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METABOLISMO MICROBIANO

METABOLISMO MICROBIANO. Clasificación Metabolismo Quimio-órgano-heterótrofo (QOH). Vías oxidativas de la glucosa. Tipos de metabolismo QOH: respiración aeróbica y anaeróbica, fermentación y oxidación incompleta.

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METABOLISMO MICROBIANO

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  1. METABOLISMO MICROBIANO Clasificación Metabolismo Quimio-órgano-heterótrofo (QOH). Vías oxidativas de la glucosa. Tipos de metabolismo QOH: respiración aeróbica y anaeróbica, fermentación y oxidación incompleta. Metabolismo Quimio-lito-autótrofo (QLA). Nitrificación. Sulfatación. Oxidación del H2 Metabolismo Foto-lito-autótrofo (FLA). Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica. TEMARIO

  2. Eficiencia de obtención de energía: diferencia de potencial entre pares redox. cantidad de reacciones intermedias.

  3. CLASIFICACIÓN METABÓLICA 1) Fuente de energía: (química o luz) 2) Compuesto que se oxida (orgánico o inorgánico) 3) Fuente de C celular (orgánico o inorgánico)

  4. QUIMIO-ÓRGANO-HETERÓTROFOS (QOH) ATP ATP Glucosa FDP G6P F6P 2 NADH 2 ATP 2 ATP 2 PEP 2 Piruvato 2 G3P 2 DPG 2 PG • Tipos metabólicos QOH • Respiración aeróbica • Fermentación • Respiración anaeróbica • Oxidación incompleta VIAS OXIDATIVAS DE LA GLUCOSA GLUCÓLISIS Producción 2 ATP 2 NADH

  5. VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Producción 2 NADPH Sedoheptulosa7P G3P Xilulosa 5P Ribosa5P Eritrosa4P F6P G3P F6P G6P NADPH Fosfogluconato CO2 NADPH Ribulosa5P Xilulosa 5P

  6. VÍA ENTNER-DOUDOROFF Producción 1 ATP 1 NADH 1 NADPH Piruvato G3P Glucosa ATP G6P NADPH Fosfogluconato H2O 2 ceto 3 desoxi 6 gluconato NADH ATP Glucólisis ATP Piruvato

  7. A) RESPIRACIÓN AERÓBICA Glucosa 2 NADH 2 ATP 2 Piruvatos Piruvato CoA NADH CO2 AcetilCoA OAA NADH Citrato Malato Isocitrato NADH NADH Fumarato CO2 CO2 α-cetoglutarato FADH2 Succinato Succinil-CoA GTP

  8. 4 H+ 2 H+ 4 H+ E C F0 D A F G B F1 NAD+ H2O NADH O2 FADH2 FAD • REFERENCIAS • NADH deshidrogenasa • Succinato deshidrogenasa • Ubiquinona • Citocromo reductasa • Citocromo c • Citocromo oxidasa • ATP sintasa ADP + Pi ATP

  9. Balance energético de la oxidación de un mol de glucosa en condiciones aeróbicas Glucosa 2 Piruvato 2 NADH 2 ATP 2 Piruvato 2 AcetilCoA 2 NADH 2 CO2 2 AcetilCoA Ciclo de Krebs 6 NADH 2 FADH2 2 ATP 4 CO2 CR y fosforilación oxidativa 10 NADH 2 FADH2 30 ATP 4 ATP 38 ATP

  10. B) FERMENTACIONES FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA ORGANISMOS: Levaduras: Hongos unicelulares, aeróbicos facultativos. Bacterias: (Zymomonas). PRODUCTOS: Etanol, CO2, 2 ATP VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: Glucólisis (levaduras), Entner-Doudoroff (bacterias). SUSTRATOS: azúcares simples. IMPORTANCIA: industria alimenticia (pan, cerveza, vino). Levaduras Glucólisis Glucosa 2 Piruvatos Bacterias Vía Entner-Doudoroff Glucosa 2 Piruvatos Glucosa 2 Piruvato 2 NADH 2 NAD+ CO2 2 Etanol 2 Acetaldehido

  11. FERMENTACIÓN LÁCTICA ORGANISMOS: Lactobacilaceas: Gram +, sin esporas, inmóviles, anaeróbicas o microaerófilas. PRODUCTOS: Homofermentativas: ácido láctico. Heterofermentativas:ac. láctico, CO2,, etanol y acético. VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA : Glucólisis (homofermentativas). Vía de las PP (heterofermentativas). SUSTRATOS: azúcares simples. IMPORTANCIA: industria alimenticia (lácteos, encurtidos), silos.

  12. Glucosa ATP ADP G6P + 2 NADP Fase oxidativa de las PP 2 NADPH CO 2 Ribulosa5P Xilulosa5P G3P Acetil P NADH NAD + NAD + NADH 2 ADP Acetaldehido 2 ATP NADH Piruvato NAD + NADH Etanol + NAD Lactato Homofermentativa Ganancia neta 2 ATP 2 Lactatos Ganancia neta 1 ATP 2 NADPH 1 Lactato 1 Etanol 1 CO2 Heterofermentativa

  13. FERMENTACIÓN PROPIÓNICA ORGANISMOS: Propionibacterias: Gram +, sin esporas y anaeróbicas. PRODUCTOS: Ácido propiónico. VÍA DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: GLUCÓLISIS. SUSTRATOS: Azúcares simples. IMPORTANCIA: metabolismo ruminal. Almidón G1P G6P Glucólisis Piruvato Succinato Fumarato Malato Oxalacetato Succinil CoA MetilmalonilCoA Propionato PropionilCoA

  14. FERMENTACIÓN ÁCIDO MIXTA (fórmica) ORGANISMOS: Enterobacterias: Gram -, bacilos flagelados, aeróbicos facultativos, sin esporas, habitan intestino. (Aerobacter) NADH CO2 Acetoina Butanodiol 2 ATP Glucosa Piruvato 2 NADH AcetilCoA Ácido Fórmico NADH ATP Acetato CO2 H2 Etanol

  15. FERMENTACIÓN ÁCIDO MIXTA (fórmica) PRODUCTOS: Ac. Acético, Fórmico, Etanol, CO2, H2, Butanodiol (gen. Aerobacter). VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA: Glucólisis. SUSTRATOS: azúcares simples. IMPORTANCIA: indicadores de contaminación cloacal, enfermedades de plantas (Erwinia) y animales (tifus, gastroenteritis, neumonía, etc.).

  16. FERMENTACIÓN BUTIRICA ORGANISMOS: Clostridios: Gram +, esporulados, bacilos, anaeróbicos estrictos, móviles. PRODUCTOS: Varios ácidos (siempre butírico), varios alcoholes (siempre butanol), CO2, H2. VÍAS DE OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA : Glucólisis. SUSTRATOS: azúcares simples y compuestos polimerizados (almidón, proteínas, celulosa). IMPORTANCIA: enfermedades de animales Gangrena gaseosa (carbunclo sintomático y edema maligno) Enterotoxemias (riñon pulposo en ovinos y hepatitis necrótica infecciosa) Enfermedades neurotópicas (tétano y botulismo)

  17. Fermentación ácido mixta Aerobacter

  18. C) RESPIRACIÓN ANAERÓBICA • VÍAS OXIDATIVAS DE LA GLUCOSA: Glucólisis Vía de las pentosas fosfato Vía Entner-Doudoroff • CICLO DE KREBS. • CADENA RESPIRATORIA. ACEPTOR DE H+: COMPUESTOS INORGÁNICOS: SO4 = y NO3 – PRODUCTOS: SH2, N2 , N2O. BALANCE ENERGÉTICO: ~ 34 ATP

  19. Denitrificación ACEPTOR DE e-: NO2-, NO3- MICROORGANISMOS: Anaeróbicos facultativos (Pseudomonas: bacilos Gram -, flagelación polar. Bacillus: bacilos Gram +, con flagelación peritrica, con esporas). PRODUCTOS: N2, y óxidos de nitrógeno (NO, N2O) IMPORTANCIA: pérdidas de N del suelo y del agua. Desulfatación ACEPTOR DE e- : SO4=. MICROORGANISMOS: anaeróbicos estrictos. (Desulfovibrio: vibrio. Desulfotomaculum: bacilo Gram + esporulado, flagelado). PRODUCTO: H2S IMPORTANCIA: pérdidas de S del suelo y del agua.

  20. D) OXIDACIONES INCOMPLETAS: Organismos con respiración aeróbica completa Exceso de alimento metabolismo de superávit ácidos orgánicos PRODUCTOS: ÁCIDOS ORGÁNICOS (Ciclo de Krebs) y CO2 BALANCE ENERGÉTICO: DEPENDE DEL PRODUCTO.

  21. OXIDACIONES INCOMPLETAS

  22. QUIMIO-LITO-AUTÓTROFOS (oxidaciones inorgánicas) • CADENA RESPIRATORIA. • CARBONO CELULAR: FIJA CO2 (ciclo de Calvin). Nitrificación Proceso Aeróbico

  23. H H O O + 2 2 2 H CH CO + 2 4 2 (Tiobacterias) SH2 So S2O3 SO4-2 Sulfatación Aeróbico o anaeróbico Oxidación del H2 Hidrogenomonas Aeróbico o anaeróbico Metanomonas

  24. FOTO-LITO-AUTÓTROFOS • FOTOSÍNTESIS CÍCLICA O ANOXIGÉNICA SISTEMA: I (cíclico). PODER REDUCTOR: SH2 S0 S2O3. BACTERIAS FOTÓTROFAS (Gram negativas, anaeróbicas, flagelación polar). • Tiorrodaceas o púrpuras del S (carotenos). • Clorobiaceas o verdes del S (bacterioclorofila).

  25. FOTOSÍNTESIS ACÍCLICA U OXIGÉNICA SISTEMA: II (no ciclico). PODER REDUCTOR: H2O (fotólisis del agua). Cianobacterias: clorofila y ficocianina. Algas: clorofila y carotenos. CARBONO CELULAR: FIJA CO2 (Ciclo de Calvin).

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