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FISIOLOGÍA Y CINÉTICA
MICROBIANA
Dra. Maribel Plascencia Jatomea
Tema 4:
Metabolismo y respiración
microbiana.
Aerobiosis, anaerobiosis, fermentación.
Energía: capacidad para realizar trabajo o para
causar cambios particulares.
Los organismos vivos llevan a cabo 3 tipos fundamentales de
trabajo:
Químico
De transporte
Mecánico
Enzimas: no alteran el equilibrio químico ni violan las leyes de
la termodinámica, sino que aceleran las reacciones al reducir su
energía de activación.
Trabajo químico
Se basa en la síntesis de moléculas biológicas
complejas necesarias para la célula a partir de
precursores simples.
Se requiere energía para aumentar la complejidad
molecular de una célula.
Trabajo de transporte
Se basa en el transporte de moléculas e iones, a través de
membranas celulares contra un gradiente electroquímico. Una
molécula o soluto puede entrar o salir aunque su concentración
sea mayor en el interior (contra un gradiente de
concentración).
Requiere un consumo de energía para captar nutrientes,
eliminar productos de desecho y mantener equilibrio iónico.
Trabajo mecánico
Requiere de energía para cambiar la localización
física de los organismos, las células y las estructuras
intracelulares.
Flujo de carbono y energía entre organismos fotoautótrofos y
quimioheterótrofos en un ecosistema.
Los m.o. quimioheterótrofos requieren moléculas orgánicas complejas como fuente de
materia y energía para sintetizar sus estructuras celulares. A menudo utilizan O2 como
aceptor de electrones al oxidar la glucosa y otras moléculas a CO2 (respiración
aerobia).
Ciclo de energía celular: respiración aeróbica
En la respiración aeróbica se libera una gran cantidad de energía,
con la cual se forma ATP (adenosina 5´-trifosfato), molécula de alta
energía.
Cuando el ATP se descompone en adenosina difosfato (ADP) y
ortofosfato (Pi), se libera energía para un trabajo útil.
Degradación de glucosa a piruvato
Vía glucolítica
Vía de Embdem-Meyerhof o
vía glucolítica.
Vía de las pentosas fosfato
Vía de las pentosas fosfato o
vía de las hexosas
monofosfato.
Vía de Entner-Doudoroff
Vía Embden-Meyerhof o
vía glucolítica
Principal vía de
degradación de la glucosa
a piruvato en el
catabolismo.
Presente en todos los
grupos principales de m.o.
y actúa en
presencia/ausencia de O2.
Degrada una molécula de
glucosa (6C) en 2 de
piruvato (3C).
Se produce ATP y NADH.
Etapa de 6C
Etapa de 3C
Vía de las pentosas fosfato
Ruta alterna que opera de forma
aeróbica/anaeróbica. Es importante en
la biosíntesis y en el catabolismo.
Oxida la glucosa-6-fosfato,
produciendo NADPH, que actúa como
fuente de e- para reducir moléculas
durante la biosíntesis.
Actúan 2 enzimas: transcetolasa y
transaldolasa.
Sintetiza azúcares de 4C (síntesis de
a.a. aromáticos) y 5C (ác. nucleicos,
aceptores de CO2 en la fotosíntesis).
Los productos intermediarios se usan
para producir ATP.
Síntesis de a.a.
aromáticos
Componente
importante de
ácidos nucleicos
Vía de las pentosas fosfato
El 6-fosfogluconato se deshidrata
para formar2-ceto-3-desoxi-6-
fosfogluconato o KDPG, que es
escindido por la KDPG aldolasa en
piruvato y gliceraldehído-3-
fosfato. Este se convierte en piruvato
en la parte inferior de la glucólisis.
La mayoría de las bacterias usan
las vías glucolítica y de las pentosas
fosfato, pero algunas sustituyen la
glucólisis por esta vía.
Presente en Pseudomonas,
Rhizobium, Azotobacter,
Agrobacterium y algunos Gram(-).
Vía de Entner-Doudoroff
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo del
ácido cítrico o ciclo de Krebs)
La degradación vía aeróbica del
piruvato a CO2 en el catabolismo,
libera mayor energía que en la
glucólisis.
El complejo multienzimático
“complejo piruvato
deshidrogenasa” oxida el piruvato a
CO2 y acetil Coenzima A, una
molécula rica en energía.
La acetil-CoA es el sustrato de este
ciclo. Se produce a partir del
catabolismo de carbohidratos, lípidos
y a.a.
o Se produce GTP, molécula de alta energía equivalente al ATP.
o Las enzimas de este ciclo están ampliamente distribuidas entre los m.o.
o Una de las principales funciones del ciclo es: proporcionar esqueletos de
carbono para su uso en funciones biosintéticas.
6C
5C
4C
Rol del ciclo de Krebs en la respiración
Cadena transportadora de electrones y
fosforilación oxidativa
Se compone de una serie de
transportadores de e- que operan
conjuntamente para transferir e- de
dadores (NADH, FADH) a aceptores (O2).
Los e- fluyen de potenciales de reducción
(-) a (+), finalmente se combinan con O2
y H+ para formar agua.
Solo existen 3 lugares en las cadenas
transportadoras eucariotas en las que se
libera suficiente energía para sintetizar ATP:
1. NADH y coenzima Q
2. Citocromos b y c1
3. Citocromo a y O2
Fosforilación oxidativa
