Meta

bolism

o

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Bacte

rian

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Suma total de todas las reacciones químicas que tienen lugar en la célula

Puede dividirse en: Catabolismo

Del griego cata, abajo, y ballein, lanzar

Se reduce la complejidad de las moléculas y se libera energía libre

Anabolismo Del griego ana, arriba Requiere el uso de energía

libre para aumentar la complejidad de las moléculas

Producción de Energía: Catabolismo Uso de la energía en la biosíntesis: Anabolismo Energía y enzimas

Síntesis de ácidos nucleicos y proteínas Regulación enzimática y génica

La energía es la capacidad para La energía es la capacidad para realizar trabajorealizar trabajo

Los organismos vivos pueden llevar a cabo tres tipos fundamentales de trabajo Trabajo químico Trabajo de transporte Trabajo mecánico

Todos los sistemas vivos obedecen las leyes de la termodinámica

Oxidación Biológica

Mecanismos que proporcionan energía a la célula

Liberación de energía

Captación de esa energía

Almacenamiento y uso

Fuentes de Energía:Tres fuentes principales de energía:

Luz solar Captación por Compuestos orgánicos compuestos Compuestos inorgánicos tipo “ATP”

Almacenamiento en forma de

enlaces ricos en Energía

Se necesita una “moneda” de energía para conectar reacciones exergónicasexergónicas, que producen energía, con reacciones endergónicasendergónicas, que requieren energía.

La “moneda” más

utilizada es el ATPATP

“Clasificación de las bacterias según fuente de carbono y energía”

Autotróficas:Autotróficas: Pueden utilizar CO2 como única fuente de carbono: síntesis de esqueletos hidrocarbonados

Su energía deriva de la LUZ o de una o mas sustancias orgánicas

Heterotróficas:Heterotróficas: incapaces de utilizar CO2 como única fuente de carbono. Requieren compuestos orgánicos.

Ej. la glucosa. Mayoría de las bacterias patógenas para humanos y animales.

Fuente de carbono Fuente de Energía

Fotoautotróficos CO2 LUZAutotróficas (Litotróficas) Quimioautotróficos CO2 Reacciones Redox

Fotoheterótrofos Cptos. Orgánicos LUZ

Heterotróficas + CO2

(Organotróficas) Quimioheterótrofos Cptos. Orgánicos R. Redox

La mayor parte de la energía utilizada por los organismos vivos procede originalmente de la luz del sol absorbida durante la fotosíntesis por los organismos fotoautótrofos

Los organismos quimioheterótrofos consumen materia orgánica autótrofa y la utilizan como fuente de energía y como unidades de síntesis

Catabolismo Los nutrientes son dirigidos a

unas pocas vías comunes para un uso más eficaz de las enzimas Pocas vías procesan una gran

variedad de nutrientes El ciclo de los ácidos

tricarboxílicos es la vía final de la oxidación aeróbica de los nutrientes a CO2

Aceptores de electrones en el catabolismo O2 (Respiración aeróbica) Moléculas orgánicas

(Fermentación) Moléculas inorgánicas oxidadas

diferentes al O2 (Respiración anaeróbica)

Catabolismo microbiano Único por la diversidad de

nutrientes y mecanismos empleados para generar energía

Procesos de liberación de Energía:Transformación de la energía química en las Bacterias:

Respiración:Respiración: Respiración Aeróbica: Aceptor final de hidrógenos producidos por la oxidación de moléculas orgánicas Oxígeno (O2)

Respiración Anaeróbica: Aceptor final de hidrógenos

Comp. Inorgánico diferente al O2 (Nitratos, Carbonatos, Sulfatos)

Fermentación:Fermentación:El aceptor final de los hidrógenos producidos por la oxidación de las moléculas orgánicas Sustancia Orgánica producto de la reacción en cuestiónNo requiere oxígeno, libera energía de azucares u otros comp. orgánicos.Proceso menos eficiente para la extracción de energía.

Albert Lehninger

Mayoría de patógenos bacterianos en Medicina Veterinaria

Utilización de la GlucosaPuede ser degradada por 3 rutas metabólicas principales.Las bacterias utilizan una o mas de estas rutas dependiendo de: dotación enzimática y presencia o ausencia de O2

1) Ruta Embden-Meyerhof-Parnas o Glucólisis 2) Ruta de Entner-Doudoroff 3) Ruta de las Pentosas-fosfato ( o derivación de la Hexosa-monofosfato).

Bacterias SacarolíticasUtilizan Carbohidratos a través de rutas oxidativas o fermentativas

Oxidación de la glucosa hasta ácido pirúvico (ruta mas común)

Primera etapa en el catabolismo de los azucares

Mayoría de los microorganismos utilizan esta ruta. (E.coli, Streptococcus,etc..)

Glucólisis “Ruptura de azucares”

Glucosa (6 carbonos) 2 azucares de 3 carbonosLiberación de energía en el

proceso

NADPH actúa como fuente de electrones durante la biosíntesis

Sintetiza azucares de 4 o 5 carbonos Eritrosa 4 fosfato

aa aromáticos Ribosa 5 fosfato

Ácidos nucleicos Ribulosa 1,5 bifosfato

Aceptor CO2 en fotosíntesis

Productos intermediarios → ATP

Pseudomonas, Rhizobium, Azotobacter y Agrobacterium

La mayoría de las bacterias emplean las rutas anteriores Glicolisis Pentosas fosfato

Del latín fermentare, hacer que suba o fermente

Muchos tipos de fermentaciones Homoláctica Heteroláctica acidofórmica

Acido mixta Butanodiólica

Otras

“Generación de ATP” Formación del Acetil CoA Ciclo de krebs

Liberación de electrones Cadena transportadora de electrones

Formación de ATP

Oxidación de compuestos Aceptor final

químicos de los electrones

Molécula inorgánica (O2)

Aceptor final de electrones: Molécula inorgánica distinta al oxígeno molecular

Aceptores inorgánicos: Nitratos (NO3), Sulfatos (SO4)Carbonatos (CO3)

Hidrólisis de lípidos por Lipasas → Glicerol y Ac. Grasos

Catabolización del glicerol por conversión a dihidroxiacetona-P y de Ac.grasos por Beta-oxidación

Productos del catabolismo → degradados en glucólisis o en ciclo de Krebs

Las bacterias sintetizan proteasas y peptidasas extracelulares que degradan las proteínas en sus componentes → aminoácidos.

Conversión de aminoácidos a metabolitos que entran en Ciclo de Krebs (Desaminaciones)

Las reacciones de transaminación, descarboxilación y deshidrogenación preparan a los aminoácidos para ser catabolizados

Rutas Bioquímicas que utilizan energía (Anabolismo) Ac. Grasos y Glicerol → LIPIDOSLIPIDOS Intermediarios del metabolismo de los carbohidratos o

metabolitos del ciclo de krebs → Aminoácidos → PROTEINAS

UDPG → GLUCOGENO y otros AZUCARESGLUCOGENO y otros AZUCARES (forma activada de la glucosa) UDPNAG → Síntesis de PEPTIDOGLICANPEPTIDOGLICAN Ruta de las Pentosas-fosfato y de Entner-Doudoroff

↓ Azucares de NucleótidosAzucares de Nucleótidos

Lipopolisacárido (LPS).:Son sintetizados en la membrana en varios pasos: Síntesis de Lípido A (región III) Agregación de unidades de

Polisacáridos al Lípido A (región II)

Agregado de unidades de polisacáidos O-específico (región I )

Translocación a la membrana externa

Región I

Región II

Región III