Tema 9.- Tipus de microorganismes segons la seva nutrició (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 1º curso
Asignatura Microbiologia I
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 27/03/2016
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Tema 9.- Tipus de microorganismes segons la seva nutrició Com hem explicat en el tema anterior, el metabolisme cel·lular es basa en el conjunt de reaccions que tenen lloc en un organisme. Perquè hi hagi anabolisme necessitem ATP el qual és generat pel catabolisme. Aquest ATP s’obté de la degradació de diferents substàncies o nutrients del propi bacteri.
1.- Mecanisme de generació d’ATP ATP generat per a dur a terme diferents processos que requereixen energia, es pot formar a partir de diferents processos:  Fosforilació a nivell de substrat fa referència a les fermentacions. Són oxidacions que tenen lloc en absència d’un acceptor extern d’electrons.
 Fosforilació oxidativa respiracions, hi ha un acceptor final d’electrons, que pot ser oxigen o altres substàncies.
 Fotofosforilació fotosíntesi Fosforilació AMP – P + Pi AMP~P~P (això té lloc aplicant energia).
Quan un microorganisme fa fosforilació oxidativa (respiració) i fosforilació a nivell de substrat (fermentació) diem que el microorganisme delimita el seu rendiment energètic, ja que a partir de la respiració obtenim més energia que en la fermentació.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM 2.- Fermentació En la femermentació, els compostos orgànics són donadors dels electrons i alhora també són acceptors d’electrons. En aquest cas no hi ha acceptor d’electrons extern com podria ser l’O2.
En aquest cas el component orgànic oxidat, no s’oxida totalment, sinó parcialment i en aquesta oxidació s’allibera energia i altres productes resultats.
3.- Glucòlisi o via de Embden – Meyerhof Aquesta via és molt usada en la fermentació, ja que es basa en la oxidació parcial de la glucosa. És un procés anaeròbic (no requereix O2) i és un procés pel qual s’oxiden sucres.
Durant aquest procés hi ha certes reaccions preparatòries on no hi ha oxireducció, sinó que permeten la formació d’intermediaris clau perquè el procés pugui tenir lloc completament. En aquesta fase preparatòria hi ha gest d’energia.
Un cop finalitza aquesta fase comencen una sèrie d’oxidacions oxireductores i finalment s’acaba oxidant el NADH de nou a NAD. Així doncs, en aquest procés ens trobem amb 3 etapes principals.
 Etapa 1 reaccions prèvies (consum 2 ATPs).
 Etapa 2 oxidació (guany de 4 ATPs).
 Etapa 3 reducció Així doncs en total en una fermentació iniciada amb glucòlisi el balanç total serà de 2ATP i productes de fermentació, ja que el NADH generat a la glucòlisi serà regenerat mitjançant la seva oxidació reduint altres molècules per obtenir productes de secreció.
Això es fa perquè no es pot usar per obtenir energia, per tant, s’han de buscar alternatives per a poder reusar el NAD.
El substrat orgànic és oxidat pel coenzim NAD creant un intermediari no fosforilat amb una gran energia d’hidròlisi. Aquest intermediari patirà una substitució amb un grup P, per format un acil-P (sent un enllaç d’alta energia). Finalment aquest acil-P dóna el Pi al ADP per formar ATP.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM 3.1.- Recuperació del NAD+ No hi ha O2, per tant com a acceptores d’electrons hem de tenir altres molècules endògenes per tal d’oxidar el NADH que es troba reduït a la cèl·lula, ja que s’ha de regenerar.
El Pyr és reduït amb aquest NADH i així tornem a obtenir NAD+.
Conèixer els processos de fermentació és important en humans, ja que ens permet prendre avantatges d’aquests en indústries alimentàries i indústria química.
4.- Respiració aeròbica i anaeròbica Quan respirem, l’acceptor extern d’electrons pot ser oxigen (aeròbic) o bé alguna altra substància acceptora (anaeròbic). En aquest procés de respiració es produeix una oxidació total de la glucosa fins a obtenir CO2 o altres molècules.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Quimiòtrofs microorganismes que fan oxidació completa de qualsevol compost orgànic i dóna CO 2 com a producte final i energia en forma d’ATP.
L’energia obtinguda en aquests depèn de la proximitat del nivell d’oxidació del compost al del CO2.
S’obtindrà més energia amb acceptor O2, ja que és l’element amb més potencial redox.
4.1.- Respiració – com es genera ATP? Per obtenir energia en forma d’ATP en la respiració direm que els àtoms d’hidrogen equivalen electrons, que serà transportats durant el procés d’obtenció d’ATP i els protons que serà els bombejats durant el mateix procés.
4.2.- Cadena transport electrons (CTE) Durant aquest procés, tenim una sèrie d’enzims que es troben a la membrana que gràcies a un potencial redox, transporten electrons de la font d’energia a un acceptor extern que pot ser O2 o altres. En aquest cas el donador d’electrons serà el NADH i l’acceptor oxigen o altres.
Durant la fosforilació oxidativa es general un gradient de pH i una diferència de potencial elèctric. Això provocarà la generació d’una força motriu de protons que serà un indicador de l’estat energètic de la membrana.
La cadena de transport d’electrons és diferent en diferents organismes, però tenen en comú que són una sèrie de transportadors que s’ordenen de menys a més potencial redox i que són els que generen aquesta força motriu de protons.
El transport d’electrons té lloc en diferents tipus d’enzims redox i proteïnes de transport d’electrons:  Deshidrogenasa NADH e- i H+  Flavoproteïnes e- i H+  Proteïnes Fe-S e Citocroms e Quinones e- i H+ Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM 4.3.- ATP sintasa o ATPasa És la molècula que sintetitza ATP gràcies al gradient de protons que es forma. Està formda per dues subunitats, la FO que és el canal conductor de H+ i F1 que és la peça globular.
Aquesta molècula s’usa en la fosforilació oxidativa i en la fotofosforilació. El poder reductor que es crea a la membrana amb el gradient de pH, produeixen que tres molècules d’H+ s’adhereixin FO, el pas d’aquestes molècules provoquen un canvi conformacional en la subunitat β de F1 gràcies a un gir que fa γ de Fo. Aquest canvi conformacional provoca la unó de ADP i la formació d’ATP en la subunitat α de F1.
Els fermentadors tenen ATPasa amb activitat revertida, consumeixen ATP per generar força motriu de protons.
4.4.- Respiració aeròbia de la glucosa Té lloc en tres processos principals:  Glucòlisi d’una glucosa obtenit 2 ATP, 2NADH i 2 piruvats.
 Descarboxilació àcid pirúvic en aquest procés es perd CO2 per cada molècula de Pyr i alhora el coenzim A s’uneix per formar Acetil – CoA.
 Oxidació en el cicle dels àcids tricarboxílics oxida acetil – CoA a dues molècules de CO2.
Gràcies a aquest procés, acabarem obtenint 36-38 molècules ATP.
4.5.- Respiració anaeròbia En aquesta respiració, l’acceptor final d’electrons no és l’oxigen sinó que és una altra substància.
 Nitrat (NO3-) formes de N més reduïdes i 2ATPs. Desnitrificació (anaerobis facultatius).
 Ió fèrric (Fe3+)  Sulfat (SO42-)  Carbonat (CO32-) Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Aquest components aportaran menys energia que usant O2, però permeten creixement en condicions on no hi ha oxigen.
5.- Quimiolitotròfia És la oxidació de compostos inorgànics com ara H2S, H2, Fe2+ o NH3. No poden agafar carboni de la font energètica, i el que fan és obtenir-lo del CO2 (tenen RUBISCO), és a dir, són autòtrofs.
Aquests microorganismes els podem trobar en zones amb activitat geològica com els volcans, o antropocèntrica com ara en agricultura o ramaderia.
Hi ha molta diversitat metabòlica dintre d’aquest grup.
6.- Fotosíntesi Aquest microorganismes han adoptat maneres d’obtenir energia química a partir d’energia llumínica. La majoria d’aquests són microorganismes fotoautòtros, usen com a font d’energia la llum i no s’alimenten, sinó que ells mateixos fabriquen la font de C.
Aquests microorganismes tenen pigments fotosintètics amb diferents clorofil·les que tindrà diferents espectres d’absorció de l’energia de la llum. En plantes la clorofil·la és a o b i té una absorció màxima de 680 nm. En organismes procariotes, fan fotosíntesi els cianobacterius gràcies a la clorofil·la a i els bacteris vermells o verds que usen bacterioclorofil·les que tenen una absorció màxima de 800-925 nm.
Aquest procés es localitza en invaginacions de la membrana plasmàtica, a la mateixa membrana plasmàtica o bé tant a la membrana com en estructures que reben el nom de clorosomes o membranes tilocoidals (cianobacteris).
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 7.- Metabolisme cel·lular Metabolisme cel·lular hi ha molts tipus de substrats que poden entrar en les vies degradatives o biosintètiques. Està tot relacionat.
1r CBM ...