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METABOLISMO BIOSINTÉTICO

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Daniela Olivera

on 23 May 2015

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Transcript of METABOLISMO BIOSINTÉTICO

Están estrechamente vinculados a los procesos de catabolismo, ya que estos no sólo proporcionan la energía necesaria sino, además los materiales básicos
OBJETIVO
Síntesis de materiales constitutivos de la célula bacteriana, así como otros que pueden eliminarse al exterior
El término Biosíntesis es sinónimo de anabolismo: a partir de moléculas más sencillas, la construcción de moléculas más complejas que van a integrar la estructura y a llevar a cabo las funciones de la célula. (Smith y Wood 1991)
1. Sustancias solubles
Polisacáridos capsulares
INTRODUCCIÓN
PRODUCTOS RESULTANTES DE PROCESOS anabólicos
METABOLISMO BIOSINTÉTICO
Glucosa
Glucosa
ATP
Proteínas
m. energético
m. biosintético
CATABOLISMO
ANABOLISMO
UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL
CUSCO
FACULTAD DE BIOLOGÍA
CURSO : MICROBIOLOGÍA GENERAL
GRUPO DE EXPOSICIÓN # 6

INTEGRANTES
Olivera Aguirre Daniela Susana 122306
Echarri Villafuerte Evelin Rossana 111244
Castro Cancha Minerva Jaina 120337
Nick Ayrton Barriga Salas 120335
TEMAS
Metabolismo Biosintético
Asimilación de Carbono, Nitrogeno y Azufre inorgánicos
Las bacterias son capaces de sintetizar sustancias especificas que pasan al medio externo y muchas veces tienen una gran importancia en la identificación de las especies bacterianas o para explicar su acción patógena
2. Toxinas
Axotoxinas o toxinas solubles, elaboradas por las bacterias toxigénicas ( C. diphteriae, C. tetani, C. Botullinum, etc.)que explican su acción patógena.
3. Exoenzimas o exofermentos
Su función digestiva coadyuvan a la acción patógena, como las coagulasas, estreptoquinasas, hialuronidasas, B-lactamasas
5. Vitaminas.
En la flora intestinal la acción de algunas bacterias que sintetizan complejo B y K
4. Antibióticos
En algunas especies de bacterias, hongos y actinomicetos
6. Pigmentos.
Antocianinas, quinonas, carotenoides, fenazinas o pirroles
7. Bacteriocinas
Sustancias antibacterianas de naturaleza química compleja y peso molecular elevado
ASIMILACIÓN DEL CARBONO
FIJACIÓN DEL
CARBONO
El proceso del CO2 en compuestos orgánicos se conoce como fijación del carbono, y de ella se encarga la fotosíntesis
FOTOSINTESIS
Este proceso tiene lugar únicamente en las células que tienen clorofila y solo en ciertos organelos , en cromoatoforos y cloroplastos. Los productos son ATP y NADPH, compuestos que más tarde se utilizan en el proceso de asimilación de carbono, por el que el CO2 se incorpora a compuestos orgánicos. El proceso global de asimilación de carbono requiere la formación de enlaces carbono- carbono y la reducción del carbono, de su estado de oxidación en el CO2 , al correspondiente de carbohidratos CH2O
Productos de la fotosíntesis
Son el ATP Y el poder reductor
La fotosíntesis tiene lugar en las membranas, la fijación del CO2 en el citoplasma o en el estroma de los cloroplastos. Se distingue una fotosíntesis
oxigénica
en las cianobacterias y en las plantas, y por otra parte, una fotosíntesis
anoxigénica
en las bacterias anaeróbicas fotógrafas debido a los dadores de hidrógeno utilizados.
FASES DE LA QUIMIOSINTESIS
1. Producción de moléculas de ATP y NADPH
Proceso de oxidación de compuestos inorgánicos, tenemos la liberación de protones y electrones que son transportados a lo largo de la cadena, fosforilando el ADP en ATP y la modificación reduccional del NADP+
2. Reducción de dióxido de carbono
Comparando con la fotosíntesis, esta fase sería una análoga al ciclo de Calvin, ATP y NADPH, ocasionan la reducción del CO2 a través de su fijación y posterior producción de sustancias orgánicas.
METANOGENESIS POR REDUCCIÓN DEL CARBONATO
En los hábitat anaeróbicos la materia orgánica se fermenta primeramente a través de varios pasos intermedios hasta acetato, anhídrido carbónico e hidrógeno molecular. Estos productos de los descomponedores primarios y secundarios son los utilizados por las bacterias metanogénicas. Aproximadamente el 70% del metano formado procede del acetato, el 30% de CO2 + H2O
Algunas bacterias metanogénicas pueden también transformar el monóxido de carbono a metano. Como intermediarios se forman anhídrido carbónico e hidrógeno:
4 CO + 4 H2O 4 CO2 + 4H2
CO2 + 4 H2 CH4 +2 H2O

4 CO + 2 H2O CH2 + 3 CO2

APLICACIONES.
Depuradoras habituales

Biodigestoras
Quema de lodo
Fermentadores de biogas
Excrementos
Residuos vegetales
Asimilación del Nitrógeno
El nitrógeno es un elemento esencial para el crecimiento de todos los organismos.
En la atmósfera el N ocupa aproximadamente el 80%, existiendo en la forma N≡N; sin embargo, el N2, debido al triple enlace entre los dos átomos de nitrógeno, que hace a la molécula casi inerte, no puede ser aprovechado por la mayoría de las formas vivientes.
Para ser utilizado en el crecimiento, este debe ser primero reducido y luego “fijado” (combinado) en la forma de iones amonio (NH4 +) o nitrato (NO3-). El proceso a través del cual esos microorganismos reducen el nitrógeno hasta una forma utilizable es conocido como Fijación Biológica de Nitrógeno


Una característica común de los microorganismos involucrados en la FBN, es la presencia del sistema enzimático nitrogenasa, que les permite la reducción del nitrógeno molecular (N≡N) atmosférico hasta la forma asimilable NH4 +.

Fase Fijación del Nitrógeno:
Consiste en la reducción del nitrógeno atmosférico a compuestos nitrogenados, es decir, en combinar el nitrógeno atmosférico con hidrogeno para formar amoniaco.

Fases del Ciclo del Nitrógeno

Rhizobia – Leguminosa:
El genero Rhizobium esta representado por bacterias Gram (-) habitantes del suelo que tiene la capacidad de formar nódulos en varias leguminosas. Esta relación simbiótica es controlada genéticamente tanto por la planta como por la bacteria y ocurre a través de una secuencia de estados de desarrollo que culminan en el establecimiento de una simbiosis efectiva: el nódulo fijador de nitrógeno.

Asociaciones Simbióticas

Frankia – No leguminosa:
Las especies de Frankia son de crecimiento lento en cultivo y requieren de medios especializados para su crecimiento, presentan hifas ramificadas y septadas con vesículas y esporangios.
Las bacterias simbióticas infectan exclusivamente las células del parénquima cortical. Igual que en las leguminosas la infección de las raíces tiene lugar a partir del suelo y por los pelos radicales.

Cianobacterias – Helechos.
En el helecho acuático Azolla que se encuentra en la superficie de las aguas tropicales estancadas, se han encontrado cianobacterias en huecos entre los tejidos de las hojas. EI simbionte es Anabaena azollae.
La ganancia en cuanto a nitrógeno en la simbiosis de Anabaena con Azolla supone unos 300 kg N/(Ha.a).


Líquenes:
Los líquenes son asociaciones simbióticas entre un hongo (micobionte) y una cianobacteria (fotobionte o cianobionte). La cianobacteria más frecuente en los líquenes es Nostoc.
La función del fotobionte en el talo es de proporcionar compuestos nitrogenados y carbohidratos (polioles y glucosa), donde alrededor del 80% o más de los productos fotosintéticos son liberados e inmediatamente absorbidos por el micobionte, mientras que el hongo le suministra protección, agua y minerales.

Caloplaca saxicola

Parmotremma stuppeum

Cianobacterias – Angiosperma
:
Todas las especies de Gunnera forman asociaciones simbióticas con Nostoc, siendo la única angiosperma conocida por formar este tipo de asociación.
Las cianobacterias se localizan intracelularmente en las glándulas ubicadas en la besa del peciolo donde ocurre el intercambio de compuestos: nitrogenados desde el alga y fotosintéticos desde la planta.

Gunnera chilensis


La capacidad para fijar el N2 esta ampliamente extendida entre las bacterias de los suelos y las aguas. En todos los grupos fisiológicos hay algún representante capaz de fijar nitrógeno mas 0 menos eficientemente. La gran mayoría de las bacterias pertenecientes a los grandes grupos de procariotas fototróficos, las bacterias rojas del azufre y sin azufre, así como las cianobacterias, son capaces de fijar N2

Fijación de Nitrógeno por bacterias de vida libre y cianobacterias.

Bacterias – Filosfera:
Varias bacterias fijadoras de nitrógeno pueden colonizar la filósfera. Se ha observado que las bacterias más abundantes en las hojas son las pigmentadas (e. j. Methylobacterium mesophilicum, Pseudomonas syringae).
Las especies de Beijerinckia y Azotobacter son comúnmente encontradas en cultivos; y se ha reportado su efecto benéfico en el crecimiento de las plantas.

Asociaciones No Simbioticas
Bacterias – Rizosfera:
La relación que se establece entre las bacterias y las plantas puede ser favorable, perjudicial o neutra.
Relaciones Favorables: se encuentra la asociación con bacterias fijadoras de nitrógeno; entre estas, especies de Azospirillum, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas y Burkholderia

Algunas bacterias de vida libre fijadoras de nitrógeno.

Por muchos años se consideró que el efecto benéfico de las bacterias fijadoras de nitrógeno sólo provenía de la utilización por las plantas del amonio excretado, sin embargo, se ha encontrado que esta bacterias también producen fitohormonas (auxinas, giberelinas y citocininas) que afectan favorablemente el desarrollo de las plantas, particularmente de la raíz.
Más recientemente se ha reportado que las bacterias fijadoras de nitrógeno incrementan la capacidad radical de absorción de nitrato, indirectamente como una consecuencia de la estimulación del desarrollo radical y directamente por estimulación del sistema transportador del compuesto.

ciamobacterias
Fotomicrografía en microscopio de luz del
corte transversal del tallo de G. chilense,
mostrando las colonias de Nostoc

Cambio del nitrógeno orgánico a amoniaco (NH3) o amonio.
Este proceso consiste en la degradación por hidrolisis de las proteínas y ácidos nucleicos para producir amoniaco se conoce también con amonificacion.

Mineralización

Se refiere a la incorporación de compuesto del N por los organismos
La formas oxidadas del N inicialmente se reducen por nitritos o nitritos de amonio el cual eventualmente es asimilado en la materia orgánica
El reacciones metabólicas los compuestos de N se usan como surtidores de energía siendo aun electrón donante ( PE: en reacciones redox de bacterias nitrificantes) o un electrón aceptor ( PE: en oxidación de compuestos orgánicos por bacterias nitrificantes )

ASIMILACION
Nitrosomonas europaea es una bacteria que utiliza amoniaco como combustible para vivir y crecer.

Nitrosomonas (AMONIO)
Nitrosococcus Oceani se basa en la oxidación de amoniaco a nitrito para obtener energía para el crecimiento. El proceso de oxidación de amoniaco se hace siguiendo el flujo del electrón.

Asimilación en Nitrosoccocus (NITRITO)
Este microorganismos que consumen nitritos y producen nitratos, un elemento menos tóxico y tolerado por los peces, pero muy nocivo para los invertebrados marinos.

Asimilación en Nitrobacter (NITRATO)
ASIMILACION Y ABSORCION
( Plantas)
Des nitrificación
Es un termino que se usa para referirse a la perdida de amoniaco gaseoso desde la superficie del suelo a la atmosfera
El amonio del suelo en pH alcalino se transforma en amoniaco que es un gas volátil

Volatilización
ASIMILACIÓN DEL AZUFRE
El azufre es un elemento esencial para la síntesis de aminoácidos como la cisteína y metionina.
La capacidad de algunas enzimas depende del azufre, por la presencia de los grupos SH (ferredoxinas, ureasa, CoA)
Es esencial para la formación de la estructura terciaria y cuaternaria de las proteínas por la formación de los puentes disulfuro (-S-S-)


AZUFRE

Al azufre lo encontramos en el ambiente en forma de sulfato por lo que debe ser reducido para que sea asimilable, por un proceso llamado reducción asimilatoria del sulfato
El proceso empieza por la activación del ion sulfato por medio del ATP

Incorporacion de S a los aminoacidos

Quimiolitoautotrofos ( Thiobacillus ) utilizan los sulfuros como fuente de electrones.


Microorganismos que transforman el azufre

Reducen el sulfato (desulfovibrio) que utiliza el sulfato para formar sulfuros.



Reducción desasimilatoria del azufre (desulforomonas, arqueobacterias termofilas)






Reducción de sulfitos (alteromonas, clostridoium, desulfovibrio y desulfotomaculum)
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