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METABOLISMO MICROBIANO María Cecilia Arango Jaramillo No puede haber vida sin una fuente de energía.

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Presentación del tema: "METABOLISMO MICROBIANO María Cecilia Arango Jaramillo No puede haber vida sin una fuente de energía."— Transcripción de la presentación:

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2 METABOLISMO MICROBIANO María Cecilia Arango Jaramillo No puede haber vida sin una fuente de energía.

3 FASES DEL METABOLISMO FASES DEL METABOLISMO : ANABOLISMO : Formación o síntesis de compuestos químicos CATABOLISMO : Degradación o descomposición de compuestos

4 TRANSPORTADORES DE ENERGÍA

5 Compuestos ricos en energía :Compuestos ricos en energía : Adenosina trifosfato ( ATP ) Adenosina trifosfato ( ATP ) Guanosina trifosfato ( GTP ) Guanosina trifosfato ( GTP ) Acetil fosfato Acetil fosfato Ácido 1,3-difosfoglicérido Ácido 1,3-difosfoglicérido Ácido fosfoenolpirúvico ( PEP ) Ácido fosfoenolpirúvico ( PEP ) COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA :

6 ATPtransportador de energía intermediario El ATP actúa como transportador de energía o como intermediario entre aquellas reacciones que proporcionan energía y las que la consumen.

7 UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA POR LOS MICROORGANISMOS

8 La célula microbiana utiliza la energía para: El movimiento. La producción de calor. La electricidad. Biolumniscencia.

9 La célula microbiana utiliza la energía química para : Sintetizar grandes moléculas a partir de otras más pequeñas. Transportar sustancias hacia la célula microbiana y organizarlas en su interior. Sacar las sustancias de desecho de la célula microbiana o para realizar la secreción El trabajo mecánico de las célula microbianas.

10 Transporte de Nutrientes. Difusión simple o pasiva Difusión facilitada Traslocación en grupo Transporte activoTransporte activo Transporte de Nutrientes. Difusión simple o pasiva Difusión facilitada Traslocación en grupo Transporte activoTransporte activo

11 OBTENCIÓN DE LA ENERGÍA CELULAR La célula microbiana obtiene su energía de dos maneras : Degradando compuestos y liberando su energía Almacenando la energía lumínica del sol mediante el proceso de fotosíntesis.

12 Los procesos por los cuales los microorganismos obtienen su energía son: FOTOSÍNTESIS QUIMIOSÍNTESIS RESPIRACIÓN –Aeróbica –Anaeróbica –Fermentación

13 FOTOSÍNTESIS

14 Naturaleza de la luz

15 FOTOSÍNTESIS La fotosíntesis es el proceso que convierte la energía lumínica en energía química (CH 2 O ) x + O 2 + H 2 O Carbohidrato CO H 2 O En presencia de luz y clorofila

16 Estructura del cloroplasto y de las membranas fotosintéticas. Los organismos fotosintéticos procariotes y eucariotes poseen sacos aplanados o vesículas llamadas tilacoides, que contienen los pigmentos fotosintéticos Pero solamente los cloroplastos de los eucariotes están rodeados por una doble membrana.

17 Excitación de la molécula de clorofila

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19 FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

20 Clorofila Fase lumínica 12 H 2 O AD P NADP 18 ATP+ 12 NADPH O 2

21 Productos de la fase lumínica y reacciones de la fase oscura 6CO ATP + 12 NADPH 2 Enzima C 6 H 12 O 6P+ 18 ADP + 17 P inorgánico + 12 NADP Hexosa

22 Fructosa 6-fosfato GLUCOSA H2OH2O Ribulosa 1,5 difosfato Ribulosa 1 fosfato 3 - fosfo gliceraldehído Acido 1,3 - difosfoglicérico Acido 3-difosfoglicérico H2OH2O ATP NADPH 2 Pi CO 2 Compuesto inestable ADP +NADP Ciclo de Calvin o del C3

23 Fotosíntesis: reacciones de luz y oscuridad

24 NO FOTOSINTÉTICOS Obtienen energía para sintetizar compuestos orgánicos del desdoblamiento de otros compuestos orgánicos preexistentes. No hay ganancia en la cantidad total de compuestos orgánicos. Transforman biomasa. Por medio del ciclo del carbono, todas las célula microbianas, autótrofas o no, pueden utilizar el bióxido de carbono. La conversión de CO 2 en compuestos orgánicos requiere energía. FOTOSINTÉTICOS Forman compuestos orgánicos durante la fotosíntesis Utilizan energía procedente de la luz Aumentan la cantidad total de compuestos orgánicos. Sintetizan biomasa.

25 QUIMIOSÍNTESIS

26 LAS BACTERIAS QUIMIOSINTÉTICAS: No necesitan nutrientes orgánicos porque utilizan bióxido de carbono para producir sus nutrientes Obtienen la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos como hidrógeno molecular, amoníaco, nitrito, tiosulfato, etc. Los electrones resultantes entran en la cadena respiratoria con producción de ATP.

27 RESPIRACIÓN: DESASIMILACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Y LIBERACIÓN DE ENERGÍA

28 RESPIRACIÓN: Proceso por el cual la célula microbiana libera la energía almacenada en los alimentos. Respiración aerobia. Fermentación Respiración anaerobia.

29 RESPIRACIÓN AERÓBIA C 6 H 12 O O 2 Enzimas Energía (38 ATP) 6CO 2 +6 H 2 O+ Energía (38 ATP) G = -686 Kcal G = -686 Kcal

30 Rata de producción de energía por combustión y por respiración celular

31 La glucólisis, ruta metabólica común a todos los organismos

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33 A partir la glicólisis pueden darse la respiración aerobia o la anaerobia.

34 Ciclo de Krebs o Ciclo del ácido tricarboxílico (ATC)

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36 El conjunto de reacciones del ciclo ATC se puede resumir en la siguiente forma: Acetil-CoA + 3H 2 O + 3NAD + + FAD + + ADP + Pi 2CO 2 + CoA + 3NADH 2 + FADH 2 + ATP Una molécula de glucosa da lugar a dos de acetil- CoA, que pueden entrar en este ciclo El total será el doble del indicado en esta reacción

37 Fosforilación oxidativa: formación directa de ATP a partir de ADP y Pi

38 La ATPasa utiliza el potencial eléctrico que se crea por la diferencia entre la concentración de protones (H+) entre el lado externo y el lado interno de la membrana interna de la mitocondria: una verdadera pila voltáica biológica

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40 NADH 2 NAD + Sustancia reducida Sustancia oxidada ATP FADH 2 FAD FMN FMNH 2 CoQ CoQH 2 H+H+ Flavoproteína ADP + P Coenzima Q Citocromo b - Citocromo c 1 - Citocromo c - Citocromo a - /a 3 Fe +2 Fe +3 Fe +2 Fe +3 Fe +2 Fe +3 O2O2 H2OH2O Figura 45. Cadena de transporte electrónico La cadena se acopla al ciclo de Krebs para convertir la energía liberada en él, en ATP--> fosforilación oxidativa. Capta electrones a partir de compuestos reducidos y los transfire al aceptor final, el oxígeno, con la consiguiente formación de agua. CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO : Secuencia de reacciones de oxidación-reducción para la generación de ATP.

41 Rendimiento total en ATP por molécula de glucosa

42 El rendimiento total en ATP por respiración aeróbica a partir de una molécula de glucosa La oxidación completa de la glucosa, vía glucólisis, ciclo ATC y cadena respiratoria, se resume en la reacción siguiente: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP (= 686 Kcal)

43 FERMENTACIÓN O RESPIRACIÓN ANAEROBIA GLUCOSA G lucólisis 2C 3 H 4 O 3 (ácido pirúvico) + 4H 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 +2 ATP Alcohol etílico Dióxido de carbono Energía En ausencia de oxígeno, para actuar como aceptor final, el ácido pirúvico sirve a sí mismo como aceptor.

44 + 2 NADH + 2 H + COOH Ácido pirúvico CH 3 O C2 H Ácido láctico 2 C CH3CH3 + 2NAD + CH 3 COOH Cuando el aceptor de electrones es un ácido orgánico se le llama fermentación, cuando el aceptor es una sustancia inorgánica como NO 2, NO 3, SO 4, CO 3 y fumarato

45 GLUCOSA Ácido pirúvico Ácido acético + Ácido fórmico Ácido succínico Ácido acético Acetona Acetil CoA Ácido fórmico Alcohol etílico CO 2 Ácido acético H2H2 Diferentes rutas de fermentación

46 Catabolismo de los lípidos Glicerina Ácido graso Lípido Glicerina 3 Ácidos grasos

47 Todos los compuestos de esta reacción entran a la vía glucolítica.

48 Oxidación de los ácidos grasos

49 CATABOLISMO DE PROTEÍNAS Las proteínas son demasiado grandes para atravesar las membranas Los microorganismos excretan proteasas que hidrolizan las proteínas exógenas a péptidos. Proteasas Peptidasas Proteínas----- Péptidos Aminoácidos Los esqueletos carbonados de los aminoácidos entran en el ciclo atc para sufrir una mayor oxidación vía acetil coa, ácido cetoglutárico, ácido succínico, ácido fumárico o ácido oxaloacético

50 RUTAS DE OTROS COMPUESTOS EN LA RESPIRACIÓN AERÓBICA Otros aminoácidos de más de 3C Acetil CoA 2C Ácido pirúvico 3C Aminoácidos 3C Aminoácidos 2C Alcohol 2C Ácidos Grasos Ácido Láctico 3C Glicerol 3C Azúcares complejos Almidón Gliceraldehído 3 P 3C Glucosa 6C Ciclo de los ácidos tricarboxílicos


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