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MetabolisMo Bacteriano
Siever Morales Cauti, MV.
Microbiología veterinaria
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Las células bacterianas, poseen una gran
variedad de sustancias como fuente de
energía, ilimitada
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1. Las bacterias necesitan de un aporte energético
para desarrollarse.
2. El éxito evolutivo de las bacterias se debe en
parte a su versatilidad metabólica.
3. Todos los mecanismos posibles de obtención de
materia y energía podemos encontrarlos en las
bacterias.
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METABOLISMO
CRECIMIENTO
MICROBIANO
CAPACIDAD DEL
MICROORGANISMO
NUTRIENTES
SINTESIS
SINTESIS
MACROMOLECULAS
ESTRUCTURALES
COMPUESTOS DE
BAJO PESO
MOLECULAR
METABOLISMO
PRIMARIO
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REGULACION DEL METABOLISMO:
Respuesta a cambios ambientales.
Enzimas
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METABOLISMO BACTERIANO
• Las bacterias tienden versatilidad a intercalar
fácilmente los nutrientes y productos
metabólicos terminales
• Esto les permite desarrollar procesos
metabólicos con gran rapidez
• El metabolismo de la célula comprende dos
grandes tipos de reacciones:
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METABOLISMO
RX DE MANTENIMIENTO
RX DE BIOSINTESIS
ENERGIA
PODER REDUCTOR
PRECURSORES METABOLICOS
•El Metabolismo: representa a las reacciones
químicas integrales: Anabolismo y Catabolismo.
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El anabolismo y el catabolismo. Procesos que
requieren de energía. Esta energía está almacenada
como moléculas de ATP, que se forma a partir de
ADP y fosfato inorgánico.
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• La conservación intracelular de energía ocurre
principalmente por medio de la síntesis de
ATP:
Los métodos usados por las bacterias para generar ATP son
principalmente:
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
FOTOFOSFORILACIÓN (DURANTE LA FOTOSÍNTESIS).
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Desde el punto de vista biosintético:
• litotrofas: son aquellas que sólo requieren sustancias
inorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).
• organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de
carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...).
• autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de
sustancias inorgánicas sencillas.
• heterotrofas: su fuente de carbono es orgánica
• Mixotrofas son aquellas bacterias con metabolismo energético
litotrofo (obtienen energía de compuestos inorgánicos), pero
requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su
metabolismo biosintético.
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Según la fuente de carbono que utilizan, las
bacterias se pueden dividir en :
autótrofos, fuente de carbono = CO2
heterótrofos fuente de carbono = materia
orgánica.
(otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica)
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•
Según la fuente de energía:
fototrofos, fuente de energía = la luz,
quimiotrofos, fuente de energía = un compuesto
químico que se oxida.
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CLASIFICACION DE ORGANISMOS SEGÚN LA ENERGIA
TODOS LOS ORGANISMO
QUIMIOTROFOS
QUIMI0LITOTROFOS
QUIMIORGANOTROFOS
FOTOTROFOS
fotolitotrofas
fotoorganotrofas
Las bacterias patógenas que viven a
expensas de la materia orgánica son
quimioorganótrofas.
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RANGO DE TEMPERATURAS DE CRECIMIENTO BACTERIANO
TERMOFILOS
HIPERTERMOFILOS
EDDADICO
LEV
O
TN
EIM
ICERC
MESOFILOS
PSICOTROFOS
PSICROFILOS
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
110 120
TEMPERATURA (ºC)
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OXIGENO Y CRECIMIENTO BACTERIANO
AEROBIO
OBLIGADO
ANAEROBIO
FACULTATIVO
ANAEROBIO AEROTOLERANTE
ANAEROBIO
ESTRICTO
MICROAEROFILO
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BACTERIAS FOTOSINTETICAS
•
Estos organismos pueden vivir
utilizando CO2 como única fuente
de carbono y algunos son capaces
de fijar el nitrógeno atmosférico
6CO2 + 6H2O + energía luminosa -- C6H12O6 (glucosa) + 6O2
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CLASES DE NUTRIENTES
• Universales:
– agua, CO2, fosfatos y sales minerales;
• Particulares
• Factores de crecimiento.
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FACTORES DE CRECIMIENTO
• Moléculas orgánicas específicas, en muy pequeña
cantidad.
• Salvo excepciones no tienen función biosinteticas, ni
sirven como fuente de energía.
• Suelen ser coenzimas o sus precursores, vitaminas,
que determinadas bacterias no pueden fabricar por sí
mismas, al carecer de parte o toda de una ruta
biosintética.
Ejemplos:
– Las bacterias del género Brucella requieren como
factores de crecimiento en sus medios de cultivo
la biotina, niacina, tiamina y ácido pantoténico.
– Haemophylus necesita suplementos de grupos
hemo y piridín-nucleótidos.
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CURVA DE CRECIMIENTO MICROBIANO
FASE
ESTACIONARIA
N g o Ls el bcaiºevds al él
u
FASE
EXPONENCIAL
FASE MUERTE
FASE DE
LATENCIA
TIEMPO
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• Existen cuatro fases en las curvas de
crecimiento.
• Las más importantes son:
La fase de latencia (que depende del estado
fisiológico de los gérmenes estudiados)
y la fase exponencial, en la que la tasa de
crecimiento es máxima.
• El crecimiento
– Agotamiento de uno o varios nutrientes.
– Acumulación de sustancias toxicas.
– Evolución hacia un pH desfavorable:
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FUENTES DE ENERGIA METABOLICA
• FERMENTACION Fosforilación del
sustrato
• RESPIRACION: oxido - reducción
• FOTOSINTESIS
Para poder crecer el m.o. debe de usar
por lo menos uno de estos mecanismos
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Metabolismo
Microbiano
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FLUJO DE ENERGIA EN LA NATURALEZA
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CATABOLISMO Y ANABOLISMO
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ETAPAS EN LA EXTRACCIÓN DE ENERGÍA A
PARTIR DE LOS ALIMENTOS
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METABOLISMO INTERMEDIARIO DE GLUCOSA A
PIRUVATO:
Liberación de parte del potencial de energía contenida
1) Glucólisis (Embden-Meyerhof Parnas)
2) Vía de las Pentosas fosfato o shunt de las pentosas
3) Vía de Entner-Doudoroff
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1- GLUCOLISIS
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RENDIMIENTO EN ENERGIA DE LA
TRANSFORMACIÓN DE GLUCOSA EN PIRUVATO
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2- VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
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3- VÍA DE ENTNER-DOUDOROFF
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DESTINOS DIVERSOS DEL PIRUVATO: ETANOL,
LACTATO O ACETIL - COENZIMA A
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ALGUNAS FERMENTACIONES MICROBIANAS COMUNES
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Ciclo del ácido
cítrico
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ESTEQUIOMETRIA DEL CICLO DEL ACIDO
CITRICO

El NADH y FADH2 se oxidan mediante la cadena de transporte electrónico,
formándose 2.5 ATP por cada NADH y 1.5 ATP por cada FADH2

El GTP puede convertirse en ATP.

Cuando se oxidan tres NADH y un FADH2 se forman 9 ATP mas. En total
se forman 10 ATP por cada Acetil-CoA que entra al ciclo del ácido cítrico.

El oxigeno no participa direct
amente en el ciclo del ácido ítrico.
c
Sin
embargo el ciclo opera únicamente bajo condiciones aeróbicas porque el
NAD+ y el FAD se regeneran solamente por la transferencia de electrones
hasta el oxigeno molecular.
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EL CICLO DEL ACIDO CITRICO ES UNA FUENTE DE
PRECURSORES BIOSINTETICOS
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CONTROL DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO
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FORMACIÓN DE ACETIL CoA A PARTIR DEL PIRUVATO
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Fosforilación
oxidativa
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FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La fosforilación oxidativa es el proceso porel que se forma ATP como
resultado de la transferencia de electrones desde el NADH oel FADH2
al O2 a través de una serie de transportadores de electrones.
En los organismos aeróbicos. Esta es la principal fu
ente de ATP. Por
ejemplo, la fosforilación oxidativa genera 26 de la 30 moléculas de ATP
que se forman cuando la glucosa se oxida completamente a CO2 y H2O
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La oxidación y fosforilación están acopladas por un gradiente de protones
a través de la membrana interna mitocondrial.
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LA CADENA RESPIRATORIA ESTA FORMADA POR TRES
BOMBAS DE PROTONES CONECTADAS MEDIANTE DOS
TRANSPORTADORES MOVILES DE ELECTRONES
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EN LA CADENA RESPIRATORIA SE PUEDEN BLOQUEAR LAS
TRANSFERENCIAS DE ELECTRONES MEDIANTE INHIBIDORES
ESPECÍFICOS
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