Temes 5-8 (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2014
Páginas 9
Fecha de subida 02/11/2014
Descargas 19
Subido por

Vista previa del texto

Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià Fisiologia i metabolisme bacteria Els bacteris tenen una gran ubiqüitat ⟶ Colonitzen gairebé tots els medis naturals del planeta, inclosos els més extrems com :     Medis amb ⬆[sal] Fonts termals amb temperatures molt elevades Medis amb ⬆ [S] A temperatures molt baixes Aquesta ubiqüitat es dona gràcies a la pluripotencialitat metabòlica. És a dir, que els diferents bacteris poden tenir diverses formes de realitzar el seu metabolisme. Algun bacteri podrà resistir a les condicions ambientals extremes gracies al seu metabolisme especial. S’han adaptat molt bé al medi que els envolta.
1. METABOLISME Combinació de reaccions catabòliques i anabòliques que duu a terme un bacteri.
 Reaccions catabòliques : reaccions que tenen com a resultat la producció d’energia. Aquesta energia la necessiten per a les reaccions anabòliques.
 Reaccions anabòliques : reaccions en les que es consumeix energia per tal de:  Moure la cèl·lula  Transportar substàncies  Sintetitzar compostos estructurals.
1 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià Anabolisme En aquest tipus de reaccions, a més de la font d’energia (ATP), també requereix d’una font d’eque són emmagatzemats com poder reductor.
L’anabolisme és un procés reductiu: es subministren e- a les molècules petites a mida que es fan servir per la biosíntesi.
Als sistemes biològics, la conservació de l’energia implica reaccions d’oxidació-reducció (redox).
Oxidació: pèrdua d’e- / Reducció: guany d’eEl potencial de reducció fa referència a la facilitat que tenen les substàncies per acceptar o cedir electrons. Per tant ens indica la seva tendència a oxidar-se o reduir-se.
Una manera convenient de visualitzar la transferència d’e- és imaginar una torre vertical. La torre representa el rang de potencials.
La substància reduïda situada a la part de dalt (la més negativa) és la que té major tendència a donar e- i la més oxidada a la part inferior la de major tendència a captar e-.
Quan més baixin els e- fins a l’acceptor, major serà l’energia alliberada.
L’oxigen a la part inferior de la torre és l’acceptor d’emés favorable dels utilitzats pels bacteris. En absència d’oxigen altres substàncies del mig de la torre poden ser donadores o acceptores d’e- .
Sovint es considera al donador d’e- com a font d’energia, però el que realment conté l’energia és la reacció química mitjançant la qual s’oxida el donador d’e-.
Grups fisiològics nutricionals Els bacteris per viure necessitaran tres fonts . Segons com extreguin aquesta font, els bacteris pertanyeran a un grup nutricional o a un altre.
2 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià Compost químic (Quimiotròfia) Font d’energia Llum (Fototròfia) Orgànic (Quimioorganotròfia) Inorgànic (Quimiolitotròfia) Orgànic (Fotoheteròtrof) Inorgànic (Fotoautòtrof) Font de carboni Orgànica ( Heterotròfia ) Inorgànica ( Autotròfia ) Font d’electrons Compostos orgànics (Organotròfia) Compostos inorgànics (Litotròfia) 3 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià 2. MECANISMES DE PRODUCCIÓ D’ENERGIA EN QUIMIOTRÒFS Als quimiòtrofs se’ls coneixen dos mecanismes de producció d’energia: la fermentació i la respiració (aeròbica o anaeròbica).
- Fermentació: El procés redox té lloc en absència d’acceptors exògens d’e-. És a dir utilitza acceptors endògens. Succeeix dins dels processos.
Respiració: L’oxigen o alguna altre substància actua com acceptor final d’e- Hi ha bacteris que en determinades ocasions respiren ( Ex. En presència d’oxigen), i en altres ocasions fermenten ( Ex. En absència d’oxigen).
Respiració ( Cadena de transport d’electrons ) La respiració requereix l’activitat d’una cadena de transport d’e-. Aquesta cadena està formada per una sèrie de proteïnes acoblades a la membrana plasmàtica . Al llarg d’aquesta cadena es mouen els electrons ( oxidant i reduint ) i es genera un tipus d’energia potencial anomenada força motriu de protons que es fa servir per sintetitzar ATP.
Aquesta força motriu de protons es produeix gràcies a que alhora que els electrons van movent-se per la cadena, hi ha un pas cap a l’exterior de la cèl·lula de protons que genera un gradient de pH o potencial electroquímic. Els protons que surten procedeixen d’algunes de les reaccions redox i es genera una diferència de càrrega a banda i banda de la membrana. La membrana té un cert estat energètic (com una bateria). Aquest gradient s’utilitzarà per a la formació de més ATP.
4 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià FORMACIÓ DE L’ATP. En la membrana de la cèl·lula hi ha ATPases (conjunt d’enzims) capaces de retornar als protons cap a l’interior de la cèl·lula el que produirà la formació de més ATP.
Quan l’últim acceptor d’electrons no és l’oxigen, la producció d’ATP és menor.
TIPUS RESPIRATORIS a) Aerobis estrictes : només poden créixer en presència d’oxigen.
b) Anaerobis estrictes : només creixen en absència d’oxigen. Poden obtenir l’energia realitzant la fermentació, o la respiració però amb un acceptor final diferent a l’oxigen. L’oxigen els hi pot provocar la mort.
c) Aerobis i anaerobis facultatius : tenen capacitat per realitzar fermentació en absència d’oxigen o realitzar la respiració aeròbica (preferiran la respiració ja que els hi aporta més energia ).
d) Microaeròfiles : necessiten oxigen per viure però en baixes concentracions ( més baixa que la concentració atmosfèrica). A elevades concentracions d’oxigen moren. Només realitzen respiració aeròbica.
5 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià Fermentació Quan l’acceptor d’e- és endogen parlem de fermentació. No necessita cadena d’e- ni FMP (força motriu de protons). Genera una energia inferior a la de la respiració.
L’acceptor endogen d’e- es generalment un intermediari de la via catabòlica utilitzada per degradar i oxidar la font orgànica d’energia.
Durant la fermentació es sintetitza ATP únicament mitjançant fosforilació a nivell de substrat, un procés pel qual es transfereix un grup fosfat a l’ADP des de una molècula d’alta energia generada pel catabolisme de la font d’energia.
Comparació respiració i fermentació 6 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià 3. MECANISMES DE PRODUCCIÓ D’ENERGIA EN FOTÒTROFS Els bacteris fotòtrofs utilitzen la llum com a font d’energia. Segons la font de carboni que utilitzin tindrem dos tipus :  Fotoautòtrofs : font de carboni inorgànica ( CO2)  Fotoheteròtrofs : font de carboni orgànica En tots dos tipus L’ATP procedeix de l’estimulació a través de la llum del/s fotosistema/es, que inicia la cadena de transport d’electrons i la força motriu de protons.
Però per a la biosíntesi s’utilitzarà carboni de diferents fonts.
Organismes fotosintètics Organismes eucariotes Organismes procariotes  Plantes  Cianobacteris  Algues pluricel·lulars verdes, marrons  Bactèries verdes del sofre i del no sofre i vermelles.
 Bactèries vermelles del sofre i del no sofre  Algues unicel·lulars ( ex. Diatomees)  Procloròfits ( alga +bacteri) Fotosíntesi oxigènica Realitzada per tots els organismes eucariotes i per els cianobacteris i procloròfits.
Utilitzen la llum i compostos inorgànics.
Els fotons que provenen de la llum estimulen els dos fotosistemes que es troben en els estromes del cloroplasts. A partir d’aquesta estimulació es genera un circuit d’electrons per una cadena transportadora d’electrons i van sortint a l’exterior protons que seran reintroduits per l’ATPasa generant ATP. També es genera NADH. L’últim acceptor d’electrons és l’oxigen.
7 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià Els cianobacteris realitzen una respiració molt similar, però a més fixen nitrogen en el Heterocist ( tema anterior).
El pigment capaç de captar la llum en aquest tipus de fotosíntesi són les clorofil·les.
Fotosíntesi anoxigènica Realitzada per els procariotes, excepte per els cianobacteris i els procloròfits.
Utilitzen la llum i compostos inorgànics, però a diferència de la fotosíntesi oxigènica, l’acceptor d’electrons no és l’oxigen, sinó el sofre.
Només utilitzen un fotosistema i fan servir la fotofosforilació cíclica per a la formació d’ATP.
Els pigments utilitzats per captar la llum en aquest cas són les bacterioclorofil·les i carotenoides (hi han de diferents tipus ).
Funció carotenoides: - Captació llum a determinades longituds d’ona i transferència d’energia als centres de reacció.
Concentració de la llum.
Fotoprotecció de la fotooxidació.
8 Microbiologia Temes 5, 6, 7, 8 – Fisiologia i metabolisme bacterià BACTERIS VERMELLS Presenten unes estructures denominades lamel·les ( capes concèntriques de membrana) o vesícules on es troben els pigments de bacterioclorofil·les.
BACTERIS VERDS Tenen una estructura denominada clorosoma acoblada a la membrana plasmàtica, es tracta d’un complex fotosintètic. Entre el clorosoma i la membrana plasmàtica es troben els pigments de bacterioclorofil·les.
9 ...