Nutrición y Metabolismo Microbiano 1 Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Revisó: Luis E Ruiz M. Sc Microbiología Universidad del Atlántico Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Objetivos 2 Clasificar a los microorganismos de acuerdo a su requerimiento nutritivo. Conocer los nutrientes necesarios para el crecimiento microbiano. Comprender los conceptos del metabolismo microbiano Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Nutrición microbiana 3 Proceso en el que los microorganismos obtienen los nutrientes del medio donde habitan. Los nutrientes son necesarios para el crecimiento de los microorganismos Obtención de energía Biosíntesis de sustancias Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Obtención de energía 4 Fotótrofas Quimiótrofas Norleyn Navas Guzmán, M.Sc • Utilizan luz • Utilizan fuente de energía química (reacciones de oxidación-reducción) • S, H2, NH4+, NO2- Biosíntesis 5 Autótrofas (Litótrofas) • Utilizan CO2 como fuente inorgánica de carbono Heterótrofas (Organótrofas) • Utilizan sustrato orgánico como principal fuente de Carbono Mixótrofas: obtienen energía de fuente inorgánica y requiere compuestos orgánicos para biosíntesis Auxótrofo: requiere, además de la fuente de carbono, otros factores de crecimiento. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Clasificación nutricional de los organismos 6 Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Tomado de Introducción a la Microbiología, Tortora. 2007. Tipos de Nutrientes 7 De acuerdo a las cantidades requeridas: Macronutrientes Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre, Potasio, Magnesio, Sodio, Calcio, Hierro. Micronutrientes o elementos traza Cobre, Cobalto, Zinc, Molibdeno, Manganeso, Niquel, Selenio, Cromo, Vanadio, entre otros. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Tipos de Nutrientes 8 De acuerdo a la clase de nutriente: Universales Agua, sales minerales, CO2 Particulares Carbono, Nitrógeno, Azufre y Fósforo Factores de crecimiento orgánicos Vitaminas, aminoácidos, hemoglobina, bases nitrogenadas. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Condiciones físicas y químicas 9 Temperatura pH Presión osmótica Oxígeno Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Metabolismo microbiano 10 Reacciones químicas que se producen en organismos vivos (vía metabólica). Catabolismo • Degradación de compuestos complejos en simples • Reacciones hidrolíticas (necesitan agua) Anabolismo • Formación de moléculas complejas a partir de las simples • Requiere energía • Regulado por enzimas Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Producción de Energía 11 En las células vivas la energía se concentra en ATP. La producción de energía esta dada por: Reacciones de oxidación – reducción Oxidación: pérdida de electrones Reducción: ganancia de electrones Generación de ATP Energía liberada de las reacciones redox determina la formación de ATP por la unión de un grupo fosfato al ADP. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Vías Metabólicas de Producción de Energía 12 Catabolismo de Carbohidratos Glucólisis: degradación de GLUCOSA para producción de energía. Se realiza a través de dos procesos: Respiración celular Fermentación Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Vías Metabólicas de Producción de Energía 13 Catabolismo de Carbohidratos Respiración celular (aerobiosis): aceptor final de electrones es el Oxígeno. Glucólisis o vía de Embden-Meyerhof • Oxidación de glucosa → ácido pirúvico, ATP (2) y NADH Ciclo de Krebs o del ácido cítrico • Oxidación de Acetil CoA→ CO2, ATP (2), NADH, FADH2 Cadena de transporte de electrones. • Oxidación de NADH y FADH2. Genera mayor ATP (34) Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Rutas metabólicas 14 Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Vías Metabólicas de Producción de Energía 15 Catabolismo de Carbohidratos Fermentación (anaerobiosis): aceptor final de electrones es una molécula orgánica. Oxidación de glucosa → ácido pirúvico → productos finales de la fermentación • • • • • Etanol y CO2 Acido láctico Acido acético Acido propiónico Acido butírico Forma 2 moléculas de ATP Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Vías Metabólicas de Producción de Energía 16 Catabolismo de lípidos Degradación de grasas por enzimas lipasas Grasas → ácidos grasos y glicerol Catabolismo de proteínas Degradación de proteínas por enzimas proteasas y peptidasas. Proteínas → aminoácidos Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Enzimas 17 Son proteínas que aceleran las reacciones químicas que ocurren en células vivas. Son específicas y no cambian durante la reacción. Utilizadas por los microorganismos en los procesos metabólicos. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Factores que influyen en la actividad enzimática 18 Temperatura Aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si sobrepasa la temperatura óptima se desnaturaliza la enzima y disminuye su actividad. Temperatura óptima de bacterias patógenas: 3540°C Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Tomado de Introducción a la Microbiología, Tortora. 2007. Factores que influyen en la actividad enzimática 19 pH A pH óptimo la actividad de la enzima es máxima. La actividad de la enzima disminuye por encima o debajo de su pH óptimo. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Tomado de Introducción a la Microbiología, Tortora. 2007. Factores que influyen en la actividad enzimática 20 Concentración del sustrato A medida que aumenta la concentración del sustrato aumenta la actividad de la enzima. Cuando los sitios activos de la enzima se ocupan se alcanza la máxima velocidad de la reacción. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Tomado de Introducción a la Microbiología, Tortora. 2007. Endoenzimas y Exoenzimas 21 Endoenzimas Exoenzimas Norleyn Navas Guzmán, M.Sc • Actúan en el interior de la célula. • Ej. Oxidasas, reductasas. • Cumplen su función en el exterior de la célula. • Desdoblan macromoléculas. • Ej. Amilasas. Enzimas microbianas 22 β-galactosidasa Catalasa Oxidasa Ureasa Amilasa Lipasas Proteinasas Gelatinasa Coagulasa Ornitina descarboxilasa Nitrato reductasa Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Pruebas bioquímicas 23 Serie de pruebas colorimétricas que ayudan en la identificación de microorganismos desconocidos. Metabolismo Utilización de azúcares Utilización de carbonos Producción de enzimas Características Tolerancia a sales Gram Motilidad Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Fermentación de carbohidratos 24 Producción de: Ácido Gas Ácido y gas Β-galactosidasa hidroliza la lactosa en glucosa y galactosa. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Escherichia coli Catalasa 25 Propia de algunas bacterias aerobias y anaerobias facultativas. Cataliza la destrucción de peróxido de Hidrógeno en oxígeno y agua (burbujas en el medio). Ej. Staphylococcus aureus. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Oxidasa 26 Propia de bacterias aerobias. Reducen el oxígeno a agua o peróxido de hidrógeno. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Ureasa 27 Degradación de urea por la enzima ureasa. Ej. Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris. Norleyn Navas Guzmán, M.Sc Amilasa 28 Hidroliza almidón en dextrinas (α- amilasa) y maltosa y glucosa (β-amilasa). Bacillus subtilis Norleyn Navas Guzmán, M.Sc 29 Norleyn Navas Guzmán, M.Sc
