03 METABOLIMO MICROBIANO ppt [Modo de compatibilidad] (2)

Vista previa del material en texto

Metabolismo
Microbiano
M. C. Julio Henoc Monjardín Heráldez
Facultad de Medicina
UAS
Que es el Metabolismo?
Metabolismo – Es la suma de todas las
reacciones bioquímicas requeridas para
producir energía y su uso para sintetizar el
material celular a partir de pequeñas
moléculas.
Metabolismo
Posee dos componentes:
 Anabolismo - biosíntesis
 Construcción de moléculas complejas a partir de moléculas
pequeñas
 Require ENERGIA (ATP)
 Catabolismo - degradación
 Degrada las moléculas complejas en moléculas pequeñas
 Genera ENERGIA (ATP)
 Se utilizan tres mecanismos Bioquímicos
 Respiración Aerobia (Utilizan oxígeno)
 Respiración Anaerobia (Utilizan azufre o nitrógeno)
 Fermentación
DIVERSIDAD METABÓLICA
 El metabolismo bacteriano está clasificado
en grupos nutricionales en base a tres
criterios principales:
1. Fuente de energía, utilizada para el
crecimiento
2. Fuente de carbono y
3. Fuente de donadores de electrones
utilizados para el crecimiento.
Quimioheterótrofos
 Tanto la energía como la fuente de carbono son
compuestos orgánicos y el mismo compuestos
puede proveer ambos. Específicamente, su fuente
energía son los átomos de hidrógeno.
 Este grupo (llamado quimioorganoheterótrofos) incluye la
mayoría de las bacterias así como todos los
protozoarios, hongos, y animales. Todos los
microbios de importancia médica están incluídos en
este grupo.
Bioenergética
Producción Energía
 Se utilizan tres reacciones
Bioquímicas
 Respiración Aerobia (utilizan O2 )
 Respiración Anaerobia (no utilizan O2 )
 Fermentación
Respiración Aeróbica
y Anaeróbica
Respiración Aeróbica – El aceptor final de
electrones es el oxígeno transformándose en agua.
Respiración Anaeróbica– El aceptor final de
electrones es otro compuesto inorgánico distinto
al oxigeno(ejemplo nitrógeno, azufre y otros.)
Respiración Aerobia
 El oxígeno molecular (O2) sirve como aceptor
final de electrones
 O2 es reducido a H2O
 Es el modo de generación de energía usado por
quimioheterotrófos
 Termino general aplicado a la mayoría de los
patógenos humanos
 Fuente de energía= Oxidación de compuestos
orgánicos
 Fuente de carbono = Carbono orgánico
 Se utilizan tres vías acopladas
 Glucólisis
 Ciclo de Kreb’s
 Cadena respiratoria o cadena de transporte de
electrones (ETC)
1. Glucólisis
 Vía para el Catabolismo de los Carbohidratos
(CHO´s)
 Oxidación de la Glucosa en 2 moléculas de Piruvato
 Los CHO’s están altamente reducidos (por lo tanto,
donadores de e-s); son excelentes combustibles
 Los CHO´s atraviesan por una serie de reacciones
oxidativas
 Productos finales de la Glucólisis:
 2 Piruvatos
 2 NADH2
 2 ATP
2. Ciclo de Krebs
(Ácido Cítrico o TCA)
 Serie de reacciones químicas que inicia y terminan con el
ácido cítrico
1. Sustrato Inicial – Producto final de la glucólisis modificado
• 2 Piruvato son modificados a 2 Acetil-CoA, los cuales
entran al ciclo de Krebs
2. Circuito de ácidos orgánicos – serie de oxidaciones y
reducciones
• Eucariotas – Matriz Mitocondrial
• Procariotas – Citoplasma de bacterias y Membrana
Celular
 Productos:
 2 ATP
 6 NADH2
 2 FADH2
 4 CO2
3. Sistema de Transporte de
Electrones
 Ocurre dentro de la membrana celular de
las bacterias
Respiración Anaerobia
Utiliza las misma tres vías acopladas como la respiración
aerobias
Es utilizada como una alternativa a la respiración aerobia
El aceptor final de electrones es distinto al oxígeno:
NO3- : Pseudomonas, Bacillus.
SO4-: Desulfovibrio
CO3-: metanogénicas
Se realiza en: Organismos Facultativos y Anaerobios obligados
La producción de ATP es baja porque solo opera una
parte del ciclo de Krebs y la cadena de electrones.
Fermentación
 Oxidación incompleta de la glucosa u otros CHO´s
en ausencia de oxigeno
 Se utilizan compuestos orgánicos como aceptor
final de elctrones
 Efecto – Poca producción de ATP
 Producción etanol por las levaduras que actuan
sobre la glucosa
 Formación de ácido, gas y otros productos por la
acción de varias bacterias sobre el piruvato
Productos Finales de la
Fermentación
1. Tipo de organismo
2. Sustrato original
3. Enzimas que están presentes y son
activas
 Muchas vías del metabolismo son bidireccionales o
anfibólicas
 Los Metabólitos pueden servir como bloques
constructores o fuentes de energía
 El piruvato puede ser convertido en aminoácidos a
través de la aminación
 Los aminoácidos pueden ser convertidos en fuentes
de energía a través de la desaminación
 El gliceraldehido-3-fosfato puede ser convertidos
en precursores de aminoácidos, CHO´s y lípidos
Destino y origen de los nutrientes
Nutrición. Crecimiento y
Multiplicación Bacteriana
Crecimiento y Multiplicación
Modo: Fisión Binaria
División de la célula
bacteriana
1. Replicación del cromosoma
2. Extensión de la pared celular
3. Formación del septum
transverso
4. Unión del ADN a la
membrana empuja a la
nueva célua
 Es un incremento de todos los componentes
celulares, los cuales terminan en
multiplicación de la célula conduciendo a un
incremento de la población.
 Esto involucra – un incremento en el tamaño
de la célula y un incremento en el número
células individuales.
 Las bacterias se dividen por fisión binaria
Crecimiento
Tiempo de Generación
 Intervalo de tiempo entre dos divisiones
celulares.
 El tiempo requerido para que de una
bacteria surjan dos células hijas bajo
condiciones óptimas de desarrollo.
 Tambien llamado tiempo de duplicación de
población.
Tiempo de Generación
 Los bacilos coliformes como E. coli y otras
bacterias de importancia médica – 15 min
 Staphylococcus aureus - 15 – 20 min
 Mycobacterium tuberculosis - 792-932 min
 Treponema pallidum -1980 min
 Colonia – formado por el crecimiento
bacteriano en un medio sólido. (20-30
divisiones celulares)
Cada colonia bacteriana representa una
clona de células derivadas de una única
célula.
 Turbidez – medio líquido
- 107-109 cel/mL
 Formación de biocapa – delgada
diseminación sobre una superficie inerte.
Forma de crecimiento en el
Laboratorio
Medio Sólido
Colonia
Medio Líquido
 Cuando una bacteria es agregada a un medio líquido
adecuado e incubada, esta crece y sigue un curso
definido.
 Si la bacteria se cuenta en intervalos hechos
después de la inoculación y graficado en relación al
tiempo se obtiene una curva de crecimiento.
 Muestra 4 fases :
 Lag o adaptación
 Log o exponencial,
 Estacionaria
 Declinación o muerte.
Curva de crecimiento
bacteriano
Fases de la Curva de
Crecimiento
 1. Fase Lag o adaptación – No hay
incremento en el número pero puede
haber un incremento en el tamaño de la
célula.
 2. Fase logarítmica o de crecimiento
exponencial – Las células inician la
división y su número se incrementa
exponencialmente.
 3. Fase Estacionaria –La división celular se
detiene debido al agotamiento de los
nutrientes y la acumulación de sustancias
tóxicas.
 4. Fase de Muerte – La población disminuye
debido a la muerte de las células y la
presencia de enzimas autolíticas
Fases de la Curva de
Crecimiento
Fases de la Curva de
Crecimiento
 Disponibilidad de nutriente y H2O
 Temperatura
 Atmosfera – O2 y CO2
 pH
 Humedad y desecación
 Efectos osmóticos
 Radiación
 Estrés mecánico y sónico
Factores que Afectan el
Crecimiento Bacteriano