Nutrición y Metabolismo Bacteriano: Reacciones Anabólicas y Catabólicas

NUTRICIÓN Y METABOLISMO BACTERIANO

El crecimiento bacteriano se inicia con la captación de nutrientes a partir del medio ambiente. Cualquier célula para crecer, para fabricar los componentes celulares, requiere una fuente de ENERGIA, una fuente de ELECTRONES y unos SUSTRATOS. Los pasos intermedios entre la captación de nutrientes y la división celular constituyen el METABOLISMO BACTERIANO: conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en una célula .

NUTRICIÓN BACTERIANA

• SUSTRATOS
• ELEMENTOS ESENCIALES
• CLASIFICACIÓN NUTRICIONAL DE LOS ORGANISMOS

CH2OH I C 0 H - OH L H I C C I 1 OH OH H H C C I H OH CH2OH CH2OH 0 0 H H H H OH H LO OH H 0 H OH H OH ¿Qué tipo de compuestos son? ¿Por qué elementos están formados? ¿En qué estructura celular bacteriana se puede encontrar? = 0 C-H 1 1 - H-C-OH H -C-OH 1 - OH -C-H OH-CH OH -C-H 1 H-C-OH OH-C-H H-C-OH I H-CF OH H-CF OH H- CF OH 1 CH2 OH 6 CH2OH 6 CH2 OH D - Glucosa D - Galactosa D - Fructosa CH2OH CH2OH CH2 CH2OH CH2OH 0 0 H H H H TH OH H LO- H ₼H H AH H AH Ȟ HV H AH 1 - - 1 H H H H H H OH H -0 OH H -0- OH H 0 OH H H H H H 0 0 0 Q= O TH CH2OH - 1 H H 1 -0- I¿Qué tipo de compuesto es? ¿Por qué elementos está formado? ¿En qué estructura celular bacteriana se puede encontrar? H2N H2N OH OH HS CISTEÍNA METIONINA S I H H O H O= H O O= HO H 0 H II 1 1 1 1 1 H +H-N=C=C-N-C-C-N-CC-N-C -C-N-C -C-N-C-C-N-C-C- H H H H I I CH CH2 I CH2 CH2 CH2 / CH2 2 H-C-OH 1 CH3 CH2 CH 2 CH2 H3C CH3 C CH CH 2 HN CH H3C CH3 C C \ 0 0 HC=NH+ 0 0 H I¿Qué tipo de compuesto es? ¿Por qué elementos está formado? ¿Qué elemento es el más abundante? ¿En qué estructura celular bacteriana se puede encontrar? I 1 I-O-I I-O-I 1 I-O-I I-O-I 1 I-O-I - I-O-I I-O-I I-O-I I-O-I I-O-I I-O 1 I-O-I I-U-I I-O-I 1 I-O-I 1 I-O-I H-C-H 1 I-O-I I-O-I 1 I-O-I 1 I-O-I I-O-I I-O-I 1 0 0 = Glicerol H-C-O -I H -O Fosfato Cabeza polar (hidrofílica) CH3 H H I HJC-N-C-C-O-P-O-C-H CH3 H H I I-O-I I-O-I I-O-I I-O-I 1 1 I-O-I - I-O-I 1 I-O-I 1 I-O-I I-O-I I-O-I I Colas apolares (hidrofóbicas) = H-C-O -- C-C-C-C-C- C¿Qué tipo de compuesto es? ¿Por qué elementos está formado? ¿En qué estructura celular bacteriana se puede encontrar? 5" O "0-P=0 0 1 CH N N 0 Ribosa O 0 OH "0-P=0 NH2 N 1 CH2 O. N N Ribosa 0 OH -0-P=0 Z 0 CH2.O N O Citosina Ribosa 0 OH N "0-P=0 N 0 CH :_ O N NH2 Guanina Ribesa Citosina 0 0 NH2 -C I H CH HN HN CH 1 CH H H Timina Uracilo Pirimidinas 0 Il C -H N HN I CH CH HC 2HN-C C N H H H Adenina Guanina Purinas C CH3 1 1 -U CH H CH N 0 OH OH 3' Adenina NHỊ 0 Uracilo NH, N¿Estos compuestos son orgánicos o inorgánicos? ¿Qué diferencia hay entre compuestos orgánicos e inorgánicos? ¿Los organismos animales pueden transformar materia inorgánica en materia orgánica? ¿ Y los vegetales? ¿ Y las bacterias?

Nutrición Bacteriana: Sustratos y Factores de Crecimiento

?Nutrición bacteriana NUTRICIÓN BACTERIANA-> proceso mediante el cual las bacterias captan SUSTRATOS a partir del medio que las rodea.

• MACRONUTRIENTES (elementos necesarios en grandes cantidades).
  Son 4: CARBONO, HIDRÓGENO, OXÍGENO Y NITRÓGENO.
• MICRONUTRIENTES (elementos necesarios en pequeñas proporciones), p.ej.
  cobalto, cobre, manganeso, hierro ...
• FACTORES DE CRECIMIENTO son compuestos orgánicos que se requieren
  en cantidades muy pequeñas. La mayoría de los microorganismos son capaces
  de sintetizarlos. Aquel microorganismo que no sea capaz de sintentizar un
  determinado factor de crecimiento lo debe captar del medio para poder crecer,
  de lo contrario morirá.

A B5 D B6 Bg K B2 A E C B1 D B12 PP B6 Son las vitaminas , aminoácidos , purinas y pirimidinas Las vitaminas son los factores de crecimiento más comúnmente requeridas. La mayoría funcionan como COENZIMAS.

Nutrición Bacteriana: Elementos Esenciales

Nutrición bacteriana. ELEMENTOS ESENCIALES

Group 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Period 1 2 1 H He 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Li Be B C N O F Ne Unessential, but metabolized 13 14 15 16 17 18 3 Na Mg AI Si P S CI Ar 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Xe 55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi Po At Rn 1 Essential for all microorganisms Essential cations and anions for most microorganisms Trace metals, some essential for some microororganisms Used for special functions 11 12 Unessential, not metabolized Los ELEMENTOS ESENCIALES son necesarios para el crecimiento celular. Son los componentes de las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos (C, H, O, N, S, P), iones esenciales para la mayoría de microorganismos (K, Na, Mg, Ca, Cl) y otros elementos esenciales para algunos microorganismos (Fe, Zn, Mn, Mo, Co, Cu, Ni).

Elementos Esenciales en Todos los Microorganismos

Nutrición bacteriana. Elementos esenciales ELEMENTOS ESENCIALES EN TODOS LOS MICROORGANISMOS

	Forma del nutriente en la naturaleza	Función en el metabolismo
CARBONO	CO2 Compuestos orgánicos	Principal componente del material celular. (hidratos de carbono, proteínas y lípidos) 50% peso seco de la célula (elemento más abundante)
HIDRÓGENO	H2O, Compuestos orgánicos	Componente del material celular (hidratos de carbono, proteínas y lípidos) y del agua.
OXÍGENO	H2O, O2 Compuestos orgánicos
NITRÓGENO	Forma inorgánica fundamentalmente: Amoniaco (NH3), nitratos o gas ( N2). Compuestos orgánicos	Componente de proteínas y ácidos nucleicos. 12% peso seco de la célula (2º elemento más abundante)
Fósforo	Fosfatos orgánicos e inorgánicos	Componente de ácidos nucleicos y fosfolípidos
Azufre	Compuestos inorgánicos. Aa: metionina y cisteína	Componente estructural proteínas, vitaminas y conezima A

Elementos Esenciales en la Mayoría de Microorganismos

Nutrición bacteriana. Elementos esenciales ELEMENTOS ESENCIALES EN LA MAYORÍA DE MICROORGANISMOS

	Forma del nutriente en la naturaleza	Función en el metabolismo
Potasio		Funcionamiento de enzimas.
Calcio		Estabiliza la pared celular y es importante en la termorresistencia de esporas.
Sodio		Mecanismos de transporte.
Magnesio	Iones (en solución o como sales)	Funcionamiento de enzimas. Estabilizador de ribosomas, membranas celulares y ácidos nucleicos.
Hierro		Respiración celular / Citocromos. Sideróforos: agentes quelantes de hierro producidos por la célula para obtener el hierro de los minerales. Solubilizan el hierro y lo transportan dentro de la célula.

Clasificación Nutricional de los Organismos

Nutrición bacteriana. TIPOS TRÓFICOS. CLASIFICACIÓN NUTRICIONAL DE LOS ORGANISMOS

Clasificación por Fuente de Carbono

a) Según la Fuente de carbono

1. Autótrofo
   CO2
2. Heterótrofo
   Compuestos
   orgánicos
   Protótrofas: no presentan necesidades especiales
   Auxótrofas: incapaces de sintetizar algunos
   metabolitos esenciales
3. Mixótrofo
   Compuestos orgánicos
   CO2

Clasificación por Donante de Electrones

b) Según el DONANTE de electrones

1. Litótrofo
   Compuestos inorgánicos
2. Organótrofo
   Compuestos orgánicos

Clasificación por Fuente de Energía

c) Según la Fuente de energía

1. Quimiótrofo
   Compuestos químicos (orgánicos o inorgánicos). Reacciones de
   oxido-reducción.
2. Fotótrofo
   Luz

Tipos Tróficos y Clasificación Nutricional

Nutrición bacteriana. TIPOS TRÓFICOS. CLASIFICACIÓN NUTRICIONAL DE LOS ORGANISMOS

Fuente de energía	Fuente reductora	Fuente del carbono	Nombre
	Orgánico -organo-	Orgánico -heterótrofo	Fotoorganoheterótrofo
		Dióxido de carbono -autótrofo	Fotoorganoautótrofo
Luz Foto-	Inorgánico -lito-	Orgánico -heterótrofo	Fotolitoheterótrofo
		Dióxido de carbono -autótrofo	Fotolitoautótrofo
	Orgánico -organo-	Orgánico -heterótrofo	Quimioorganoheterótrofo
		Dióxido de carbono -autótrofo	Quimioorganoautótrofo
Compuestos químicos Quimio-	Inorgánico -lito-	Orgánico -heterótrofo	Quimiolitoheterótrofo
		Dióxido de carbono -autótrofo	Quimiolitoautótrofo

Clasificación Nutricional de los Organismos Bacterianos

Nutrición bacteriana. Tipos tróficos. Clasificación nutricional de los organismos.

Según la fuente de ...	energía	electrones	carbono
	foto	lito	auto
	quimio	organo	hetero

PLANTAS ANIMALES ¿Y las BACTERIAS? La fuente de energía de las bacterias puede ser la luz o compuestos químicos. Pueden utilizar como fuente de carbono el CO2 o compuestos orgánicos y como fuente de electrones hay algunas bacterias que utilizan compuestos orgánicos y otras que utilizan compuestos inorgánicos pero .. La mayoría de bacterias son QUIMIO- ORGANO-HETERÓ TROFAS ¿Cuál será la principal fuente de energía bacteriana? ¿ y de electrones? ¿ y de carbono?

Clasificación Nutricional de los Organismos

Nutrición bacteriana. Tipos tróficos. Clasificación nutricional de los organismos TODOS LOS ORGANISMOS

Fuente de energía	Química	Luz
	Quimiótrofos	Fotótrofos
Fuente de carbono	Fuente de carbono
Compuestos orgánicos	CO2	Compuestos orgánicos
+	+
Quimioheterótrofos	Quimioautótrofos	Fotoheterótrofos
Aceptor final de electrones	¿Usa H2O para reducir CO2?
O2	No O2	Sí
Compuesto orgánico	Compuesto inorgánico	Bacterias oxidantes de hidrógeno, azufre, nitrógeno y monóxido de carbono
Bacterias verdes no sulfurosas, bacterias púrpuras no sulfurosas	I I	No
→	Todos los animales, la mayoría de los hongos, los protozoos y las bacterias	Fermentativo: Streptococcus, por ejemplo
Cadena de transporte de electrones: Clostridium, por ejemplo

Figura 5.28 Clasificación nutricional de los organismos. Fotosíntesis oxigénica (plantas, algas, cianobacterias) Bacterias fotosintéticas anoxigénica (bacterias verdes y púrpuras) .

METABOLISMO BACTERIANO

1. Reacciones catabólicas y anabólicas
2. Enzima y sustrato
3. ATP. Requisitos para la obtención de ATP
4. Reacciones de oxidación - reducción
5. Concepto de vía metabólica
6. Obtención de energía (Respiración celular y Fermentación) y tipos de
   fosforilación (Fosforilación oxidativa y Fosforilación a nivel de
   sustrato)

Reacciones Catabólicas y Anabólicas

Metabolismo bacteriano. 1. Reacciones catabólicas y anabólicas Las vías catabólicas degradan las macromoléculas en partes componentes más simples y liberan energía en el proceso. Moléculas más simples Macromolécula Liberación de energía Las vías anabólicas forman macromoléculas por la combinación de moléculas más simples y utilizan energía en el proceso. Moléculas más simples Macromolécula Utilización de energía

Relación entre Vías Catabólicas y Anabólicas

Metabolismo bacteriano. Reacciones anabólicas y catabólicas. En otras palabras, las vías catabólicas y anabólicas están relacionadas por la energía. Las reacciones catabólicas proveen la energía necesaria para las reacciones anabólicas. Vías catabólicas Energía liberada del ATP Energía almacenada en el ATP Vías anabólicas