Fisiología microbiana
Anuncio
Fisiología microbiana M. en C. Ricardo Hernández Delgadillo CELULA Complejo estructural y funcional altamente organizado, autodelimitado por una barrera de permeabilidad (membrana citoplásmica), que intercambia materia y energía con el medio (metabolismo), en forma estrictamente controlada (regulación). METABOLISMO Es la actividad química, osmótica y quimiosmótica, catalizada por enzimas, a través de la cual las células intercambian materia y energía con el medio. FUNCIONES DEL METABOLISMO Abastecimiento ... de materia y energía. Biosíntesis ... de bloques de construcción. Polimerización ... de macromoléculas. Ensamble ... de estructuras celulares. ABASTECIMIENTO Fuente de energía. Energía de hidrólisis: ATP, PEP, etc. Donador de electrones. Energía redox: NADPH, ferredoxina, etc. Fuente de carbono. Precursores biosintéticos: Glucosa-6-fosfato Fosfo-enol-piruvato Succinil-CoA Dihidroxi-acetona-fosfato Piruvato Oxalacetato Gliceraldehído-3-fosfato Acetil-CoA Eritrosa-4-fosfato Glicerato-3-fosfato -ceto-glutarato Ribosa-5-fosfato REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES Fuente de energía Fototrofía Luz Quimiotrofía Compuestos oxidables Donador de electrones Litotrofía Compuesto inorgánico Organotrofía Compuesto orgánico Fuente de carbono Autotrofía Carbono oxidado: CO2 Heterotrofía Carbono reducido: C(H2O) REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES Aceptor de electrones Respiración Tomado del ambiente Fermentación Construido por la célula Factores de crecimiento Prototrofía Sin deficiencias biosintéticas Auxotrofía Con deficiencias biosintéticas Fuente de nitrógeno Sales minerales Agua CLASIFICACION METABOLICA autotrofía lito Foto organo heterotrofía mixotrofía autotrofía heterotrofía mixotrofía autotrofía lito Quimio organo heterotrofía autotrofía heterotrofía mixotrofía FOTOLITOAUTOTROFIA metabolismo central Fuente de energía Fototrofía Donador de electrones Fotofosforilación (FACTe-) Fotorreducción Litotrofía Fuente de carbono Autotrofía ATP Cadena invertida NADPH metabolismo periférico Precursor biosintético interconversión Precursores biosintéticos FOTOLITOHETEROTROFIA metabolismo central Fuente de energía Fototrofía Donador de electrones Fotofosforilación (FACTe-) Fotorreducción Litotrofía Fuente de carbono Heterotrofía ATP Cadena invertida NADPH metabolismo periférico Precursor biosintético interconversión Precursores biosintéticos FOTOORGANOAUTOTROFIA metabolismo central Fuente de energía Fototrofía Donador de electrones Fotofosforilación (FACTe-) Fotorreducción Organotrofía Fuente de carbono Autotrofía ATP Cadena invertida NADPH metabolismo periférico Precursor biosintético interconversión Precursores biosintéticos FOTOORGANOHETEROTROFIA metabolismo central Fuente de energía Fototrofía Donador de electrones Fotofosforilación (FACTe-) metabolismo periférico Organotrofía Fuente de carbono Heterotrofía ATP Fotorreducción Cadena invertida NADPH interconversión Precursores biosintéticos Precursor biosintético QUIMIOLITOAUTOTROFIA metabolismo central Fuente de energía Quimiotrofía Respiración (FACTe-) ATP Cadena invertida NADPH Donador de electrones Litotrofía Fuente de carbono Autotrofía metabolismo periférico Precursor biosintético interconversión Precursores biosintéticos QUIMIOLITOHETEROTROFIA metabolismo central Fuente de energía Quimiotrofía Respiración (FACTe-) ATP Cadena invertida NADPH Donador de electrones Litotrofía Fuente de carbono Heterotrofía metabolismo periférico Precursor biosintético interconversión Precursores biosintéticos QUIMIOORGANOHETEROTROFIA Fuente de energía metabolismo central metabolismo periférico Respiración (FACTe-) Quimiotrofía ATP Fermentación (FANS) Donador de electrones Organotrofía Precursor biosintético Glc-6-P DHasa NADPH interconversión Precursores biosintéticos Fuente de carbono Heterotrofía FERMENTACION Fuente de energía (compuesto orgánico) Productos de la fermentación (alcoholes) (ácidos) ADP + Pi NAD+ ATP ATP + H2O NADH ADP + Pi Fosforilación a nivel de sustrato Fosforilación a nivel de sustrato aceptor de electrones fumarato; FACTe- RESPIRACION Fuente de energía (compuesto orgánico) Productos de la respiración ADP + Pi NAD+ ATP + H2O ATP + H2O NADH ADP + Pi Fosforilación a nivel de sustrato Fosforilación acoplada a CTe- CO2 aceptor de electrones REACCIONES ACOPLADAS DH2 D+ A+ AH2 Estructura de alta energía proceso exergónico ADP ATP estructura acoplante proceso endergónico Pi H2O FOSFORILACION A NIVEL DE SUSTRATO G°’ = -49.3 kJ/mol CHO CO-P Pi HCOH CH2-P COOH HCOH NAD+ Gliceraldehído-3-fosfato CH2-P NADH HCOH CH2-P ADP Glicerato-1,3-bifosfato Glicerato-3-fosfato ATP + H2O G°’ = +30.6 kJ/mol G°’ = +0.2 kJ/mol G°’ = -18.5 kJ/mol G°’ = -18.7 kJ/mol FOSFORILACION ACOPLADA A CTe- H+ lado 1 e- lado 2 DH2 ADP + Pi D+ A+ AH2 ATP + H2O H+ Membrana transductora de energía Cadena transportadora de electrones ATP sintetasa COMPLEJOS MITOCONDRIALES succinato NADH CoQ FMN+ FAD+ FeSa FeS1 FeSb FeS2 FeS3 FeS4 Complejo I ADP + Pi Cit b660 Cit b662 Cit c FeS Cit c1 Complejo III Cit a Cit a3 ADP + Pi ATP + H2O Cit b680 Complejo II Complejo IV ATP + H2O FeSc ADP + Pi ATP + H2O O2 ENERGIA METABOLICA Son las formas de la energía que participan en los procesos celulares, a saber: energía de hidrólisis energía redox gradientes electroquímicos SISTEMA ADENILATO Fuente de energía ADP Pi productos metabólicos conservación ATP utilización H2O utilización adenilato cinasa pirofosfatasa membrana citoplásmica trabajo biológico AMP PPi METABOLISMO PERIFERICO Es la vía de conversión de la fuente de carbono a un primer precursor biosintético. El metabolismo periférico intrinsecamente catabólico. heterotrófico es El metabolismo periférico intrinsecamente anabólico. autotrófico es METABOLISMO CENTRAL Son la vías de... transformación de la fuente energía en energía metabólica y... de la conversión de los productos del metabolismo periférico en los demás precursores biosintéticos. Anaplerosis I. Glucosa-6-P Glucosa Eritrosa-4-P Dihidroxiacetona-P Ribosa-5-P Gliceraldehído-3-P Glicerato-1,3-BiP CO2 Fosfoenolpiruvato Succinil-CoA Oxalacetato CO2 Piruvato Acetil-CoA -ceto-glutarato Anaplerosis II. Glucosa-6-P Gluconato-6-P Fructosa-6-P Ribosa-5-P Eritrosa-4-P Dihidroxiacetona-P Malato Succinil-CoA Gliceraldehído-3-P Glicerato-1,3-BiP Acetato CO2 Acetil-CoA Glioxilato Fosfoenolpiruvato Oxalacetato Isocitrato CO2 Piruvato -ceto-glutarato ESQUEMA Z (-) FeS Fd FMN+ Feofitina e- NADP+ Potencial redox (V) Plastoquinoa e- Complejo e- Cit bf Plastocianina eH+ eATP PS II (+) H 2O O2 + H + PS I NADPH FORMAS METABOLICAS Catabolismo... metabolismo degradativo. Anabolismo... metabolismo constructivo. Anfibolismo... metabolismo simultaneamente catabólico y anabólico. Anaplerosis... metabolismo de incorporación de carbono no oxidable, para la formación de precursores biosintéticos.