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Metabolismo microbiano

Reacciones Catabólicas y Anabólicas

Metabolismo

Es la totalidad de las reacciones químicas que se producen en un organismo vivo

Debido a esto el metabolismo se clasifica en 2 tipos, de acuerdo a si liberan o consumen energía

Catabolismo

Anabolismo

Las reacciones químicas que reguladas por enzimas que liberan energía.

Reacciones reguladas por enzimas que requieren energía.

Reacciones químicas conocidas como:

Catabólicas o degradantes

Reacciones químicas conocidas como:

Anabólicas o biosintéticas

Las reacciones catabólicas comúnmente son:

1. Reacciones hidrolíticas: Utilizan agua y en se rompen enlaces químicos.

2. Reacciones exergónicas: producen más energía de la que consumen.

Las reacciones anabólicas comúnmente son:

1. Reacciones sintéticas de deshidratación: Se libera agua.

2. Reacciones endergónicas: consumen más energía de la que producen.

Estas reacciones están acopladas con la síntesis de ATP

Estas reacciones están acopladas con la degradación de ATP

Enzimas

Teoría de la colisión

Como se producen las reacciones químicas y la forma en la que los factores afectan la velocidad de las reacciones

Todos los átomos, iones y moléculas se mueven y se entrechocan continuamente.

Factores

1. Velocidad

2. Energía

3. Configuración química específica de las partículas que entrechocan

Energía de activación: Cantidad necesaria de energía para alterar la configuración electrónica estable de cualquier molécula específica de modo que pueda producirse el reordenamiento de electrones.

Velocidad de la reacción: Frecuencia de las colisiones con energía suficiente como para generar una reacción, dependiendo de la cantidad de moléculas reactivas que tiene un nivel de energía igual o mayor que el nivel de la energía de activación.

Enzimas y reacciones químicas

Catalizadores:

Sustancias capaces de acelerar una reacción química sin sufrir alteraciones permanentes

Catalizadores biológicos:

Enzimas

Actúa sobre sustratos.

La enzima orienta al sustrato en una posición que aumente la probabilidad de que se produzca una reacción.

Complejo enzima-sustrato: Resultado de la unión temporal de la enzima y los reactivos aumenta la eficacia de las colisiones y reduce el umbral energético de activación de la reacción

Especificidad y eficacia de las enzimas

La especificidad enzimática es posible por la estructura de estas proteínas.

La configuración especifica de cada enzima permites permite encontrar el sustrato apropiado.

Son sumamente eficientes. Pueden catalizar reacciones con una velocidad de hasta 10 000 millones veces mayor a la de una reacción parecida que no es catalizada por enzimas.

Denomimación de las enzimas

Los nombres de las enzimas llevan el sufijo

-asa

Se clasifican según el tipo más especifico de reacciones que catalicen.

Se clasifican en 6 tipos:

Oxidorreductasas

Oxidación y reducción, con ganancia o pérdida de oxígeno e hidrógeno.

Transferasas

Transferencia de grupos funcionales.

Hidrolasas

Hidrólisis

Liasas

Eliminación de grupos de átomos sin hidrólisis

Isomerasas

Reordena-miento de los átomos en el interior de una molécula.

Ligasas

Unión de dos moléculas.

Componentes de las enzimas

Son Holoenzimas compuestas por:

1. Apoenzima(fracción proteínica)

2. Cofactor (Fracción no proteínica)

Factores que inciden en la actividad enzimática

1.Temperatura

2. pH

3. Concentración de sustrato

4. Inhibidores

Producción de energía

Reacciones de oxidación y reducción

Oxidación

Reducción

Eliminación de los electrones de un átomo o una molécula, se produce energía

Reacción en la que se obtiene una ganancia de uno o más electrones

Generación de ATP

La energía liberada en las reacciones de reducción y oxidación permanece atrapada en el interior de la célula por la formación de ATP

Fosforilación a nivel de sustrato: La generación de ATP es consecuencia de la transferencia directa de un P desde un sustrato hacia el ADP.

Fosforilación Oxidativa: Transferencia de electrones desde compuestos orgánicos.

Fotofosforilación: Conversión de energía lumínica en la energía química del ATP y NADPH. Solo en células fotosintéticas

Catabolismo de los hidratos de carbono

La mayoría de los microorganismos oxidan hidratos de carbono como fuente principal de energía.

Para generar energía a partir de la glucosa existen 2 procesos generales:

Respiración celular

Fermentación

1. Glucólisis

2. Ciclo de Krebs

3. Cadena transportadora de electrones.

Glucólisis: Es la oxidación de la glucosa para formar ácido pirúvico y representa el primer paso del catabolismo de los hidratos de carbono.

Ciclo de Krebs: Es la oxidación de la acetil CoA para formar dióxido de carbono, con la producción de cierta cantidad de ATP. NADH que contiene energía y FADH2

Cadena transportadora de electrones: Se encarga de la oxidación de NADH y FADH2, que transfieren los electrones que transportan desde los sutratos a las reacciones de oxidación y reducción.

Respiración anaerobia

Respiración aerobia

La cadena transportadora de electrones genera NAD+ Y FAD+ que se utilizan de nuevo en la glucólisis y el ciclo de Krebs.

El aceptor final de los electrones no es oxígeno, es otra sustancia inorgánica.

Por ejemplo, Las Pseudomonas y Bacillus utilizan Nitrato.

El ácido pirúvico se degrada completamente durante la respiración o puede convertirse en un producto orgánico durante la fermentación

Tiene distintas de definiciones:

1. Proceso que libera energía a partir de azúcares u otras moléculas orgánicas.

2. Proceso que no necesita oxígeno.

3. Proceso que no necesita recurrir al ciclo de Krebs ni a una cadena transportadora de electrones

4. Proceso que solo utiliza una molécula orgánica como aceptor final de electrones

5. Proceso que solo produce pequeñas cantidades de ATP

Fermentación de ácido láctico: Durante la glucólisis se presenta la primera fase de este. Está reacción de oxidación genera energía para formar dos ATP.

Las dos moléculas de ácido pirúvico son reducidas a NADH para formar moléculas de ácido láctico.

Fermentación del alcohol: comienza en la glucólisis. Las dos moléculas de ácido pirúvico se convierten en dos moléculas de acetaldehído y dos moléculas de CO2, las moléculas de acetaldehído se reducen a dos moléculas de NADH para formar 2 moléculas de etanol.

Catabolismo de los lípidos y las proteínas

Los microorganismos producen lipasas que degradan las grasas para formar ácidos grasos y glicerol.

Los microorganismos producen proteasas y peptidasas extracelulares, enzimas capaces de degradar proteínas en los aminoácidos que las componen.

Diversidad metabólica entre los distintos organismos

Los organismos se clasifican en dos tipos de acuerdo a la fuente de energía utilizada:

Fotótrofos

Quimiótrofos

Utilizan la luz como fuente principal de energía.

Dependen de las reacciones de oxidación de los compuestos inorgánicos u orgánicos.

Fotosíntesis

Otros organismos sintetizan compuestos orgánicos complejos a partir de sustancias inorgánicas simples. El principal mecanismo es la fotosíntesis.

Es la conversión de energía lumínica en energía química.

Durante la fotosíntesis se extraen electrones de átomos hidrógeno y se los incorpora al azúcar.

Tiene dos estadios

1er estadio:

Reacciones dependientes de la luz.

(Lumínicas)

2do estadio:

Reacciones independientes de la luz.

(Oscuras)

Absorción de energía lumínica por moléculas de clorofila se la célula fotosintética con la excitación resultante de algunos electrones de esas moléculas.

No necesitan luz en forma directa. comprenden una vía cíclica llamada ciclo de Calvin-Benson.

Fosforilación cíclica: los electrones retornan a la clorofila.

Fosforilación no cíclica: los electrones liberados desde la clorofila no retronan a ella, sino se incorporan al NADPH.

Fotoautótrofos

Fotoheterótrofos

Utilizan luz como fuente de energía y el dióxido de carbono como fuente principal de carbono.

Bacterias fotosintéticas:

1. Bacterias verdes

2. Bacterias purpura

3. Cianobacterias

Algas

Plantas verdes.

Utilizan luz como fuente de energía pero no pueden convertir dióxido de carbono en azúcar y deben obtener el carbono de compuestos orgánicos.

Bacterias no sulfurosas verdes.

Bacterias no sulfurosas púrpuras.

Quimioautótrofos

Quimiohetérotrofos

Utilizan electrones derivados de compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y CO2 como fuente principal de carbono

Utilizan electrones provenientes de átomos de hidrógeno de compuestos orgánicos.

Diversidad metabólica entre los distintos organismos

Biosíntesis de polisacáridos:

Los microorganismos sintetizan azúcares y polisacáridos. Los átomos de carbono necesarios para sintetizar glucosa provienen de los productos intermedios producidos durante procesos.

Biosíntesis de lípidos:

Las células sintetizan materia grasa mediante la unión de glicerol con ácidos grasos.

Biosíntesis de aminoácidos y proteínas:

Los microorganismos con las enzimas necesarias pueden sintetizar directa o indirectamente todos los aminoácidos a partir de los productos intermedios del metabolismo de los hidratos de carbono.

El mecanismo de síntesis de proteínas se relaciona con la participación de genes.

Biosíntesis de purinas y pirimidinas:

Los nucleótidos están compuestos por una purina o pirimidina, una pentosa y un grupo fosfato. Derivan de la vía de las pentosas fosfato o de la vía de Entner-Doudoroff.

Migxi Mariam Martínez Tirado

Microbiología General.