METABOLISMO MICROBIANO TEMARIO Clasificación Metabolismo Quimio-órgano-heterótrofo (QOH). Vías oxidativas de la glucosa. Tipos de metabolismo QOH: respiración aeróbica y anaeróbica, fermentación y oxidación incompleta. Metabolismo Quimio-lito-autótrofo (QLA). Nitrificación. Sulfatación. Oxidación del H2 Metabolismo Foto-lito-autótrofo (FLA). Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica.

Eficiencia de obtención de energía: diferencia de potencial entre pares redox. cantidad de reacciones intermedias.

CLASIFICACIÓN METABÓLICA QUIMIO ORGANO HETEROTROFO FOTO LITO AUTOTROFO 1) Fuente de energía: (química o luz) 2) Compuesto que se oxida (orgánico o inorgánico) 3) Fuente de C celular (orgánico o inorgánico)

VIAS OXIDATIVAS DE LA GLUCOSA QUIMIO-ÓRGANO-HETERÓTROFOS (QOH) GLUCÓLISIS Producción 2 ATP 2 NADH Glucosa G6P F6P FDP ATP 2 G3P 2 DPG 2 PG 2 PEP 2 Piruvato Tipos metabólicos QOH Respiración aeróbica Fermentación Respiración anaeróbica Oxidación incompleta

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO G6P Fosfogluconato NADPH Ribulosa5P CO2 Xilulosa 5P Ribosa5P Sedoheptulosa7P G3P Eritrosa4P F6P Producción 2 NADPH

VÍA ENTNER-DOUDOROFF Producción 1 ATP 1 NADH 1 NADPH H2O NADH ATP G6P Fosfogluconato NADPH H2O 2 ceto 3 desoxi 6 gluconato Piruvato G3P Glucólisis NADH ATP Glucosa Producción 1 ATP 1 NADH 1 NADPH

A) RESPIRACIÓN AERÓBICA Piruvato AcetilCoA NADH CO2 CoA OAA Citrato Isocitrato α-cetoglutarato Succinil-CoA Succinato GTP Fumarato FADH2 Malato Glucosa 2 Piruvatos 2 NADH 2 ATP

Succinato deshidrogenasa Ubiquinona Citocromo reductasa Citocromo c NADH NAD+ FADH2 FAD O2 H2O ADP + Pi ATP 4 H+ 2 H+ A C B D E F F0 F1 G REFERENCIAS NADH deshidrogenasa Succinato deshidrogenasa Ubiquinona Citocromo reductasa Citocromo c Citocromo oxidasa ATP sintasa

Balance energético de la oxidación de un mol de glucosa en condiciones aeróbicas Glucosa 2 Piruvato 2 NADH 2 ATP 2 Piruvato 2 AcetilCoA 2 CO2 2 AcetilCoA Ciclo de Krebs 6 NADH 2 FADH2 4 CO2 CR y fosforilación oxidativa 10 NADH 2 FADH2 30 ATP 4 ATP 38 ATP

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA ORGANISMOS: Levaduras: Hongos unicelulares, aeróbicos facultativos. Bacterias: (Zymomonas). PRODUCTOS: Etanol, CO2, 2 ATP VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: Glucólisis (levaduras), Entner-Doudoroff (bacterias). SUSTRATOS: azúcares simples. IMPORTANCIA: industria alimenticia (pan, cerveza, vino). B) FERMENTACIONES Levaduras Glucólisis Glucosa 2 Piruvatos Bacterias Vía Entner-Doudoroff Glucosa 2 Piruvato 2 Acetaldehido 2 Etanol CO2 2 NAD+ 2 NADH

FERMENTACIÓN LÁCTICA ORGANISMOS: Lactobacilaceas: Gram +, sin esporas, inmóviles, anaeróbicas o microaerófilas. PRODUCTOS: Homofermentativas: ácido láctico. Heterofermentativas: ac. láctico, CO2,, etanol y acético. VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA : Glucólisis (homofermentativas). Vía de las PP (heterofermentativas). SUSTRATOS: azúcares simples. IMPORTANCIA: industria alimenticia (lácteos, encurtidos), silos.

Homofermentativa Heterofermentativa Ganancia neta 2 ATP 2 Lactatos 1 ATP 2 NADPH 1 Lactato 1 Etanol 1 CO2 Glucosa G6P ADP ATP Ribulosa5P Fase oxidativa de las PP CO 2 2 NADP + Xilulosa5P G3P Acetil P NADH NAD 2 ADP Piruvato Lactato Acetaldehido Etanol

FERMENTACIÓN PROPIÓNICA ORGANISMOS: Propionibacterias: Gram +, sin esporas y anaeróbicas. PRODUCTOS: Ácido propiónico. VÍA DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: GLUCÓLISIS. SUSTRATOS: Azúcares simples. IMPORTANCIA: metabolismo ruminal. Almidón G1P G6P Glucólisis Piruvato Oxalacetato Malato Fumarato Succinato Propionato Succinil CoA MetilmalonilCoA PropionilCoA

FERMENTACIÓN ÁCIDO MIXTA (fórmica) ORGANISMOS: Enterobacterias: Gram -, bacilos flagelados, aeróbicos facultativos, sin esporas, habitan intestino. Glucosa Piruvato 2 ATP 2 NADH Acetoina Butanodiol CO2 NADH AcetilCoA Ácido Fórmico H2 Acetato Etanol ATP (Aerobacter)

FERMENTACIÓN ÁCIDO MIXTA (fórmica) PRODUCTOS: Ac. Acético, Fórmico, Etanol, CO2, H2, Butanodiol (gen. Aerobacter). VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: Glucólisis. SUSTRATOS: azúcares simples. IMPORTANCIA: indicadores de contaminación cloacal, enfermedades de plantas (Erwinia) y animales (tifus, gastroenteritis, neumonía, etc.).

FERMENTACIÓN BUTIRICA ORGANISMOS: Clostridios: Gram +, esporulados, bacilos, anaeróbicos estrictos, móviles. PRODUCTOS: Varios ácidos (siempre butírico), varios alcoholes (siempre butanol), CO2, H2. VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA : Glucólisis. SUSTRATOS: azúcares simples y compuestos polimerizados (almidón, proteínas, celulosa). IMPORTANCIA: enfermedades de animales Gangrena gaseosa (carbunclo sintomático y edema maligno) Enterotoxemias (riñon pulposo en ovinos y hepatitis necrótica infecciosa) Enfermedades neurotópicas (tétano y botulismo)

Fermentación ácido mixta Aerobacter

C) RESPIRACIÓN ANAERÓBICA VÍAS OXIDATIVAS DE LA GLUCOSA: Glucólisis Vía de las pentosas fosfato Vía Entner-Doudoroff CICLO DE KREBS. CADENA RESPIRATORIA. ACEPTOR DE H+: COMPUESTOS INORGÁNICOS: SO4 = y NO3 – PRODUCTOS: SH2, N2 , N2O. BALANCE ENERGÉTICO: ~ 34 ATP

Denitrificación Desulfatación ACEPTOR DE e-: NO2-, NO3- MICROORGANISMOS: Anaeróbicos facultativos (Pseudomonas: bacilos Gram -, flagelación polar. Bacillus: bacilos Gram +, con flagelación peritrica, con esporas). PRODUCTOS: N2, y óxidos de nitrógeno (NO, N2O) IMPORTANCIA: pérdidas de N del suelo y del agua. Desulfatación ACEPTOR DE e- : SO4=. MICROORGANISMOS: anaeróbicos estrictos. (Desulfovibrio: vibrio. Desulfotomaculum: bacilo Gram + esporulado, flagelado). PRODUCTO: H2S IMPORTANCIA: pérdidas de S del suelo y del agua.

D) OXIDACIONES INCOMPLETAS: Organismos con respiración aeróbica completa Exceso de alimento metabolismo de superávit ácidos orgánicos PRODUCTOS: ÁCIDOS ORGÁNICOS (Ciclo de Krebs) y CO2 BALANCE ENERGÉTICO: DEPENDE DEL PRODUCTO.

OXIDACIONES INCOMPLETAS

QUIMIO-LITO-AUTÓTROFOS (oxidaciones inorgánicas) CADENA RESPIRATORIA. CARBONO CELULAR: FIJA CO2 (ciclo de Calvin). Nitrificación Proceso Aeróbico

SH2 So S2O3 SO4-2 (Tiobacterias) Sulfatación Aeróbico o anaeróbico Oxidación del H2 H 2 O + CO CH 4 Hidrogenomonas Aeróbico o anaeróbico Metanomonas

FOTO-LITO-AUTÓTROFOS FOTOSÍNTESIS CÍCLICA O ANOXIGÉNICA SISTEMA: I (cíclico). PODER REDUCTOR: SH2 S0 S2O3. BACTERIAS FOTÓTROFAS (Gram negativas, anaeróbicas, flagelación polar). Tiorrodaceas o púrpuras del S (carotenos). Clorobiaceas o verdes del S (bacterioclorofila).

FOTOSÍNTESIS ACÍCLICA U OXIGÉNICA SISTEMA: II (no ciclico). PODER REDUCTOR: H2O (fotólisis del agua). Cianobacterias: clorofila y ficocianina. Algas: clorofila y carotenos. CARBONO CELULAR: FIJA CO2 (Ciclo de Calvin).