UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD AUTONOMA DE SANTA ANA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA DE LABORATORIO CLINICO
Metabolism o Microbiano
IN T E G R A
NTES Ø Calderon Diaz, Andrea Daniela Ø Calderon Gomez, Steven Jose Ø Calderon Muñoz, Jose Luis Ø Castaneda Cortez, Josselyn Pamela Guad alupe Ø Castillo Gochez, Yeny Guadalupe Ø Chacon Alvarado, Carlos Adalerto Ø Chamul Martinez, !evin Alerto Ø Chinchilla "años, Luisa Gariela Ø Cortez Salazar, !evin Ale#ander Ø $lores Guevara, !aren Gisela Ø
Dr& Ala Mar'a (ivera (iver a de Mendoza DOCENTE% Dr&
Ø
FECHA% )iernes *+ de Aosto de +-*+
INDICE
Metabolismo Microbiano
INTRODUCCION
Metabolismo Microbiano
OBETIVOS Ø
Ob!eti"o #eneral
Metabolismo Microbiano Ø
Ob!eti"o es$eci%co
Metabolismo Bacteriano Los seres vivos llevan a cabo el procesamiento de los nutrientes que los mantienen vivos. A este conjunto de procesos, se le conoce como metabolismo y consiste de un gran número de reacciones químicas destinadas a transformar las
Metabolismo Microbiano moléculas nutritivas en elementos que posteriormente serán utilizados para la síntesis de los componentes estructurales como pueden ser las proteínas. !tra parte importante del metabolismo es la de transformar y conservar la energía que está contenida en una reacci"n química en algún proceso que requiera de energía. #s evidente que los nutrientes son transformados cuando entran en un organismo, ya que en ningún caso el alimento contiene todas las moléculas que una célula requiere.La transformaci"n de los nutrientes en compuestos útiles para la subsistencia de un organismo se lleva a cabo por medio de las reacciones químicas que realizan unas proteínas conocidas como enzimas.
Enzimas Las enzimas son proteínas especializadas capaces de transformar químicamente una molécula son sin duda las moléculas biol"gicas más notables ya que solamente transforman a una molécula y a ninguna otra y esto lo $acen varios cientos de veces por segundo. #stas proteínas actúan sobre una sola molécula, es decir, son como una llave y una cerradura% la llave es la molécula y la cerradura es la enzima. La posibilidad de que una llave abra otra cerradura que no sea la que le corresponde es muy remota. &ues bien, lo mismo ocurre con las enzimas% la posibilidad de que una enzima actué sobre otra molécula que no sea la que le corresponde es muy baja. Las enzimas, en su calidad de proteínas, se $allan formadas por cadenas de aminoácidos, las cuales se arreglan espacialmente en formas variadas. #n otras palabras, las cadenas de aminoácidos constituyen estructuras tridimensionales .
Así, estas complicadas estructuras forman un espacio o $ueco en donde se une la molécula que va a ser transformada a este $ueco se le denomina sitio activo. Las enzimas tienen entonces un sitio activo y una estructura tridimensional que las $ace ser únicas. 'in embargo, pueden e(istir enzimas con dos o más sitios activos y con una estructura integrada por una o varias cadenas de aminoácidos
Metabolismo Microbiano La velocidad a la que dic$as enzimas trabajan es muy alta y esto las $ace muy eficientes. 'u actividad está en funci"n directa de la cantidad de moléculas que va a ser transformada y su acci"n es regulada en parte por la aparici"n en el medio del producto final de la reacci"n, que de $ec$o in$ibe su actividad. 'u acci"n puede ser concertada es decir, que una enzima se encuentra dentro de un proceso más o menos largo de degradaci"n o de síntesis y de esta forma el producto de dic$a enzima será el sustrato de la siguiente enzima y así sucesivamente. Las enzimas, en su calidad de proteínas, se $allan formadas por cadenas de aminoácidos, las cuales se arreglan espacialmente en formas variadas. #n otras palabras, las cadenas de aminoácidos constituyen estructuras tridimensionales.
Unos seres vivos dependen de otros. !rganismos autosuficientes y organismos dependientes. &ara poder llevar a cabo todas sus reacciones metab"licas, los seres vivos necesitan una fuente de alimento y energía. )e acuerdo con su fuente de obtenci"n de nutrientes, los organismos vivos se pueden dividir en dos grandes grupos. &or una parte, los autosuficientes *aut"trofos+, que utilizan al bi"(ido de carbono * CO2+ y al agua * H20+ como única fuente de alimento y a partir de estos compuestos producen todas las moléculas necesarias para su subsistencia, crecimiento y proliferaci"n. &or otra parte, los que
dependen de otros compuestos o de sus productos, se llaman $eter"trofos. #stos no pueden utilizar el bi"(ido de carbono como tal y por lo tanto deben obtener el carbono que necesitan a partir de otros compuestos que se encuentran en el medio que los rodea, como por ejemplo la glucosa, que es una molécula muc$o más compleja que el C02. Lo cual quiere decir que unas formas de vida requieren
Metabolismo Microbiano de otras y así se establece una cadena alimenticia. a que unos organismos son relativamente autosuficientes y otros requieren de fuentes de carbono más complejas, su interrelaci"n es necesaria y vital. Algunos ejemplos de células autosuficientes son las de las plantas, las bacterias fotosintéticas y algunas bacterias no fotosintéticas. 'in embargo, la mayoría de los organismos no son autosuficientes y por lo tanto requieren siempre de una asociaci"n benéfica con un organismo que sí lo sea.
Partes del Metabolismo
#l metabolismo se puede dividir en dos grandes partes% el catabolismo y el anabolismo.
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Anabolismo: #s el proceso por el cual la célula bacteriana sintetiza sus propios componentes y como resulta en la producci"n de nuevo material celular, también se denomina biosíntesis. La biosíntesis es un proceso que
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requiere energía, por lo tanto las bacterias deben ser capaces de obtenerla de su entorno para crecer y, eventualmente, multiplicarse. #l anabolismo es la fase del metabolismo durante la cual se sintetizan de nuevo las moléculas que la bacteria o célula utiliza para regenerarse, mantenerse o dividirse. #sto lo lleva a cabo el microorganismo o la célula a partir de los constituyentes primarios que se obtienen de los nutrientes. 'in embargo, tales procesos de síntesis requieren de energía y ésta la proporciona el A-& que fue generado durante el catabolismo. Así, el anabolismo y el catabolismo se llevan a cabo simultáneamente y cada uno está regulado en forma muy precisa, ya que ambos procesos son interdependientes Catabolismo: #s el conjunto de reacciones degradativas de los nutrientes
para obtener energía o para convertirlos en unidades precursoras de la biosíntesis.
#l producto de esta descomposici"n o degradaci"n lo forman las moléculas más simples y pequeas. #sta energía se conserva en forma de molécula conocida como adenosíntrifosfato *A-&+, la cual es de vital importancia en el metabolismo de cualquier organismo vivo.
e!radaci"n de los n#trientes. Las proteínas, los lípidos y los carbo$idratos son degradados mediante reacciones enzimáticas que ocurren una después de la otra. #ste proceso de degradaci"n está dividido en tres etapas que a grandes rasgos son las siguientes%
Metabolismo Microbiano l
Primera Etapa: /onsiste en la conversi"n de moléculas complejas a
moléculas más simples esto quiere decir que una proteína, que no es más que una cadena de aminoácidos, tiene que ser convertida de nuevo en sus constituyentes, que son los aminoácidos, para que éstos puedan ser debidamente aprovec$ados en la segunda etapa de degradaci"n. #stos procesos degradativos no requieren de energía y ocurren en el interior del microorganismo. l
$e!#nda Etapa: /onsiste en la conversi"n de estas moléculas, ya
bastante simples, en una aún más simple y común, independientemente del origen de las moléculas. #s decir, que tanto los carbo$idratos como las proteínas o los lípidos son convertidos en una molécula muc$o más simple llamada 0acetil coenzima A0.
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%ercera Etapa: /onsiste en generar la energía que necesita la célula para
realizar procesos vitales, como desplazarse o dividirse, entre otros. #n esta etapa ocurre uno de los ciclos metab"licos más importantes de la biología% el ciclo de los ácidos tricarbo(ílicos o ciclo de 1rebs. Así pues, todas las moléculas que sirven a un organismo como fuente de subsistencia son llevadas, por medio de diversos caminos de degradaci"n, a un camino metab"lico común.
#stos mecanismos de control consisten en que los niveles de algunos productos regulan la actividad de algunas enzimas ,de tal forma que su actividad se incrementa o disminuye dependiendo de los niveles de producto.
Metabolismo Microbiano #stos mecanismos de control consisten en que los niveles de algunos productos regulan la actividad de algunas enzimas, de tal forma que su actividad se incrementa o disminuye dependiendo de los niveles del producto. -anto las bacterias como las células de los seres superiores generan la energía necesaria durante el catabolismo y la almacenan en forma de A-&. Así, éstas pueden realizar funciones vitales como el movimiento, el transporte de nutrientes a su interior y la síntesis de las moléculas que forman parte de su estructura o que tienen funciones específicas y deben ser sintetizadas en el interior. La síntesis de las moléculas es continua e implica un recambio constante entre las moléculas que se degradan y las que se sintetizan. )e $ec$o, los procesos de degradaci"n se conocen, aunque las seales que los gobiernan son aún tema de intensas investigaciones. -ipo
2uentes de carbono
#jemplos
&otoa#totro'as
2uentes de energía luz
/!3
Algas y cianobacterias
&oto(eterotro'as
Luz
/ompuestos orgánicos
Algas y bacterias fotosintéticas
)#imioa#totro'as o *itotro'as
4uímica
/ompuesto inorgánicos% 53, 657, 6!3, 53',/!3
&ocas bacterias
)#imio(eterotro'as o Heter"tro'as
4uímica
/ompuesto orgánicos% glucosa
La mayoría de bacterias
Metabolismo Microbiano
Principales '#nciones del metabolismo microbiano:
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2ormar las subunidades que luego serán utilizadas en la síntesis de macromoléculas.
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&roporcionar la energía necesaria para todos aquellos procesos que la requieran como transporte activo, movilidad, biosíntesis, etc.
Al!#nas partic#laridades del metabolismo bacteriano son: l
#stá adaptado para el crecimiento veloz y transcurre entre 89 y 899 veces más rápido que en las células $umanas.
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-iene mayor versatilidad en cuanto al tipo de nutrientes que puede utilizar para obtener energía.
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-iene mayor versatilidad en la utilizaci"n de o(idantes y no s"lo están limitadas al uso del !3.
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#(iste una gran diversidad de requerimientos nutricionales entre las bacterias debido a que ellas no poseen todos los caminos biosintéticos.
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#l cuerpo de los procariotas es muy sencillo, lo que les permite sintetizar macromoléculas por mecanismos menos engorrosos que los que utilizan las células eucariotas.
l
Algunos procesos biosintéticos son únicos de las bacterias, como los que conducen a la síntesis de mureína, ácidos teicoicos y lipopolisacáridos.
#l metabolismo de las bacterias es muy complejo, mediante unas dos mil reacciones metab"licas la bacteria puede sintetizarse a sí misma y puede generar energía para procesos como transporte activo, motilidad y otros procesos.
Metabolismo Microbiano Los distintos tipos de metabolismo microbiano pueden clasificarse según tres criterios distintos.
8+ 'egún como el organismo obtiene el /arbono para la construcci"n de la masa celular% l
A#t"tro'o: #l carbono se obtiene del di"(ido de carbono */!3+.
l
Heter"tro'o: #l carbono se obtiene de compuestos orgánicos *glucosa+
l
:: #l carbono se obtiene tanto de compuestos orgánicos como fijando el di"(ido de carbono.
3+ 'egún como el organismo obtiene los equivalentes reductores para la conservaci"n de energía% l
*itotro'o: Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos
inorgánicos.
l
Or!anotro'o: Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos
orgánicos. 7+ 'egún la forma en la que el organismo obtiene la energía para vivir y crecer. l
)#imiotro'o: La energía se obtiene de compuestos químicos e(ternos.
Metabolismo Microbiano l
&ototro'o: La energía se obtiene de la luz.
Por lo tanto e+isten distintos tipos de or!anismos se!,n como aprovec(an el carbono - el tipo de ener!ía #e #tilizan: )#imiolitoa#t"tro'os .
!btienen energía de la o(idaci"n de compuestos inorgánicos y el carbono de la fijaci"n del di"(ido de carbono. #jemplos% bacterias nitrificantes, bacterias o(idantes del azufre, bacterias o(idantes del $ierro, bacterias o(idantes del $idr"geno. &otolitoa#t"tro'os.
!btienen energía de la luz y el carbono de la fijaci"n del di"(ido de carbono, usando compuestos inorgánicos como equivalentes reductores. #jemplos% /yanobacteria
)#imiolito(eter"tro'os.
!btienen energía de la o(idaci"n de compuestos inorgánicos, pero no pueden fijar el di"(ido de carbono. #jemplos% algunas bacterias o(idantes del $idr"geno. )#imioor!ano(eter"tro'os .
!btienen energía, carbono y equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos. #jemplos% la mayoría de las bacterias, como Escherichia coli, Bacillus spp.
Metabolismo Microbiano &otoor!anotro'os.
!btienen energía de la luz y el carbono y los equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos.
Metabolismo prod#ctor de ener!ia. #n los seres vivos, la utilizaci"n de la energía potencial contenida en los nutrientes se produce por reacciones de o(idaci"n reducci"n. 4uímicamente la o(idaci"n esta definida por la pérdida de electrones y, la reducci"n por la ganancia de los mismos.
&ermentacion. #n ésta los electrones pasan del dador, un intermediario formado durante la degradaci"n del substrato, $acia un aceptor constituido por algún otro intermediario orgánico también generado durante el catabolismo del substrato inicial. &or lo tanto, este proceso de o(idaci"n reducci"n no requiere el aporte e("geno de un aceptor final de electrones. Aunque $ay distintos tipos de fermentaciones, todas llevan a una o(idaci"n parcial de los átomos de carbono del substrato inicial y liberan, por lo tanto una pequea parte de la energía potencial contenida. #l rendimiento energético de este proceso es menor que el de la respiraci"n.
#n las bacterias se encuentran las tres vías centrales del metabolismo intermediario de los $idratos de carbono% la glucolítica o de #mbden ;eyer$of &arnas, la de pentosa fosfato o s$unt de las pentosas y la de #ntner<)oudoroff.
/espiracion. #s el proceso por el cual un substrato es o(idado completamente a /!3 y agua, con participaci"n de una cadena de electrones ubicada en la membrana plasmática, en la cual el aceptor final es el o(ígeno molecular u otro compuesto inorgánico *nitratos, sulfatos, an$idrido carb"nico, etc.+=anaerobia=. Los primeros pasos en la respiraci"n de la glucosa son idénticos a los de la gluc"lisis, pero mientras en esta última el piruvato es convertido en productos finales de la fermentaci"n *ácido láctico, ácido propi"nico, etc.+, en la respiraci"n es o(idado
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completamente a /!3 mediante el ciclo de 1rebs .&or cada molécula de piruvato o(idada en este ciclo, se generan tres moléculas de /!3.
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CONCLUSION
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BIBLIOGRAFIA
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