de una cadena transportadora de electrones

 Un rasgo esencial de la respiración es la presencia
de una cadena transportadora de electrones
 Existen dos tipos de respiración que dependen de
si el organismo es aerobio, es decir que utiliza
O2, o si es anaerobio, es decir que no necesita
O2, e incluso el O2 puede destruirlo.

 La respiración aerobia consiste en una primera
fase donde las macromoléculas se degradan hasta
sus unidades constitutivas

 en la segunda fase, estas son transformadas por
una serie de reacciones enzimáticas en Acetil
Coenzima A (Acetil CoA)

 se obtiene Acetil CoA por oxidación de piruvato

 se obtiene Acetil CoA por oxidación de piruvato
 Este piruvato proviene de la degradación de la
glucosa por la vía glicolítica, o por la oxidación
de ácidos grasos o aminoácidos.

 En la tercera fase la acetil CoA se degrada en el
Ciclo de Krebs con producción de CO2, H2O y
H+.

H+.
 Después se produce un transporte electrónico
hasta el O2

H+.
hasta el O2
 este proceso llamado cadena de transporte
electrónico o cadena respiratoria va acoplado a un
proceso de producción de ATP llamado
fosforilación oxidativa.

EnH+. células procariotas, la respiración
las
aerobia puede generar hasta 38 moléculas
hasta el O2
de ATP a partir de cada molécula de
 este proceso llamado cadena de transporte
glucosa
electrónico o cadena respiratoria va acoplado a un
proceso de producción de ATP llamado
fosforilación oxidativa.

 En la respiración anaerobia el aceptor final de
electrones es otra sustancia inorgánica distinta del
O2.

O2.
 Algunas bacterias como Pseudomonas y Bacillus,
pueden utilizar el ión nitrato, otras bacterias
pueden usar el ion carbonato o el sulfato.

O2.
 Algunas bacterias como Pseudomonas y Bacillus,
pueden utilizar el ión nitrato, otras bacterias
pueden usar el ion carbonato o el sulfato.
 La cantidad de ATP generada durante la
respiración anaerobia, varía de un organismo a
otro pero siempre es menor que la cantidad
producida por respiración aerobia.

 En consecuencia los microorganismos anaerobios
se desarrollan más lentamente que los aerobios.

 Fermentación: CATABOLISMO

 Una vez que la glucosa ha sido degradada a
ácido pirúvico, éste compuesto puede
experimentar una degradación completa
durante la respiración,

 Una vez que la glucosa ha sido degradada a
ácido pirúvico, éste compuesto puede
experimentar una degradación completa
durante la respiración, o se puede convertir en
un producto orgánico durante la fermentación.

 La fermentación se puede definir como un
proceso que:.

proceso que:
1- Libera energía a partir de azúcares u otras
moléculas orgánicas como aminoácidos,
ácidos orgánicos, purinas, pirimidinas.

proceso que:
2- No necesita oxígeno pero a veces puede
ocurrir en su presencia

proceso que:
2- No necesita oxígeno pero a veces puede
ocurrir en su presencia
3- No necesita recurrir al Ciclo de Krebs ni a
una cadena de transporte electrónico

4- Utiliza una molécula orgánica como
aceptor final de los electrones

5- Sólo produce pequeñas cantidades de ATP,
una o dos moléculas por cada molécula de
material inicial, debido a

5- Sólo produce pequeñas cantidades de ATP,
una o dos moléculas por cada molécula de
material inicial, debido a:
 una gran parte de la energía inicial almacenada en
la glucosa (o cualquier otro sustrato fermentable)
permanece en los enlaces químicos de los
productos finales orgánicos, como el etanol.

 Los microorganismos poseen la capacidad de
fermentar diversos sustratos, los productos
finales dependen del tipo de microorganismo,
del tipo de sustrato y del tipo de enzimas que
se encuentren presentes.

 Los microorganismos poseen la capacidad de
fermentar diversos sustratos, los productos
finales dependen del tipo de microorganismo,
del tipo de sustrato y del tipo de enzimas que
se encuentren presentes.
 El análisis químico de estos productos finales
ayuda a identificar los microorganismos.

 Fotosíntesis

 Fotosíntesis
 En los procesos metabólicos vistos
anteriormente, los organismos obtienen
energía para el trabajo celular mediante la
oxidación de compuestos orgánicos.

 Fotosíntesis
 En los procesos metabólicos vistos
anteriormente, los organismos obtienen
energía para el trabajo celular mediante la
oxidación de compuestos orgánicos.
 ¿de dónde provienen los compuestos
orgánicos utilizados?

 Algunos organismos incluidos los animales y
muchos microbios, se alimentan de sustancias
producidas por otros organismos.

 Algunos organismos incluidos los animales y
muchos microbios, se alimentan de sustancias
producidas por otros organismos.
 Por ejemplo las bacterias pueden catabolizar
compuestos derivados de plantas y animales
muertos o alimentarse de un huésped vivo.

 Otros organismos sintetizan compuestos
orgánicos complejos a partir de sustancias
inorgánicas simples.

 Otros organismos sintetizan compuestos
orgánicos complejos a partir de sustancias
inorgánicas simples.
 El principal mecanismo responsable de esta
síntesis es el proceso de Fotosíntesis.

 La fotosíntesis es la transformación de
energía luminosa en energía química..

energía luminosa en energía química.
 Posteriormente la energía química, en forma
de ATP, se utiliza para convertir el CO2 de la
atmósfera en compuestos orgánicos como la
glucosa y otros azúcares.

energía luminosa en energía química.
 Posteriormente la energía química, en forma
de ATP, se utiliza para convertir el CO2 de la
atmósfera en compuestos orgánicos como la
glucosa y otros azúcares.
 La fotosíntesis se lleva a cabo en dos fases:

 fase luminosa:

 fase luminosa:
 en la que la energía luminosa es absorbida por
los pigmentos fotosintéticos y convertida en
energía, con desprendimiento de O2.

 fase luminosa:
 en la que la energía luminosa es absorbida por
los pigmentos fotosintéticos y convertida en
energía, con desprendimiento de O2.
 el pigmento fotosintético principal es
la clorofila (verde)

 fase oscura:

 fase oscura:
 el ATP producido en la fase luminosa es
usado para reducir el CO2 y formar glucosa.

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