Bacterias-metilotrofas

a c na - 2 0 0 8
FACI - ES BM
UNJB
G
Bacterias metilotrofas son
aquellas que usan compuestos
metilados pero no metano
Estos compuestos de un
carbono son, entre otros :
metanol, metilamina o formato.
No poseen sistemas
complejos de membranas como
los Metanótrofos.
Estas bacterias puede
fabricar sus propios
compuestos orgánicos
Empleando como
fuente de carbono
dichas pequeñas
moléculas, y además
puede oxidarlas
para obtener energía
metabólica.
No poseen sistemas
complejos de Membranas
como los Metanótrofos.
Obtienen su energía del
metabolismo de compuestos
de un carbono.
GHA3P (Rub-monoP)
CH3OH
(CH2O)n
HCHO
AcetilCoA
bajo gasto energético
S u b s tra to s u s a d o s
p o r la s b a c t e r ia s
m e t ilo t r ó f ic a s
S u s tra to s u s a d o s
p a r a d e s a r r o llo
Me ta n o , C H4
M e t a n o l,
M e t ila m in a
D i -, t r im e t ila m in a
T r im e t ils u lf o n io
Fo rm a to
M o n o x id o d e c a r b o n o
E t e r D im e t il
D im e t il c a r b o n a t o
S u s t r a t o s o x id a d o s ,
p e ro n o u s a d o s p a ra
s u m e t a b o lis m o
A m o n io
E t ile n o
C lo r o m e t a n o
B ro m o m e ta n o
H id r o c a r b u r o s
G ra n d e s
(e t a n o , p r o p a n o )
B io s in t e s is d e
m a t e r ia l c e lu la r
Durante la oxidacion de metano a CO2
se produce HCHO, parte del cual no
se oxida a CO2 si no se icormpora
al material celular a traves de dos
rutas : El ciclo de la Serina y el ciclo
de la ribulosa monofosfato
Junto con el ciclo de calvin, estas dos
rutas poseen una importancia
excepcional en el equilibrio de los
compuestos monocarbonados en la
biosfera que fijan el sustrato.
ic lo d e s e r in a o r ib u lo s a m o n o f o s f a t o
El rendimiento con los organismos que
usan el ciclo ribulosa monofosfato es
mayor, debido a que requieren menor
energía, estos son los de tipo I
Es claro entonces que al momento de
escoger una bacteria oxidante de metano,
seria preferible un organismo que
empleara esta vía de metabolismo.
Ejemplos de metilotrofos son las
bacterias Methylomonas y Methylobacter.
Consiste en la
fijacion del CO2
HCHO y se lleva a
cabo por los
metilotrofos tipo II
El ciclo de la
Serina-glioxalato.
SHT (serina
hidroximetilasa);
AT (transaminasa);
R (reductasa; K
(kinasa); M
(mutasa); E
(enolasa); PEPC
(PEP
carboxilasa) ; MDH
(malato
deshidrogenasa);
S (malil-CoA
Sintetasa); L
(malil-CoA Liasa).
En algunos metilotrofos, la síntesis de material celular
de la isocitrato liasa mediante una segunda vuelta del
ciclo hasta oxalacetato
El succinato se asimila a material celular via OAA y PEP y el
glioxalato se incorpora a la segunda ronda del ciclo serina o bien
el succinato produce la segunda molécula de OAA y el glioxalato
se icorpora al material celular via ciclo de la serina y 3-PGA.
Síntesis de material celular a partir de succinato
VÍA DE LA SERINA (obtención de Acetil-CoA)
El rendimiento con los organismos que
usan el ciclo ribulosa monofosfato es
mayor, debido a que requieren menor
energía, estos son los de tipo I
Es claro entonces que al momento de
escoger una bacteria oxidante de metano,
seria preferible un organismo que
empleara esta vía de metabolismo.
Ejemplos de metilotrofos son las
bacterias Methylomonas y Methylobacter.
Utiliza unicamente HCHO como fuente de carbono
y por tanto no consume poder reductor si no solo 1
ATP.
3HCHO
ATP
3-PGALD
ADP
FASES
La condensación del HCHO y la Ru-5P
La condensación
del HCHO y la
Ru-5P
Ruptura de la F-6P
mediante la F 1,6BP aldolasa o ruta
de EntnerDoudoroff (RED)
Reordenamiento
de azucares para
generar la Ru-5P
Síntesis de F-6P a partir de HCHO. Enzimas: S
(sintasa); IS (isomerasa).
La condensación del HCHO y la Ru-5P
FASES
Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o
ruta de Entner-Doudoroff (RED)
La condensación
del HCHO y la
Ru-5P
Ruptura de la F-6P
mediante la F 1,6BP aldolasa o ruta
de EntnerDoudoroff (RED)
Síntesis de C3. Enzimas: PFK
(fosfofructokinasa); ALD (F1,6-BP aldolasa).
Reordenamiento
de azucares para
generar la Ru-5P
Reordenamiento de azucares para generar la Ru-5P
FASES
La condensación
del HCHO y la
Ru-5P
Ruptura de la F-6P
mediante la F 1,6BP aldolasa o ruta
de EntnerDoudoroff (RED)
Reordenamiento
de azucares para
generar la Ru-5P
Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o
ruta de Entner-Doudoroff (RED)
Ruta TAld (utiliza enzimas de ruta PP):
2 F-6P + PGALD Ru-5P
Ruta SDBPa(utiliza enzimas del CCB):
F-6P + 2 PGALD + DHAP Ru-5P
Regeneracion de la Ru-5P. Enzimas: TAlD
(transaldolasa); SDBPa (pseudobisfosfatasa); PP
(enzimas dela ruta de las pentosas-P); CCB
(enzimas del ciclo de calvin).
VÍA DE LA RIBULOSA MONOFOSFATO (variante glucolítica)
 Por su capacidad de utilizacion de
sustrato monocarbonado:
A) Metilotrofos obligados
B) Metilotrofos Facultativos
 Por sus características morfológicobioquímicas
A) Metilotrofas de tipo I
B) Metilotrofas de tipo II
Por su capacidad de utilizacion
de sustrato monocarbonado
BACTERIAS METILOTROFAS
METILOTROFAS
OBLIGADAS
Crecen con metanol
o metilamina
METILOTROFAS
FACULTATIVAS
Crecen con
CH4 o CH3-OH
Por su capacidad de utilizacion de
sustrato monocarbonado
A) Metilotrofos obligados :
Solo pueden crecer en compuestos
monocarbonados
(I) Crecen con metanol o metilamina:
Methylophylus y methylobacillus.
DPG =difosfatidilgglicerol; PG = fosfatidilglicerol; PE = fosfatidiletanolamina; GL =
glucolipidos; V = resultado variable
Metilotrofos
obligados
Metilotrofos
obligados
(II) Crecen con CH4 o CH3-OH:
Methylomonas, methylocystis,
methylococcus, methylobacter y
methylosinus.
Por su capacidad de utilizacion de
sustrato monocarbonado
B) Metilotrofos facultativos :
Pueden crecer con compuestos
mono y multicarbonados:
Varios generos
o Bacillus
o Acetobacter
o Methylobacterium
o Nocardia
Metilotrofos facultativos :
Características
Fijadores de nitrogeno
(Xantobacter y algunosrizobiaceas)
Crecimiento autotrofo
(Paracccus, nitrobacter, rhodopseudomonas
y thiabacillus)
Presencia de bacterioclorofila
(methylobacterium)
Metilotrofos facultativos
Glutamato deshidrogenada
Metilotrofos facultativos
Sistemas de asimilación del amoniaco
Por sus características
morfológico-bioquímicas
BACTERIAS METILOTROFAS
tipo I
tipo II
tipo X
Por sus características morfológicobioquímicas
A) Metilotrofas de tipo I :
Sistema membranoso
repartido por toda la
célula, ciclo de krebs
incompleto 6S RNA,-‫ﻻ‬
asimilación del carbono
vía ribulosa monofosfato.
Por sus características morfológicobioquímicas
B) Metilotrofas de tipo II :
Sistema membranoso
periferico, ciclo de krebs
completo α-16S RNA,
asimilacion del carbono vía
ciclo de la serina
Por sus características morfológicobioquímicas
C) Metilotrofas de tipo X :
Son capaces de realizar
crecimiento autotrofo
sobre CO2 y que
incluyen al genero
methylococcus.
Methylophylus
Son bacilos gram (-) recto o ligeramente
curvos, que se encuentran aislados o en
parejas.
Estos microorganismos crecen en zonas
lodosas en el fango de los rios y agua
estancada.
Methylophilus methylotrophus: Especie de
Methylophilus que es móvil por un sólo flagelo.
Además de crecer en Metanol como única
fuente de Carbono, el Crecimiento se produce
también con Glucosa.
Methylobacillus
Son bacilos gram (-),
la mayoria son aerobicos
y metilotropos obligados,
crecen en compuestos
de un átomo de Carbono
que no sea el Metano.
Metilocistys
Son bacterias capaces de obtener energia
de compuestos monocarbonados que son
oxidados a la forma de formaldehído y
asimilado por la ruta de la serina. Las celulas
contienen membranas internas paredes que
estan dispuestas hacia la periferia.
Methylosinus
Son bacilos Gram-negativos
que forman exospores y
estan dentro del grupo de los
metilotrofos obligados.
Methylomonas:
 Son bacilos estrictamente aeróbica.
Recto o curvo varillas, a veces ramificadas
0,5-1,0 x 1,0-4,0 um um de tamaño.
Las fases de descanso son de tipo
Azotobacter quistes.
Mancha las células Gram negativas.
Casi todas las especies son móviles.
Capaces de fijación de nitrógeno.
Membranas organizar en paquetes de
discos vesicular.
Catalasa positivos.
Oxidasa positiva
El porcentaje G + C oscila entre 50 a 54%.
Las colonias son de color rosa o amarillo
pigmentado.
TCA ciclo incompleto.
Methylococcus
Son bacterias que obtienen el carbono y
la energia a partir de compuestos
monocarbonados, tienen membranas
internas en forma de discos
abultados perpendiculares a la pared
celular, asimila sus compuestos
atraves de la via metabolica ribulosa
monofosfato.
Methylococcus capsulatus
Pichia pastoris
Methylobacterium
Son bacterias que utilizan
metanol y metilamina, asi
como C2, C3 y C4
Compuestos para crecer,
generalmente son de color
rosa, utilizan el metanol que
es emitido por los estomas de
las plantas y se han mostrado
para estimular la germinación
de la semilla y el desarrollo de
la planta, tal vez por la
producción de fitohormonas.
1
2
3
1.- M. extorquens
2.- Methylobacterium
dichloromethanicum
3.- Methylobacterium aminovorans
Acetobacter
es una bacteria que se
caracterizapor convertir el
alcohol en acido acetico en
presencia de aire.
Acetobacter
Importancia
Vino
Tiene importancia comercial debido
a que :
son usados en la producción de
vinagre.
convierten el vino en acido acético.
CH3-CH2OH + O2 --------> CH3-COOH
Acido acético
Vinagre
Acetobacter
Investigaciones
Ultimamente los cientificos aislaron acetobacter sp y crearon un
medio propicio para que desarrollara sus cualidades en la
producción de polímeros solubles.
Como resultado se obtuvo productos con nuevas estructuras y con
diversas propiedades, como la celulosa bacteriana y el biopolímero
sintetizado por esta bacteria ácido acética.
Bioconversión de algunos compuestos
inutilizables por otros organismos, en
productos con mayor valor económico y
menor implicación negativa en el
ambiente etc.
Una ventaja de la utilización de esta
bacteria en los procesos biotecnológicos
industriales se representa en el bajo costo
relativo de los substratos utilizados.
Estos aspectos han provocado la
intensificación de los estudios acerca de
la asimilación de compuestos de C1 por
estas bacterias.
Methylobacterium son
comunes en el suelo y en
las superficies de las hojas
y otras partes de la planta.
Cepas de micobacterium
han sido localizados como
endosymbionts dentro de
las células en las yemas
de pino escocés (Pinus
sylvestris). Una especie,
Methylobacterium
podarium, se piensa que
es parte natural de la
microflora pie humano.
Methylobacterium incluso
han sido encontradas vivas
en el interior de la boca
humana.
En el caso de las
acetobacter se han
observado que tienen
relaciones simbionticas
con muchas plantas
(como la caña de
azúcar y de plantas de
café, así como en la
fermentación de
vinagre) para asi
promover el crecimiento
de la planta, pero los
mecanismos detrás de
esta relación todavía no
se comprenden
plenamente.
“No siempre las
especies mas
fuertes, ni las mas
inteligentes son
las que
sobreviven, sino
aquellas que
mejor responden
a los cambios”.
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