Temas 5-8 (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 04/07/2017
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TEMAS 5-8: Fisiología y metabolismo bacteriano - - Las bacterias tienen una pluripotencia metabólica (entre todas las especies); sin embargo, esto no quiere decir que puedan vivir en cualquier parte o que una misma bacteria pueda habitar en todo el mundo y por tanto, pueda cambiar su metabolismo:  Tienen una gran ubicuidad, colonizan prácticamente todos los medios naturales del planeta.
Pueden vivir en condiciones extremas (se pueden encontrar en lagos de aguas termales, en balsas con alta concentración de sal o en hábitats con una lata concentración de ácido sulfúrico o de azufre con un pH muy ácido).
METABOLISMO: conjunto de reacciones bioquímicas (unas producen energía y otras la consumen): - catabólicas que producen energía para:  Movimiento.
 Transporte de sustancias.
 Biosíntesis (síntesis de compuestos estructurales).
 Etc.
- Y reacciones anabólicas, que consumen energía.
- El anabolismo además de la fuente de energía (ATP), también requiere una fuente de electrones, que son almacenados como poder reductor.
- El anabolismo es un proceso reductivo: se suministran electrones a las moléculas pequeñas que van a servir para hacer la biosíntesis.
- En los sistemas biológicos, la conservación de la energía implica reacciones de oxidación-reducción (redox.)  Oxidación -> pérdida de electrones El elemento que se oxida es el reductor.
 Reducción -> ganancia de electrones El elemento que se reduce es el oxidante.
 Potencial de reducción -> las sustancias varían en su tendencia a oxidarse o reducirse.
** Las sustancias se clasifican según su capacidad de captar electrones. En los procesos anabólicos, cuando la sustancia que da el electrón lo da a moléculas de más abajo (en la torre de la imagen), gana más energía.
** El metabolismo de los microorganismos aeróbicos es más eficiente, obtiene más energía.
- - Una manera conveniente de visualizar la transferencia de electrones es imaginar una torre vertical.
La torre representa el rango de potenciales.
La sustancia situada en la parte más alta (la más negativa) es la que tiene mayor tendencia a donar electrones y la de la parte inferior, la de mayor tendencia a captar electrones.
Cuando más bajan los electrones hacia el aceptor, mayor será la energía liberada.
El oxígeno de la parte inferior de la torre es el aceptor de electrones más favorable de los utilizados por las bacterias.
En ausencia de oxígeno, otras sustancias del medio de la torre pueden ser aceptores de electrones.
A menudo se considera al donador de electrones como una fuente de energía, pero el que realmente contiene la energía es la reacción química mediante la cual se oxida el donador de electrones.
Grupos fisiológicos nutricionales:  Según la fuente de energía: 1. Fototrófica -> luz 2. Quimiotrófica -> quimioorganotrófica – orgánico Quimiolitotrófica - inorgánico  Según la fuente de carbono: + Fuentes de energía: la energía se obtiene 1. Heterótrofos -> orgánica de la luz, de los compuestos orgánicos o de 2. Autótrofos -> inorgánica los inorgánicos.
 Según la fuente de electrones: + Fuente de electrones: se obtienen de 1. Compuestos orgánicos compuestos orgánicos o inorgánicos.
+ Fuente de carbono: se obtienen del CO2 o de compuestos orgánicos 2. Compuestos inorgánicos - Tipos respiratorios:  Quimiotrofos: utilizan compuestos orgánicos.
 A los quimiotrofos se les conocen dos mecanismos de producción de energía: 1. La fermentación: el proceso de reducción tiene lugar en ausencia de aceptores exógenos de electrones.
Se habla de ella cuando el aceptor final de electrones no es exógeno, sino que es un metabolismo propio. (El último aceptor de electrones es un producto del propio metabolismo -> menos eficiente energéticamente).
No necesita cadena de electrones ni FMP.
El aceptor exógeno de electrones es generalmente un intermediario de la vía catabólica utilizada para degradar y oxidar la fuente orgánica de energía.
Durante la fermentación se sintetiza ATP únicamente mediante FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO, un proceso por el cual se transfiere un grupo fosfato al ADP desde una molécula de alta energía generada por el catabolismo de la fuente de energía.
2. La respiración: el oxígeno (aeróbicos)u otra sustancia (anaeróbicos) actúa como aceptor final de electrones.
Requiere la actividad de una cadena de transporte de electrones -> potencial redox (van pasando de más capacidad de dar a más capacidad de aceptar electrones). Durante el movimiento de los electrones a lo largo de la cadena se genera un tipo de energía potencial llamada FUERZA MOTRIZ DE PROTONES que sirve para sintetizar ATP.
Gradiente de pH o potencial electroquímico. En alguna de las reacciones redox se generan protones que son expulsados fuera de la célula. Se genera una diferencia de carga a ambos lados de la membrana.
(Hay H+ fuera (más carga fuera) -> la membrana se dice que funciona como un batería. Se genera energía porque los protones salen fuera por los electrones y vuelven a entrar gracias a la ATP-asa -> fuerza motriz de electrones).
La membrana tiene un cierto estado energético (como una bacteria).
La aeróbica es más eficiente que la anaeróbica.
2.1.
Aeróbica 2.2.
• Anaeróbica TIPOS: + Aerobias estrictas: sólo pueden crecer en presencia de oxígeno.
+ Anaerobias estrictas: sólo obtienen energía por vía fermentativa.
Además, el oxígeno es letal (producen esporas).
+ Aerobias y anaerobias facultativas: Tiene de la capacidad de obtener energía por fermentación (anaeróbica) o por respiración (aeróbica). Preferiblemente realizan la respiración ya que es más eficiente.
+ Microaerófilas: actividad metabólica con bajas concentraciones de oxígeno.
Bacterias que viven en presencia de oxígeno pero con concentraciones más bajas ((no en condiciones atmosféricas).
** Bacterias fototróficas: utilizan la luz como fuente de energía. Son bacterias fotosintéticas.
Hay dos grupos: • • • Fotoautotrofas: utilizan fuente de carbono inorgánico, como las plantas.
Fotoheterótrofas: utilizan la luz, pero compuestos orgánicos.
Carotenoides: + FUNCIONES: 1. Captación de luz a determinadas longitudes de onda y transferencia de energía a los centros de reacción.
2. Concentración de luz.
3. Fotoprotección de la fotooxidación.
• Membranas fotosintéticas: + Bacterias rojas: capacidad para captar luz y la convierten en energía por medio de una FOSFORILACIÓN CÍCLICA a partir de lamelas o vesículas.
1. Lamelas: invaginaciones de la membrana plasmática donde se acumulan pigmentos y cadenas de transporte de electrones.
2. Vesículas: también se acumulan pigmentos y cadenas de transporte de electrones.
a) No del azufre.
b) Del azufre.
+Bacterias verdes: 1. Clorosomas: sistema de membranas acopladas a la membrana plasmática, que se conectan con las proteínas de la membrana y se obtiene energía.
Es donde se encuentran los pigmentos, que captan luz y la transmiten a las cadenas de electrones.
A) No del azufre B) Del azufre + Heliobacterias - DIFERENCIAS ENTRE LAS CÉLULAS QUE HACEN LA RESPIRACIÓN AERÓBICA Y ANAERÓBICA: Fuente de energía Fuente de Carbono Mecanismo de movimiento de electrones hasta el O2 Pigmento para captar la luz Fotosistemas - Aeróbicas Luz CO2 Lo necesitan Anaeróbicas Compuestos del azufre Lo necesitan (clorofila) Bacterioclorofila (no todos tienen el mismo pigmento -> carotenoides) 1 2 En RESUMEN...
 En la fotosíntesis oxigénica (eucariotas y cianobacterias) se capta luz mediante clorofila y se transportan electrones a través de los fotosistemas I Y II para producir ATP y NADH.
 En la fotosíntesis anoxigénica (bacterias rojas y verdes) se capta luz mediante bacterioclorofila. Sólo tienen un fotosistema y usan la fotofosforilación cíclica para sintetizar ATP.
...

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