Metabolismo microbiano

Transcripción

1 Definición de metabolismo: Conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físicoquimicos estrechamente interrelacionados, que ocurren en una célula, y son la base para que ésta pueda realizar todas sus actividades: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.

2 Catabolismo Vs Anabolismo: Catabolismo: reacciones exotérmicas, liberan energía, el sustrato tiene mayor energía interna que el producto. Anabolismo: reacciones endotérmicas, consumen energía, el sustrato tiene menor energía interna que el producto Catabolismo y anabolismo ocurren sincrónicamente, respetando las leyes de la termodinámica Oxidación Vs Reducción: Oxidación: Reacción mediante la cual un sustrato cede electrones (hidrogeniones), pasando de un estado de mayor energía interna a otro de menor energía interna Reducción: Reacción mediante la cual un sustrato recibe electrones (hidrogeniones) pasando de un estado de menor energía interna a uno de mayor energía interna

3 Catabolismo Vs Anabolismo: Catabolismo: reacciones exotérmicas, liberan energía, el sustrato tiene mayor energía interna que el producto. Anabolismo: reacciones endotérmicas, consumen energía, el sustrato tiene menor energía interna que el producto Catabolismo y anabolismo ocurren sincrónicamente, respetando las leyes de la termodinámica

4 Metabolismo en células heterótrofas

5 Metabolismo en células autotróficas Una vez que se formaron moléculas orgánicas a partir de elementos inorgánicos, las vías metabólicas pueden compararse a las células heterotróficas

6 Hay elementos que son fundamentales para la vida microbiana? Vet. Sergio Damián Abate, Dr. Mag. Prof. Adjunto Microbiología-Sede Atlántica - UNRN

7 Compuestos fundamentales en los seres vivos: un microorganismo en multiplicación, requiere duplicar estas biomoléculas undamentales Proteínas Lípidos Acidos nucleicos Carbohidratos

8 Como se forman las biomoléculas fundamentales para la vida? Con que sustratos? Carbono: 50 % del peso seco celular. Sin importantes en el metabolismo energético y constitución de elementos estructurales: cadenas carbonatadas de moléculas como mureína, pilina, flagelina

9 Nitrógeno: 12 % del peso seco celular. Constituye aminoácidos, y de esa manera permite la existencia de proteínas, que tendrán funciones estructurales y enzimáticas Ejemplo de vía metabólica donde participan enzimas proteicas: glucólisis flagelo Pili

10 Elementos fundamentales para la vida celular: P: Función en formación de ADN (constituye la base para la polimerización de nucleóticos, ya que los mismos se unen por enlaces mediante P; constitución de moléculas intermediarias en el metabolismo energético como el ATP.

11 S: Función en constitución de aminoácidos azufrados vinculados a la constitución de proteínas de alta resistencia, y vitaminas del grupo B

12 Muchos elementos funcionan como cofactores enzimáticos: Mg, Ca,

13 Cuál es la utilidad de conocer los requerimientos metabólicos de los microorganismo?

14 Clasificación de microorganismos según tipo de metabolismo: Según atmósfera de crecimiento: aerobios microaerófilos capnófilos anaerobios facultativos anaerobios aerotolerantes anaerobios estrictos Según temperatura de crecimiento: psicrófilos mesófilos termófilos - termófilos extremos Según fuente de obtención de energía: foto-trofos: fotosíntesis quimio-trofos: catabolismo por oxidación y/o fermentación y metabolismo intermedio Según la fuente de elementos básicos para estructura de biomoléculas: lito-trofos: Nitrógeno: atmosférico Carbono: CO 2 atmosférico Hidrógeno: H 2 del agua organo-trofos: Nitrógeno, Carbono, Hidrógeno: de compuestos orgánicos (proteínas, carbohidratos, lípidos, etc.) Según la dependencia-independencia para generar las biomoléculas: autótrofos heterótrofos

15 Conceptos y definiciones relevantes: Reacciones exotérmicas Vs Endotérmicas: Energía libre en una reacción: energía disponible para realizar un trabajo Pasaje a un estado de menor energía: reacción exotérmica (libera energía) Pasaje a un estado de mayor energía: reacción endotérmica (consume energía) Energía de activación: llevar a todas las moléculas participantes de una reacción, a estado reactivo Enzimas: disminuye energía de activación; aumentando velocidad de reacción entre 10 8 y 1 20 veces. Oxido-Reducción: Oxidación: reacción mediante la cual se ceden electrones (hidrogeniones) Reducción: ganancia de electrones Donador primario de electrones (fuente de energía catabolizable) Transportador de electrones (fijos: citocromo oxidasa; móviles: NAD/NADP: transportan H + a un aceptor mediante deshidrogenación). Conservación de energía liberada: en enlaces fosfato de alta energía interna (ATP; CoA como el Acetil CoA), en polisacáridos (poli glucosa, almidón) y demás polímetros (poli beta hidroxibutirato) Aceptor final de electrones Compuestos de alta energía: Enlaces fosfatos= ATP (adenosina + fosfatos x unión éster o anhidro) Obtención y almacenamiento de energía: Respiración Vs Fermentación: Respiración: Oxidación completa de un sustrato, en que un elemento inorgánico y exogeno termia siendo el aceptor final de electrones, y la energía (proporcionalmente mucha) se produce Fermentación: Oxidación incompleta de un sustrato, en que un elemento orgánico y endoógeno termina siendo el aceptor final de electrones, la energía (poca) se produce por fosforilación a nivel de sustrato (Ej glucolisis pro la vía de Embden Meyerhof)

16 Enzimas: Nomenclatura según su actividad: Oxidoreductasas: catalizan reacciones de oxidorreducción (redox). Utilizan coenzimas y cofactores (NAD, NADP) que transporten los electrones (hidrogeniones) desde el dador primario de electrones hasta el aceptor final de electrones. Estas coenzimas quedan modificadas en su grado de oxidación al participar de una reacción, y no se sintetizan de nuevo sino que se reciclan participando en reacciones inversas, alternando oxidación con reducción. Ejemplos: deshidrogenasa, peroxidasa. Transferasas: transfieren grupos activos obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas, a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversión de monosacáridos, aminoácidos, etc. Ejemplos: transaminasas Hisrolasas: catalizan reacciones de hidrólisis: ruptura de enlaces con liberación de elementos y sustitución por moléculas provenientes del agua, como ocurre por ejemplo en la obtención de monomeros a partir de polimeros. Actúan típicamente en el catabolismo. Ejemplos: glucosidasas, lipasas, estearasas. Liasas: catalizan reacciones en las que se eliminan grupos H2O, CO2 y NH3 para formar un doble enlace o añadirse a un doble enlace. Ejemplos: decarboxilasas Isomerasas: actúan sobre determinadas moléculas obteniendo o cambiando de ellas su estado en relación a su isomero, catalizando cambios de posición de un grupo en determinada molécula obteniendo formas isoméricas. Suelen actuar en procesos de interconversión. Ejemplo: isomerasas Ligasas: catalizan la unión de elementos que generan un producto de mayor energía interna (anabolismo), como por ejemplo la síntesis de los enlaces denominados "fuertes" mediante el acoplamiento a moléculas de alto valor energético (fosfatos) al ADP formando ATP Ejemplos: sintetasas Vet. Sergio Damián Abate, Dr. Mag. Prof. Adjunto Microbiología-Sede Atlántica - UNRN

17 Metabolismo energético: Oxidación incompleta de la glucosa por glucólisis Etapa I: reacciones preparatorias generan 2 G3P a partir de 1 glucosa No hay ni oxidación ni reducción Etapa II: se forman 2 piruvatos y se sintetiza ATP por proceso redox Etapa III: generación de producto final y ATP por proceso redox

18 Metabolismo energético: Oxidación completa de la glucosa por glucólisis Genera como subproducto radicales libres oxidantes altamente reactivos

19 Metabolismo energético: Oxidación completa de varios sustratos

20 Medios de cultivo microbianos Definición Consideración del metabolismo a estudiar Condiciones para su uso en microbiología Nutrientes Clasificación

21 Nutrientes de Medios de cultivo: Macronutrientes: Agua Estabilizadores osmóticos Estabilizadores ph Fuentes de carbohidratos Fuentes de aa y proteínas Minerales y vitaminas Micronutrientes: Elementos traza Condiciones para un cultivo microbiano además de los nutrientes del medio de cultivo: ph Osmolaridad Temperatura Gases-atmósfera de crecimiento

22 Clasificación de Medios de cultivo microbianos Según su estado físico (presencia y concentración de agar): Líquidos, Sólidos y Semisólidos (Ventajas de cada uno)

23 Clasificación de Medios de cultivo microbianos Según su uso: Simples Enriquecidos De enriquecimiento selectivo Selectivos Diferenciales Selectivo-diferenciales

24 Clasificación de Medios de cultivo microbianos Según su origen: Naturales o artificiales Animales, vegetales, mixtos Según el conocimiento sobre la composición: Naturales Químicamente definidos Según su condición Medios inertes Medios vivos

25 Clasificación de Medios de cultivo microbianos Según su uso: