03. NUTRICIÓN MICROBIANA . 03.1 Grupos nutricionales de los microorganismos .

1. 03. NUTRICIÓN MICROBIANA. 03.1 Grupos nutricionales de los microorganismos.

3. NOMENCLATURA PRIMARIA

4. NOMENCLATURA SECUNDARIA SEGÚN FUENTE DE NITRÓGENO.

5. NOMENCLATURA TERCIARIA SEGÚN FACTORES DE CRECIMIENTO (vitaminas, aminoácidos, bases nitrogenadas) oprotótrofo: no requiere factores de crecimiento. Medios sin vitaminas Eo, C, N y minerales Crecimiento Eo, C, N y minerales Crecimiento Medio con vitaminas oauxótrofo: requiere factores de crecimiento. Necesidades vitamínicas de algunas bacterias: Medios sin vitaminas Eo, C, N y minerales Sin crecimiento Eo, C, N y minerales Con crecimiento Medio con vitaminas

6. Ejemplos para deducir tipo nutricional o requerimientos nutricionales: a) Fuente de energía luz, de carbono acetato, no es fijador de nitrógeno por lo que necesita nitrógeno orgánico y puede sintetizar todos sus factores de crecimiento. a) Fotoautótrofo, solo es asimilador y transaminador, protótrofo: Fuente de energía luz, de carbono CO2, no es fijador de nitrógeno, pero sólo crece con nitrato de amonio y puede sintetizar todos sus factores de crecimiento. Fotoheterótrofo, sólo es transaminador, protótrofo: b) Quimioautótrofo, asimilador y transaminador, protótrofo: b) (Fuente de energía reacciones químicas de sustancias inorgánicas, fuente de carbono CO2, puede tomar el nitrógeno atomosférico, el medio necesita contar con vitamina B8. Fuente de energía reacciones químicas de sustancias inorgánicas, fuente de carbono CO2, no es fijador de nitrógeno y crece con Cloruro de amonio o aminoácidos, puede sintetizar todos sus factores de crecimiento. Quimioautótrofo, fijador, auxótrofo a biotina: c) Quimioheterótrofo, fijador, auxótrofo a valina: c) Fuente de energía y carbono de compuestos orgánicos, necesita nitrógeno inorgánio u orgánico, hay que tener en el medio el valina y adenina. Fuente de energía y carbono de compuestos orgánicos, toma nitrógeno gaseoso y necesita el aminoácido valina en el medio para crecer. Quimioheterótrofo, no fijador, auxótrofo a valina y adenina:

7. Nutrientes. Macroelementos: son los elementos que se requieren en grandes cantidades

8. Los macronutrientes son los compuestos químicos que se requieren en grandes cantidades, están formados por los macroelementos.

9. Micronutrientes, elementos traza, oligoelementos, usados en pequeñas dosis

10. TIPOS NUTRICIONALES DE LOS MICROORGANISMOS

12. 03. NUTRICIÓN MICROBIANA. 03.2 Obtención de energía: reacciones red-ox, fosforilación oxidativa, fosforilación a nivel de sustrato y fotofosforilación.

13. Productos de desecho Nutrientes Energía para el desarrollo Energía para el movimiento, transporte de nutrientes, etc. Anabolismo (Biosíntesis) Catabolismo Componentes celulares Fuente de energía

14. COMPONENTES Y FUNCIONALIDAD DE LAS ENZIMAS

15. FORMAS DE CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

16. no hay agente inductor no hay ARN mensajero no hay proteína ARN mensajero agente inductor proteína 1.- INDUCCIÓN (control genético)

17. ARN mensajero proteína agente represor no hay ARN mensajero no hay proteína 2.- REPRESIÓN (Control genético)

18. E4 E5 E4 E3 E2 E1 E5 E3 E1 1.- ACTIVACIÓN PRECURSORA (Control directo de catálisis) Con A se activa Enzima 5 E2 A A A C B D E F A A Sin A la Enzima 5 se inactiva E X E E E

19. 2.- ASOCIACIÓN DISOCIACIÓN (Control directo de catálisis) Proteínas separadasProteínas separadas Complejo activo

20. E1 E1 3.- CONTROL DE LA ENERGÍA DE ENLACE (Control directo de catálisis) + ATP SUSTRATO P PRODUCTO SUSTRATO NO HAY REACCIÓN SUSTRATO

21. 4.- ENZIMAS ACTIVADAS (Control directo de catálisis) activador PROTEÍNA-1 PROTEÍNA-2 PROTEÍNA-3 ENZIMA-1 ENZIMA-2 ENZIMA-3 Sin activador PROTEÍNA-3 PROTEÍNA-1 PROTEÍNA-2

22. E3 E5 E4 E3 E2 E1 E5 E4 E2 E1 5.- INHIBICIÓN POR RETROALIMENTACIÓN. (Control directo de catálisis) Sin acumularse F la Enzima 1 esta activa A C B D E F Con acumulación de F la Enzima 1 se inactiva F A X F A A F F

23. DG°, H2 + Fumarato2- ► succinato2- -88kJ H2+ NO3-► NO2- + H2O-163kJ H2+ ½ O2 ► H2O -237kJ

24. Fosforilación en sistemas biológicos para obtener energía. Es el proceso de generar ATP a partir de ADP y un fosfato. + ATP ADP P Fosforilación oxidativa, se denomina así al proceso de generar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico, mediante la fuerza motriz de protones creada a partir de compuestos químicos. Fotofosforilación, funciona igual que la f. oxidativa, pero depende de la luz y las moléculas aceptoras de fotones. También se usa una fuerza motriz de protones. Fosforilación a nivel de sustrato, aquella en la que un fosfato presente en una molécula (sustrato fosforilado) es transferido al ADP. + + P Luz ADP ATP sintetasa | Enzima P P ATP ATP + + ADP ATP ADP

25. FOTOSÍNTESIS Fase luminosa. a)Bacterias fotosintéticas (rojas y verdes del azufre y no del azufre): fotosíntesis anoxigénica (no hay liberación de oxígeno), bacterioclorofila, es un sistema cerrado por tener un sistema de fotosfosforilación cíclica. b)Cianobacterias, algas y plantas: fotosíntesis oxigénica (se libera oxígeno), clorofila, es un sistema abierto donde el donador de electrones es el agua. Aquí se llama al sistema como fotofosforilación no cíclica. Cadena de transporte de electrones Electrones Excitados (2 e-) Energía para producción de ATP Luz Acarreador de electrones Bacterio clorofila Fotofosforilación Cíclica Cadena de transporte de electrones Electrones Excitados (2 e-) Energía para producción de ATP Luz Clorofila Fotofosforilación No Cíclica

26. Fase oscura En la fase oscura se sintetizan los compuestos de carbono para terminar de almacenar la energía luminosa en energía química, al usar el ATP formado en la fase luminosa, junto con el NADPH2.

27. FOTOSÍNTESIS DE ATP SIN USAR CLOROFILA Existen archaeas con la capacidad de producir ATP con la ayuda de la luz, usando moléculas que absorben los fotones. No es del tipo de la clorofila. La bacteriorrodopsina, encargada de absorber la luz para crear una bomba de protones. Funcionan con la frecuencia del verde del espectro visible. Se nombran así porque se parece a la rodopsina de la retina. Ejemplo de esto son los halófilos extremos como Halobacteriumsp.

28. OBTENCIÓN DE ENERGÍA DE LOS QUIMIOHETERÓTROFOS

29. OBTENCIÓN DE ENERGÍA DE LOS QUIMIOHETERÓTROFOS Uso de Carbohidratos

30. Compuesto orgánico Compuesto orgánico Flujo de carbono Fuerza motriz de electrones ATP Flujo de electrones En aerobiosis O2 (aceptor final de electrones) En anaerobiosis pueden ser compuestos de carbono o inorgánicos Biosíntesis Uso de otras moléculas Estos microorganismos también pueden utilizar otras biomoléculas como proteínas, lípidos, bases nitrogenadas formando principalmente piruvato que entra a los procesos metabólicos.

31. VÍA EMBDEN MEYERHOF PARNAS Vía hexosa monofosfato glucosa (6C) Glucógeno ATP fosfato de dihidroxi- acetona (3C) ADP fructuosa- 6 P (6C) fructuosa- 1,6 P (6C) glucosa- 6 P (6C) + gliceraldehído- 3 P (3C) ATP ADP NAD+ P NADH fosfoenol piruvato (3C) 2-fosfoglicerato- (3C) 3-fosfoglicerato- (3C) gliceraldehído- 1,3 P (3C) ADP ATP Fermentaciones: propiónica, butírica, acetona-butanol, butanodiol, homolácticas, alcohólica ADP piruvato (3C) ATP Ciclo de Krebs Alanina, leucina, valina

32. VÍA ENTNER DOUDOROFF Hexosa Monofosfato 6-fosfogluco nolactona (6C) 6-fosfoglu conato (6C) glucosa- 6 P (6C) glucosa (6C) NADP ATP NADPH2 ADP 2-ceto-3-desoxi -6-fosfogluco nato (6C) NADH ADP NAD+ ATP gliceral dehído- 1,3 P (3C) 1,3-fosfo glicerato- (3C) P 3-fosfoglicerato- (3C) ATP ADP 2-fosfo glicerato (3C) fosfoenol piruvato (3C) piruvato (3C) Ciclo de Krebs Fermentaciones: propiónica, butírica, acetona-butanol, butanodiol, homolácticas, alcohólica Alanina, leucina, valina

33. VÍA DE LA HEXOSA MONOFOSFATO REACCIONES NO OXIDATIVAS (REVERSIBLES) ribulosa 5-fosfato (5C)

34. OBTENCIÓN DE ENERGÍA DE LOS QUIMIOAUTÓTROFOS Los microorganismos quimioautótrofos (litótrofos) se presentan en muchas variedades. Hay los que utilizan compuestos de azufre (H2S), hidrógeno (H2) amoniaco (NH3) y otras sustancias para obtener la energía necesaria para su metabolismo. De manera general usan reacciones de óxido reducción de compuestos inorgánicos para generar el ATP, y posteriormente fijan el CO2 para producir sus compuestos de carbono. Esquema general del metabolismo de un quimioautótrofo: Compuesto inorgánico CO2 Flujo de carbono Fuerza motriz de electrones ATP Flujo de electrones En aerobiosis O2 (aceptor final de electrones) En anaerobiosis compuestos inorgánicos Biosíntesis

35. RESPIRACIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA. FERMENTACIÓN. RESPIRACIÓN Proceso metabólico en el cual la célula obtiene la energía de los compuestos químicos, para generar ATP que será utilizado en otros procesos metabólicos. Respiración aerobia: Uso del oxígeno como aceptor final de electrones, para liberar la energía de los compuestos de carbono, (u otros compuestos) Respiración anaerobia: Uso de aceptores inorgánicos, aunque también orgánicos para obtener energía de los nutrientes Fermentación: Respiración anaerobia en la que el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico

36. Producción de ATP en la respiración aeróbica de una célula procariote a partir de una molécula de glucosa.

37. RESPIRACIÓN AERÓBICA glicólisis y ciclo de los ATC glucosa 6 CO2 NADH2 NAD otros usos NAD Sistema de transporte de electrones FMP ATPasa O2 H2O ATP

38. Espacio intermembranal H+ H+ H+ H+ Dentro de la membrana mitrocondrial ATPasa sintetasa NADH deshidrogenasa Citocromo C reductasa Citocromo C oxidasa ADP ATP MATRIZ

39. RESPIRACIÓN ANAERÓBICA

40. GLUCOSA 12 NO3- ATP e intermediarios para otras rutas 12 NO2- 6CO2 + 6H2O Respiración anaeróbica con un sustrato orgánico y un aceptor inorgánico para generar ATP Ejemplo de respiración anaeróbica usando sustratos inorgánicos y aceptores inorgánicos para generar ATP 5NH4+ + 3NO3- 4N2 + 9H2O + 2H+ (Este se usa en la producción de ATP)

41. FERMENTACIONES

44. 03. NUTRICIÓN MICROBIANA. 03.3 Asimilación y uso del carbono.

45. USO DEL NITRÓGENO SEGÚN EL TIPO DE MICROORGANISMOS

46. COO  CO  CH2  CH2  COO COO  HCNH2  CH2  CH2  COO NH3 NADH + H2O COO  CO  CH2  CH2  COO COO  HCNH2  CH2  CH2  COO COO  HCNH2  CH2  COO COO  CO  CH2  COO + + SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS. Asimilación del nitrógeno inorgánico y transaminación. Glutamato deshidrogenasa a-cetoglutarato Glutamato a) Asimilación de amoniaco en glutamato, catalizado por la glutamato deshidrogenasa glutamatooxaloacetatoa-cetoglutaratoaspartato b) Transaminación de grupo amino en glutamato, catalizado por la glutamato deshidrogenasa

47. SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS. Asimilación del nitrógeno inorgánico y transaminación. Continuación. a-cetoglutarato+ aspartato NH3 + a-cetoglutarato transaminasa glutamatodeshidrogenasa glutamato + oxaloacetato c) Ciclo de asimilación de amoniaco por acción combinada de la glutamato deshidrogenasa y transaminasa

48. Síntesis de ácidos grasos. Metabolismo. Acetil-CoA +CO2 ATP ADP+Pi Biotina Elongación paso a paso de una cadena de ácido graso Malonil-CoA Síntesis de Malonil-ACP ACP CoA (palmitato) 16C + 2C 14C + 2C 12C + 2C 10C + 2C 4C + 2C 6C + 2C 8C + 2C Malonil-ACP Acetil-CoA Síntesis de acetil-ACP, este grupo acetilo representa el puinto terminal de los ácidos grasos ACP CoA Acetil-ACP CO2 ACP Síntesis de acetoacetil-ACP Acetoacetil-ACP 2 NADPH 2 NADP+ H2O Reducción de butiril-ACP (tres pasos separados) Butiril-ACP Otra ruta importante es la síntesis de ácidos grasos, que pueden ser utilizados como material de reserva alimenticia o para membranas

49. INTERMEDIARIOS IMPORTANTES EN EL METABOLISMO DE LA CÉLULA Heterótrofos Compuestos orgánicos CO2 NH3, NO3-, N orgánico Glucosa 1-fosfato Glucosa 6-fosfato Ribosa 5-fosfato Eritrosa 4-fosfato Fosfoenolpiruvato Piruvato 3-fosfoglicerato a-cetoglutarato Succinil-CoA Oxalacetato Dihidroxiacetona- fosfato Acertil-CoA Aminoácidos Proteínas Polisacáridos Carbohidratos Ácidos orgánicos Nucleótidos Ácidos nucléicos Lípidos Otros cofactores Vitaminas CO2 Autótrofos