“Minds are like parachutes. They only function when they are open. Metabolismo Bibliografía: Brock. Cap 5. Nutrición, cultivo y metabolismo microbiano. Brock. Cap 17. Diversidad Metabólica. “Minds are like parachutes. They only function when they are open.

Estructura de la clase Metabolismo de los microorganismos fototrofos: - fuente de E: luz - fotosíntesis oxigénica: cianobacterias - fotosíntesis anoxigénica: bacterias verdes del S y no del S bacterias rojas heliobacterias - almacenamiento de E - fuentes de Carbono: autótrofos y heterótrofos - Autotrofos: obtención de poder reductor formas de fijación de CO2

Fotótrofos Utilizan la luz como fuente de Energía. Se crea fuerza motriz para síntesis de ATP. La mayoría utiliza CO2 como fuente de Carbono (fotoautótrofos). Fotoautótrofos, fijan CO2 con la energía solar. Fotoheterótrofos, toman el C de compuestos orgánicos (raro). Fototrofos realizan fotosíntesis: conversión de energía luminosa en energía química.

Pigmentos principales La capacidad de captar la energía luminosa depende de los pigmentos. Pigmentos principales: clorofilas : en fotótrofos oxigénicos (Cianobacterias, algas y plantas). bacterioclorofilas: en fotótrofos anoxigénicos (otras bacterias). Clorofila a y Bacterioclorofila a = centro de reacción Existe gran diversidad de clorofilas y bacterioclorofilas que varían en el espectro de absorción. Ej. La clorofila a transmite verde, absorbe rojo y azul. Clorofilas a, b, c, d. Bacterioclorofilas a, b, c, d, e, g. Sólo la luz absorbida es útil para la conservación de E.

Pigmentos accesorios La diversidad de pigmentos primarios y accesorios tienen importancia ecológica. Carotenoides: pigmento accesorio (en todos los fotótrofos). Funcionan generalmente como pigmentos fotoprotectores También como antena - Ficobiliproteínas: pigmentos accesorios asociados a las membranas formando ficobilisomas (en cianobacterias y algunas algas): Ficoeritrina: color rojo Ficocianina: color verde-azulado Aloficocianina: verde-azulado ficoeritrina ficocianina Ficobilisomas Ficobilisoma: agregados de ficobiliproteinsas unidos a la membrana fotosintética. Cianobacterias pueden vivir a bajas intensidades de luz. Adaptación cromática.

Membranas fotosintéticas Membranas que alojan a los pigmentos principales y accesorios. Origen y caracteríticas de las membranas fotosintéticas varían en diversos linajes. Tipos de membranas fotosínteticas: invaginación de membrana citoplasmática (e.g. bacterias rojas) en membrana citoplasmática (e.g. heliobacterias) clorosomas (e.g. bacterias verdes del S) membranas de tilacoides (e.g. cianobacterias). cloroplastos (e.g. algas). Bacteria roja: invaginaciones forman vesículas Bacteria roja: invaginaciones forman lamelas Clorosoma (Bchl c, d, e en interior)

Clorosoma: Estructura en forma de saco unida al interior de la membrana plasmática. Contiene bacterioclorofilas c, d o e en hileras y no unidas a proteínas. Esta antena transfiere la energía de la luz al centro de reacción en la membrana plasmática. Gran eficiencia de absorción, gran utilidad a bajas intensidades. Las bacterias verdes del S pueden vivir en las capas fóticas más profundas de lagos y mares. Ejemplo: Chloroflexus (b. verde no del S), Chlorobium (b. verde del S)

Fotosíntesis oxigénica Ocurre en cianobacterias y eucariotas fototrofos Reacciones químicas de fotoautótrofos oxigénicos: Fase- dependiente de la luz: E de la luz se conserva como E química (ATP), mediante el transporte de e- y fuerza protón motriz. Se forma poder reductor (NADH, NADPH) a partir de donantes de e-: H2O. Fotosíntesis oxigénica: usa H2O como donador de e- y produce O2. Fase oscura o independiente de la luz: E química (ATP) se usa para reducir el CO2 a compuestos orgánicos (autótrofos). Los e- para esta reducción proceden del NADH o NADPH. Fijación de CO2 por el Ciclo de Calvin Mayoría autotróficas, algunas heterótrofas.

Fotosíntesis oxigénica Al absorber luz, se convierte en gran reductor Fotofosforilación no cíclica: Cadena transportadora de e, gradiente de protones y síntesis de ATP. Chl a es un gran oxidante >O2 NADH + ATP ----- fijación de CO2

Video: fosforilación no-cíclica Cadena transportadora de e- en membrana fotosintética Ciclo de Calvin Video: fosforilación no-cíclica

Fijación autotrófica de CO2: Asimilación de C Ciclo de Calvin: Rubisco comienza la reducción del CO2. carboxilacion Reduccion + fosforilacion fosforilacion Mymicrobiologyplace.com: video Ciclo Calvin

En la fotosíntesis oxigénica, se necesita luz para: conservación de la energía para obtener poder reductor.

Video: fosforilación cíclica Fotosíntesis oxigénica Al absorber luz, se convierte en gran reductor Fotofosforilación cíclica: Cadena transportadora de e, gradiente de protones y síntesis de ATP. NO Chl a es un gran oxidante >O2 NADH + ATP ----- fijación de CO2 Video: fosforilación cíclica

Fotosíntesis anoxigénica Reacciones químicas de fotoautótrofos anoxigénicos: Fase luminosa: E de la luz se conserva como E química (ATP), mediante el transporte de e- y fuerza protón motriz. Se forma poder reductor (NADH, NADPH) a partir de donantes de e-: S reducido (H2S, So, S2O3=), H2. Fotosíntesis anoxigénica: no hay producción de O2. Fase oscura: E química (ATP) se usa para reducir el CO2 a compuestos orgánicos (autótrofos). Los e- para esta reducción proceden del NADH o NADPH. Fijación del CO2 mediante: Ciclo de Calvin Ciclo inverso del ácido cítrico Ciclo del hidroxipropionato

Fotosíntesis anoxigénica Ocurre en: bacterias rojas, bacterias verdes del S bacterias verdes no del S, heliobacterias clorosoma Bacteria verde del S: Chlorobium Bacteria roja: Chromatium Bacteria verde no del S: Chloroflexus

Bacterias rojas Conservación de la Energía: Luz excita moléculas de bacterioclorofila a y lo convierte en fuerte donador de e-. La bacterioclorofila reduce una bacteriofeofitina a, y continúa por la cadena transportadora de e-: quinonas, proteínas de Fe-S, citocromos. La síntesis de ATP ocurre por la fuerza motriz de los H+. ATP es sintetizado por fotofosforilación cíclica. En esta fotofosforilación cíclica no hay consumo de e-.

Bacterias rojas Muchas autótrofas, para fijar CO2 necesitan: - ATP (de la fotofosforilación) - Poder reductor Obtención de poder reductor - Producción de NADH por flujo inverso de e-. Donantes de e-: varios compuestos reducidos. Fijación de CO2 por Ciclo de Calvin. Bacterias rojas del S, usan H2S como donante y acumula cristales de S0 dentro de la célula B. rojas no del S son fotoheterótrofas.

Bacterias verdes del S H2S Conservación de la Energía: Luz excita moléculas de bacterioclorofila a y lo convierte en fuerte donador de e-. [más electronegativo que las B. rojas] La bacterioclorofila reduce una clorofila a, y continúa por la cadena transportadora de e-: proteína de FeS, quinonas, proteínas de Fe-S, citocromos. La síntesis de ATP ocurre por la fuerza motriz de los H+. ATP es sintetizado por fotofosforilación cíclica. H2S Para la fijación de CO2, el poder reductor proviene de una ferrodoxina reducida. El dado de e- puede provenir del H2S. Glóbulos de S0 se forman fuera de la célula. En las bacterias verdes, se necesita luz para: conservación de la energía para obtener poder reductor.

Otras son fotoheterótrofas. Bacterias verdes del S Fijación de CO2 por el Ciclo inverso del ácido cítrico: Chlorobium. Dos Ferrodoxinas reducidas catalizan dos carboxilaciones Otras son fotoheterótrofas.

Bacterias verdes no del S Fijación de CO2 por el Ciclo del hidroxipropionato: Chloroflexus Algunas pueden actuar como quimioorganotrofas

Preguntas: Dibuje el metabolismo fotoautótrofo de una cianobacteria. La tasa de crecimiento de la bacteria roja Rhodobacter es más alta cuando crece fototróficamente en un medio con malato como fuente de C que si crece con CO2. Por qué? Imagine un ambiente donde podría vivir una bacteria fotótrofa? Con cuál fin usan los quimilitotrofos los compuestos inorgánicos? Y algunos fototrofos?