Nutrición y cultivo de microorganismos
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- Ana Belén Mora Navarro
- hace 6 años
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1 Tema 3: Nutrición y cultivo de microorganismos. Fuentes de carbono y energía. Medios de cultivo. Técnicas de cultivo. Reacciones catabólicas: respiración, fermentación. Fotosíntesis. Anabolismo. Transporte de electrones. Fuerza motriz protónica. Brock, Biología de los microorganismos. 12ª. Edición, Prentice-Hall. Tortora G.J., Funke B.R., Case C.L. Introducción a la Microbiología. 9a ed. Editorial Médica Panamericana S.A. Trabajo práctico Nº2 Microbiología UNSL
2 Nutrición y cultivo de microorganismos
3
4 METABOLISMO CELULAR Son todos los procesos químicos que tienen lugar dentro de una célula Por qué interesa conocer el metabolismo microbiano? Para el desarrollo de medios de cultivos Para identificación de microorganismos mediante pruebas metabólicas En microbiología médica (enfermedades infecciosas) En microbiología industrial: producción de compuestos útiles Para entender la bioquímica del crecimiento microbiano Para obtención de procedimientos útiles que impidan el crecimiento de microorganismos indeseables
5 Liberación de calor Moléculas simples Catabolismo ATP ADP+ Pi Anabolismo Moléculas complejas Liberación de calor
6 Utilización de Energía por Microorganismos a) Construcción de estructuras celulares. b) Síntesis de enzimas, ácidos nucleicos, polisacáridos y otros componentes químicos. c) Reparación de daños y mantenimiento celular. d) Crecimiento y multiplicación celular. e) Concentración de solutos y exportación de productos metabólicos. f) Movilidad.
7 Bioenergética Catálisis y enzimas E+S E-S E+P
8 Todos los organismos Fuente de energía Química (Quimiótrofos) Fuente de carbono Lumínica (fotótrofos) Fuente de carbono Compuestos orgánicos CO2 Compuestos orgánicos CO2 Quimioheterótrofos Quimioautótrofos Fotoheterótrofos Fotoautótrofos Usan H2O para reducir el CO2? O2 Todos los animales, mayoría de hongos, protozoos y bacterias Bacterias oxidantes de hidrógeno, azufre, hierro, nitrógeno y monóxido de carbono Si Organismos fotosintéticos oxigénicos No Organismos fotosintéticos anoxigénicos Compuesto orgánico Fermentación No O2 Compuesto inorgánico Cadena transportadora de electrones Bacterias no sulfurosas verdes, Bacterias no sulforosas púrpuras
9 Oxidaciones y Reducciones La escala de electrones
10 Coenzimas El NAD como transportador redox de electrones
11 Enlaces fosfatos Compuestos de alta energía. Almacenamiento de la energía
12 Conservación de Energía Quimiotrofos Fermentación: Fosforilación a nivel de sustrato Respiración: Fosforilación oxidativa Fototrofos: Fotofosforilación En la fermentación la síntesis de ATP tiene lugar como resultado de una fosforilación a nivel de sustrato (a). En la respiración la membrana citoplasmática está energéticamente activada por la FMP y pierde parcialmente esa energía en el proceso de fosforilacion oxidativa para formar ATP (b).
13 Repasar!!! Etanol (CH 3 -CH 2 OH) CO 2 Ac. Acético (CH 3 -COOH) CO 2 se liberan 326 Kcal se liberan 269 Kcal C 6 H 12 O 6 2 CH 3 -CH 2 OH + 2 CO Kcal C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Kcal
14 Para producir energía desde glucosa, los microorganismos usan dos vías metabólicas: respiración y fermentación. Ambas comienzan con la glicolisis pero siguen diferentes vías dependiendo de la disponibilidad de oxigeno
15 Glucólisis (Via de Embden-Meyerhof) Reacciones preparatorias Obtención de ATP y piruvato Formación de productos de fermentación
16 La esencia de la fermentación. El producto de la fermentación se excreta y sólo se utiliza una cantidad pequeña del compuesto orgánico original para la biosíntesis Fermentaciones
17 Vías de glucólisis alternativas Ciclo de la Hexosa Monofosfato (HMP) o Vía de las Pentosas Fosfato Degrada azúcares de 5 y 6 C 1 ATP Produce pentosas intermedias importantes para la síntesis de 1) Ácidos nucleicos 2) Ciertos aminoácidos 3) Glucosa a partir de CO 2 en la fotosíntesis Bacterias que utilizan esta vía: E. coli, Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis, Leuconostoc mesenteroides Vía de Entner-Doudoroff Bacterias Gram-negativas: Rhizobium, Pseudomonas, Agrobacterium Ausente en bacterias Gram-positivas 1 ATP NADPH 2 NADPH
18 Flujo de carbono en la respiración Biosintética Bioenergética
19 Respiración: Sistema de membrana transportadores de electrones Fuerza motriz de protones Transportadores: NADH deshidrogenasas Flavoproteínas Proteínas con Fe y S (ferredoxina) Citocromos Quinonas
20 Estructura y función de la ATPasa Subunidad F o y F 1 Cambios conformacionales de β Reversibilidad de la ATPasa (Importante en bacterias lácticas: fermentadores obligados) Inhibidores: (CO y CN - ) de la FMP Desacopladores: dinitrofenol y dicumarol
21 Respiración Anaeróbica En la oxidación de un compuesto orgánico algunos microorganismos pueden usar en lugar de O 2 otros compuestos como aceptores finales de electrones (e) para la re-oxidación del NADH 2 en la cadena respiratoria. La oxidación con aceptores de e distintos del oxígeno se denomina respiración anaerobia. Los aceptores de e pueden ser compuestos inorgánicos y orgánicos, entre los inorgánicos los NO 3 -, SO 4=, y CO 2 y entre los orgánicos el acido fumárico. Las cuplas redox en la torre de e se ordenan desde las más electronegativas a las más electropositivas. Debido a su posición redox en la torre de e ninguno de los aceptores finales de e tiene un potencial redox E tan electropositivo como el par O 2 /H 2 O y por lo tanto se libera menos energía cuando se usan estos aceptores de e diferentes del oxígeno.
22 Bases del Anabolismo: Biosíntesis de azúcares y polisacáridos Gluconeogénesis Biosíntesis de Pentosas
23 Bases del Anabolismo Biosíntesis de ácidos grasos y lípidos I. Composición variable de acuerdo a la temperatura de crecimiento En Bacteria: Ácidos grasos de C 12 a C 20 II. Posición de los dobles enlaces: específico de las especies III. Precursor de ácidos grasos impares: grupo propionil (C 3 )
24 Bases del Anabolismo: Biosíntesis de aminoácidos
25 Bases del Anabolismo: Biosíntesis de nucleótidos Adenina y Guanina (DNA y RNA) Timina y Citosina (DNA) Uracilo (RNA)
26 Integración del Metabolismo: Vías Anfibólicas Vías metabólicas comunes a las reacciones anabólicas y catabólicas
27 Inhibición competitiva o Inhibición por retroalimentación? -Inhibidor competitivo -Inhibidor no competitivo
28 CONTROL FEED-BACK VIA RAMIFICADA Isoenzimas (3-deoxi D-arabino-heptulosonato 7-fosfato sintasa) Comparar esta inhibición con la inhibición por retroalimentación concertada?
29 CONTROL FEED-BACK VIA RAMIFICADA Inhibición por retroalimentación secuencial
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Concepto de catabolismo y mecanismo general de obtención de energía (ATP, respiración, fermentación). Panorámica general del catabolismo (glúcidos, lípidos y aminoácidos). Glucólisis, ciclo de Krebs, β-oxidación
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