5 METABOLISMO

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METABOLISMO BACTERIANO
Prof. Juan Juscamaita M
Diciembre, 2021
Las células se encuentran en un 
estado de actividad incesante
METABOLISMO MICROBIANO
El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas que permiten el
crecimiento de un organismo (por lo tanto, en bacterias, que conduce a la
creación de nuevas células). El metabolismo de la célula comprende dos
grandes tipos de reacciones:
1. Reacciones de mantenimiento, que suministran
•energía
•poder reductor
•precursores metabólicos
2. Reacciones del anabolismo (biosíntesis), que usan
energía y poder reductor procedente de las reacciones de
mantenimiento.
METABOLISMO
El metabolismo es, entonces, un sistema complejo de reacciones químicas
llevadas a cabo por las enzimas que son las responsables de la
transformación de los nutrientes en moléculas útiles para la bacteria.
Nutrientes para la 
síntesis
Productos químicos, Luz 
Productos de fermentación, ácidos, CO2, 
etc, aceptor de electrones reducidos)
(para biosíntesis)
Macromoléculas y otros componentes
METABOLISMO:
la suma de las 
reacciones químicas 
dentro de la célula
=
CATABOLISMO
reacciones de 
degradación, 
algunas de las 
cuales producen 
energía y materias 
primas
+
ANABOLISMO: 
síntesis en la cual 
se construyen 
grandes moléculas 
complejas a partir 
de subunidades
Impulsa
El metabolismo celular comprende:
1. Todas las reacciones químicas individuales: 
Exergónicas---- Producción de energía
Endergónicas ---Consumen energía
2. Las secuencias de esas reacciones
3. Las relaciones existentes entre las secuencias de reacción, y
4. Los diferentes mecanismos que regulan esas reacciones.
Una secuencia de reacciones suele conocerse como VIA
METABOLICA.
Algunas vías metabólicas son comunes a todos los organismos o
células vivas. Algunas son especialmente activas y reciben como
sustratos a los productos de varias otras vías menores activas. A
su vez estas vías centrales pueden proporcionar sustratos a varias
otras vías menos activas.
Vía metabólica
VENTAJAS DE LAS RUTAS METABOLICAS
1. Hacen que las reacciones bioquímicas avancen, ya que nunca se alcanza el
equilibrio, puesto que los productos se convierten en sustratos de reacciones
posteriores.
2. Los reactivos pueden modificarse en una serie de pequeñas etapas; de esta
forma, la energía se libera en cantidades controladas o se pueden hacer
ajustes menores en la estructura de las moléculas.
3. Cada etapa es catalizada por un enzima específico y cada enzima
representa un punto para el control de la ruta completa.
4. Las etapas de la ruta pueden disponerse espacialmente de
modo que el producto de una reacción esté ubicado de
forma ideal para ser el sustrato del siguiente enzima. Esto
permite la acumulación de elevadas concentraciones locales
de moléculas de sustrato y las reacciones bioquímicas
avanzan rápidamente. Una ruta dispuesta de esta forma
puede ser catalizada por un complejo multienzimático.
Piruvato deshidrogenasa
Piruvato deshidrogenasa kinasa
LEYES DE LA TERMODINAMICA
Primera Ley de la Termodinámica
La energía no se crea ni se destruye pero puede convertirse de una 
forma a otra: durante dicha conversión, la cantidad total de energía 
del sistema permanece constante
Se aplica a todos los niveles de organización del mundo vivo; se aplica a los organismos,
células, organelos y las reacciones químicas individuales que caracterizan el
METABOLISMO.
Segunda Ley de la Termodinámica
En todos los procesos que implican cambios de energía dentro de 
un sistema, la ENTROPIA (medida del grado de desorden de un 
sistema) de este último aumenta hasta que se alcanza el equilibrio.
HEXOSAS
CO2
ATP
CO2
H2O
CO2CO2
1 Vía de la fructosa-1,6-bifosfato
2
9
8
3
4
5
6
7
Cadena respiratoria
Fosforilación del sustrato
Fosforilación oxidativa
Síntesis de monómeros
Síntesis de polímeros
Vía de la pentosafosfato
Vía KDPG (2-CETO-3 DESOXI 6 
FOSFOGLUCONATO)
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos
O2
1
2
Monómeros 
(unidades 
elementales)
aminoácidos
azúcares
nucleótidos
Polímeros 
(macro-
moléculas)
proteínas
polisacáridos
polinucleótidos
9
7
5
6
3
H
H
8
4
CATABOLISMO ANABOLISMO
Esquema del metabolismo en el que se representa el proceso de degradación de las 
hexosas mediante células que utilizan el tipo de respiración aerobia
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
En el estudio del metabolismo de los carbohidratos se considerarán:
1. Las rutas usadas para la degradación de carbohidratos.
2. Los mecanismos usados para la producción de energía en forma de ATP, que es
generado ya sea vía:
a. Fosforilación a nivel de sustrato, o
b. Fosforilación oxidativa
3. Los pasos metabólicos en los cuales la actividad reductora es generada y usada:
a. Para reducir el piruvato u otros sustratos en la formación de productos
finales, o
b. Para las reacciones de biosíntesis que requieren poder reductor.
4. La producción de intermediarios que sirven como precursores de la síntesis de
aminoácidos, purinas y pirimidinas y otros constituyentes celulares vitales.
5. Reacciones anapleuróticas o de reposición de intermediarios para biosíntesis.
6. El efecto del oxígeno en las reacciones metabólicas y de generación de energía,
es decir si las reacciones son aeróbicas, anaeróbicas o facultativas.
VIAS CATABOLICAS
DEGRADACION DE AZUCARES
Sistema EMP (Emden Meyerhof Parnas ) o Glucólisis
Sistema Entner-Doudoroff (KDPG) (2-CETO-3 DESOXI 6 FOSFOGLUCONATO)
❖ Sistema de Hexosa monofosfato (HMP)- Warburg-
Dickens- Pentosa fosfato
Sistema de la Fosfocetolasa o heteroláctica
• Degradación de Carbohidratos: Existen 4 vías 
de degradación de carbohidratos
❖Glicólisis (Emden Meyerhof Parnas)
❖Via de la Pentosa fosfato
❖Via de la Fosfocetolasa La fosfocetolasa es una enzima clave en la vía de las pentosas
de bacterias facultativas ácido lácticas, tanto homofermentativas como heterofermentativas. La actividad de esta
enzima ha sido reportada en otros microorganismos incluyendo levaduras eucariotas
❖ Via Entner Doudoroff
Las dos últimas son exclusivas de procariotas
SISTEMA EMBDEM-
MEYERHOFF-PARMAS
(EMP) O GLUCOLISIS
Fenómenos que caracterizan a EMP
- Fosforilación preliminar; se
consumen 2 ATP
-Rompimiento de la molécula
-Oxidación y formación de
enlace fosfatídico de alta
energía; se produce NADH y
ATP
- Reordenamiento molecular
para la formación de un enlace
fosfatídico de alta energía, se
genera otro ATP
(EMP) O GLUCOLISIS
Fenómenos que caracterizan a EMP
- Fosforilación preliminar; se
consumen 2 ATP
-Rompimiento de la molécula
-Oxidación y formación de
enlace fosfatídico de alta
energía; se produce NADH y
ATP
- Reordenamiento molecular
para la formación de un enlace
fosfatídico de alta energía, se
genera otro ATP
Vía del Monofosfato de Hexosa (Warburg -Dickens) o 
Pentosas fosfato
Puede funcionar al mismo tiempo que la 
Glicólisis o que la vía de Entner-Doudoroff
Vía del Monofosfato de Hexosa 
(Warburg -Dickens) o Pentosas fosfato
Shunt de las pentosas
•La glucosa 6-P puede
convertirse en diversos azúcares,
produciéndose NADPH al mismo
tiempo.
•Vía que permite usar pentosas
como fuente de energía por
organismos que carecen de la
enzima FOSFOCETOLASA
•Permite la síntesis de Hexosa (
en bacterias) cuando crecen en
pentosas y sintetiza H-7P y E-4P
•Producen precursores para
biosíntesis de: Ácidos nucleicos,
pentosas, aminoácidos
aromáticos, vitaminas, ATP.
•Ej. Acetobacter xilinum
•Thiobacillus novellus, Brucella abortus
Ribulosa 5-P
Ribosa 5-P Xilulosa 5-P
Transcetolasa
Transaldolasa
Seudoheptulosa 7-P
Xilulosa 5-PEritrosa 4-P
Vía del Fosfogluconato
Lanzadera de fosfatos de pentosas
KOMBUCHA
La Kombucha en occidente es un tipo de kéfir, en concreto una especie de té
endulzado (se puede referir de igual forma a una tisana) que se elabora
mediante fermentación de una colonia de microorganismos denominada
"colonia kombucha" (consistente en Acetobacterxylinum y levaduras). Se
ha popularizado debido a las propiedades saludables que parece tener, así
como su aparición en televisión. Este incremento de popularidad ha hecho
que algunas marcas comercialicen la bebida envasada. La biomasa
producida durante la fermentación ha recibido también el nombre popular de
Hongo Chino.
http://www.fundcvmejor.com.ar/kombucha.html
Scoby =comunidad simbiótica de bacterias y levadura
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.homebrewchan.org/kusaba/su/src/124884669572.jpg&imgrefurl=http://www.homebrewchan.org/kusaba/su/&usg=__9fo4UrllNIGTD8HdW-q2Og-dci8=&h=1708&w=952&sz=92&hl=es&start=8&tbnid=Ke2mej72kIQg5M:&tbnh=150&tbnw=84&prev=/images%3Fq%3Dkombucha%26gbv%3D2%26hl%3Des%26sa%3DG
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.region-stuttgart.de/sixcms/media.php/191/kombucha_stutz_1.jpg&imgrefurl=http://www.myspace.com/rulecity&usg=__C_IZdR2CK3BEE8TGTYRVuNxRLPs=&h=1200&w=1600&sz=472&hl=es&start=6&tbnid=IhfiE3_JxIJ6TM:&tbnh=113&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dkombucha%26gbv%3D2%26hl%3Des%26sa%3DG
http://www.craftzine.com/blog/archive/2007/08/craft_02_kombucha_tea.html
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bacterium_xylinum&action=edit&redlink=1
VIA DE LAS PENTOSAS
El balance general de esta vía es:
G- 6P + 6 NADP+ 3 CO2 + PGALD + 6 NADPH + 6 H+
Caracteristicas principales:
Produce Pentosas-P (precursores de ácidos nucleicos)
Produce Eritrosa-P (precursores de AA aromáticos)
Produce NADPH (intermediario de reacciones biosinteticas)
El ciclo transcurre en tres etapas:
• Etapa 1: Oxidacion- decarboxilacion (generación de NADPH)
• Etapa 2: Isomerizacion (ribulosa xilulosa ribosa 
• Etapa 3: Reordenamientos:
Transferencia de un grupo de 2 C de una cetona a una aldosa, catalizado por 
una transcetolasa (TK) con formación de C3 y C7.
Transferencia de un resto de 3C de una cetona a un aldehído catalizado por una 
transaldolasa (TA) con formación de C4 y C6.
Vía ENTNER -DOUDOROFF
La mayoría de las bacterias tienen las vías
glucolítica y de las pentosas fosfato, pero algunas
sustituyen la glucólisis por la Vía Entner-
Doudoroff
Ejemplo:
Pseudomonas G(-) Zimomonas mobilis (G-)
Streptococcus faecalis G(+)
Rhizobium G(-)
Agrobacterium G(-)
Azotobacter G(-)
Comienza con las mismas reacciones de
las pentosas fosfato. Se forma 2-ceto-3
desoxi-6-fosfogluconato o KDPG
Se produce 1NADPH y 1 NADH por
molécula de glucosa metabolizada.
KDPG
Nódulos de Rhizobium en las raíces de la Acacia
Nódulos de Rhizobium etli, en la raíz del frijol
Agrobacterium sp.
Plantas transgénicas
VIA DE ENTNER-DOUDOROFF
•Solo procariontes poseen esta vía (con pocas excepciones)
•Se encuentra preferentemente en bacterias aeróbicas gram negativas .
•Permite utilizar acido aldonicos (ej gluconato) o glucosa
•Elimina glucosa (y en algunos casos gluconato) del medio sin necesidad de
fosforilar
•El balance general para esta vía es:
Glucosa + NADP+ NAD+ ADP+ Pi 2 Pyr +NADPH +NADH+ATP+2H+
Bacteria EMP ED 
Arthrobacter sp. + - 
Azotobacter chrococcum + - 
Alcaligenenes euthropus - + 
Bacillus sp + - 
E.coli y otras enterobacterias + + 
Pseudomonas sp. - + 
Rhizobium sp. - + 
Thiobacillus sp - + 
Xanthomonas sp. - + 
 
FERMENTACION
- Se realiza en ausencia de oxígeno
- Proceso de generación de energía en el cual moléculas 
orgánicas sirven como dadoras y aceptoras de electrones.
- Proceso que no posee aceptor externo de electrones (sin
oxígeno)
- En ausencia de oxígeno puede llegar a un proceso tóxico 
ya que el NAD debe ser reducido.
.-El NADH2 (reducido) deber ser oxidado y esos 
hidrógenos deben perderlos.
Algunos tipos de fermentación
Nombre fermentación Productos principales
Alcohólica Etanol, CO2
Homoláctica Ac. Láctico
Heteroláctica Ac. Láctico. Etanol, 
(Acetato)
Ácido mixta Etanol, succínico, acético, 
fórmico, láctico, CO2, H2
Butanodiólica butanodiol, CO2
Aceto-butírica Acético, acetona, butírico, 
butanol, CO2, H2
Glucosa Pirúvico
F. Alcohólica
Etanol + CO2
Saccharomyces cerevisiae
F. Láctica
Ácido láctico
Lactobacillus
F. Ácido-Mixta
Succínico
Ácido acético
Láctico
Etanol
Escherichia coli
↓ pH
F. Butanodiólica
Butanodiol
Etanol
Ácido láctico
Ácido fórmico
Enterobacter
F. Acetona-Butanol
Acetona
Butanol
Butírico
Isopropanol
Clostridium
F. Propiónica
Ácido propiónico
Ácido láctico
Propionebacterium
Tipos de Fermentación
F. Heterolactica
Ac. Láctico, 
Etanol, (Acetato),CO2
Glucolisis
Etapa I: Reacciones Preparatorias
Producción de gliceraldehido-3-P
Etapa III: Reducción
Formación de los productos de fermentación
Etapa II: Oxidación
Obtención de ATP y pirúvico
FERMENTACIÓN
FERMENTACION
ALCOHOLICA
pH 5-6
Zimomonas movilis
Saccharomices
Mucor, Rhizopus
VIAS PARA LA PRODUCCION DE ETANOL
Fermentación con levaduras
Un esquema de las vías involucradas en la
asimilación de glucosa y etanol bajo condiciones
aeróbicas subrayando las diferencias entre una
levadura Crabtree-positiva, Saccharomyces
cerevisiae (flechas rojas), que puede acumular
Etanol y una levadura Crabtree-negativa
Kluyveromyces lactis (flechas verdes), que degrada
hexosas directamente a CO2
La conversión entre acetaldehído y etanol,
catalizada por alcohol deshidrogenasa. Abreviatura:
ciclo TCA, tri Carboxílico (Piskur et al., 2006)
Composición 
química de la 
pared celular
LIGNINA
MICROFIBRILLAS 
DE CELULOSA
CELULOSA
HEMICELULOSA
La lignina es el material
rosado que rodea a los
filamentos de celulosa y
hemicelulosa en café.
La estructura
combinada funciona
como el concreto y es la
base molecular del
sistema esquelético de
las plantas leñosas
Fermentación bacteriana
Zymomonas mobilis
FERMENTACION LACTICA Fermentación homoláctica
Lactobacillus
Usado: Aditivo alimenticio, 
quesos, yogurt
FERMENTACION LACTICA
Las bacterias lácticas son un grupo heterogéneo de microrganismos
anaerobios pero aerotolerantes que fermentan glucosa a ácido láctico
como único o mayor producto.
• Incluyen los géneros: Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc,
Pediococcus, Sporolactobacillus y Bifidobacterium.
• Son de distribución abundante en la naturaleza
• Tienen gran importancia económica y en algunos casos medica.
• Si bien toleran oxigeno, crecen en glucosa solo de modo
fermentativo.
• Derivan ATP de la fosforilación a nivel de sustrato.
FERMENTACION DEL HETEROLACTATO O
FOSFOCETOLASA: Emplea la vía de las pentosas en las etapas de
decarboxilación e isomerización. Luego la pentosa se cliva por una fosfocetolasa
especifica
También conocida como 
Sistema de la Fosfocetolas.
Leuconostoc mesenteroides
Lactobacillus, produce 
ácido láctico, etanol, CO2 y 
eventualmente acetato.
Ganera 1 molecula de ATP
Vía de la Fermentación Acido Mixta
Es característica de muchos miembros 
de la familia Enterobacteriaceae como 
E. coli, Salmonella, Proteus y Shigella
Da lugar a la excreción de etanol y de 
una mezcla compleja de ácidos: 
acético, láctico, succínico y fórmico.
La relación de producto ácido:neutro 
es de 4:1
La relación C02: H2 es de 1:1
*No todas las bacterias las presentan.
Tasa acídico:neutra
4 : 1
Tasa CO2 : H2
1 : 1
En enterobacterias (anaerobias facultativas) la adaptación desde
un ambiente aerobio al crecimiento en anaerobiosis :
• Las oxidasas terminales son reemplazadas por reductasas
• El ciclo del acido cítrico se transforma en reductivo (aparece
fumarato reductasa)
• Las células oxidan Pyr a acetilCoA + formiato
• Realizan una fermentación mixta o forman butanodiol.
• Serratia, Erwinia y Enterobacter forman 2,3 butanodiol, acetoina,
CO2, H2 y etanol.
Escherichia, Salmonella y Shigella producen acidos (succinato,
acetato, lactato), CO2, H2 y etanol. Shigella y Erwinia no pueden
descomponer formato a CO2 por lo cual no producen gas.
FERMENTACION ACIDO-MIXTA
FERMENTACION 2-3 BUTANODIOL
•Se presenta en Aeromonas y Bacillus
•Tambiénen Enterobacterias: 
Klebsiella y Serratia. Esta última 
bacteria puede presentar fermentación 
ácido mixta.
•La relación de producto ácido:neutro 
es de 1:6
La produccion de 2,3 
butanodiol se ve favorecida
cuando el medio es 
ligeramente ácido pues de éste
modo se evita la excesiva
formacion de acidos organicos. 
PRODUCTOS, REACCIONES Y GRUPOS MICROBIANOS RESPONSABLES
DE LOS PROCESOS FERMENTATIVOS MAS IMPORTANTES
Los grupos que mas interesan desde el punto de vista alimentario son: enterobacterias y clostridium
(Sanitario) y bacterias lacticas , propionibacterias y levaduras (Productivo)
Zimomonas
Y levaduras
Lactato+ etanol+ CO2
Lactobacilos. 
Streptococcus 
Leuconostoc
Clostridium 
propionicum y 
Propioniobacterium
enterobacterias
Clostridium 
butiricum
FERMENTACION BUTIRICA
Es realizada por microorganismos del género Clostridium que fermentan
carbohidratos.
Durante la fermentación se producen: ácido butírico, H2, CO2 y pequeñas
cantidades de acetato.
La secuencia incluye: 1- formación de Pyr (por EMP); 2- Decarboxilacion a
AcCoA, CO2 e H2; 3- condensación de AcCoA y reducción, con consumo de los
NADH generados previamente.
Algunos Clostridium realizan esta fermentación en sus primeras etapas pero luego,
cuando se acumula el acido y el pH desciende, cambian para producir butanol y
acetona, empleando el mismo ácido como sustrato.
Se reconocen pues dos fases (acidogenica y solventogenica) durante el crecimiento
de estos organismos, que pueden emplear hexosas o pentosas.
A pH menores de 6 se formarán productos neutros y a pH mayores de 6, productos 
ácidos.
Clostridium butiricum forma ácido butírico e isopropanol.
Clostridium acetobutilicum forma butanol y acetona
Clostridium thermocellum forma etanol y ácido acético.
FERMENTACION DE AMINOACIDOS
Esta clase de fermentación es realizada exclusivamente por los 
clostridios, por ejemplo: Clostridium perfringes. Esta bacteria 
presenta la REACCION DE STICLAND que viene a ser la 
reacción acoplada de dos aminoácidos, uno funciona como donador 
de electrones y el otro como aceptor.
AMINOACIDOS OXIDADOS:
Alanina, leucina, isoleucina, valina, histidina
AMINOACIDOS REDUCIDOS:
Glicina, prolina, hidroxiprolina, triptofano.
Alanina
Piruvato
Acetil – CoA
Acetil – P
Acetato
REACCIÓN DE STICLAND
OXIDACIÓN DE 
AMINOÁCIDO
REDUCCIÓN DE 
AMINOÁCIDO
Acetato
Glicina Acetato
Glicina
NAD
NADH2
NAD
NADH2
ADP
ATP
NH3
CoA
CO2
Pi
CoA
NH3
NH3
C. perfringens , C. difficile , 
C. sporogenes y C. botulinum 
.
Reacción de Stickland: fermentación de aas.
Clostridium
• Es común en bacterias anaeróbicas
del género Clostridium
– “Reacción Stickland”: Un aa
es oxidado a expensas de la 
reducción de otro aa
• Pueden ocurrir además reacciones
de:
– Desaminación oxidativa
– Desaminación reductiva
– Descarboxilación
– Transaminación
Respiración celular
Definición:
• Oxidación de un compuesto orgánico hasta 
CO2 para la obtención de energía, utilizando 
un aceptor externo de electrones
Una definición mas detallada:
Obtención de energía por oxidación de
sustratos (DH2), en la que los coenzimas
reducidos (ej.: NADH) transfieren los ee a
un aceptor final a través de una c.t.e.
creando una gradiente protónica (H+) que
permite la síntesis de ATP.
Respiración celular
RESPIRACION AEROBICA
Respiraciones según el tipo de donador y 
de aceptor de ee
◼ Según el tipo de donante de ee: 
◼ En los quimiolitótrofos el donante es una 
sustancia inorgánica 
◼ En los quimiorganótrofos (heterótrofos) el 
donante es una sustancia orgánica 
◼ Según el aceptor final de electrones: 
◼ Si es O2: respiración aeróbica
◼ Si es distinto del O2: respiración anaeróbica
Etapas de la Respiración en Heterótrofos
• Glicólisis 
– Conversión del piruvato en Acetil CoA 
• Ciclo de Krebs 
– Fosforilación oxidativa
❖El despliegue de energía es alto debido a la 
completa oxidación del compuesto orgánico 
hasta CO2 
NADH + H+
NAD+
2 e-
Respiración anaeróbica
Fp
Fe-S
2 e-
Q
Cit b
2 e-
2 H+
NADH + H+
FADH2
DENTRO
FUERA
Fp = flavoproteina
Fe-S = fierro-sulfurea 
Q = quinona
Cit = citocromo
3 H2O3 H
+ + 3 OH-
2 H+
2 H+
2 e-
Nitrato 
reductasa
NO2
– + H2O (N = +3) nitrito
NO3
– + 2 H+ + 2e– (N = +5) nitrato
Aceptor terminal de electrones
Enzima 
diferente
RESPIRACION ANAEROBICA
Diversidad de aceptores en las respiraciones 
anaerobias
Aceptor → producto ejemplos
NO3
-
→ NO2
-
→ N2 Pseudomonas, Bacillus
NO3
-
→ NO2
- Enterobacterias
SO4
2-
→ S0 → SH2 Sulfatorreductoras
CO2 → CH4 Arqueas metanógenas
Fe3+ → Fe2+ Pseudomonas, Bacillus
Fumarato → succinato Enterobacterias
BIOLUMINISCENCIA
Ruta alternativa y permite la producción de la luz más que de ATP,
por ejemplo, los géneros Beneckea y Photobacterium (bacilos gram
negativos) los cuales presentan la enzima LUCIFERASA y un
aldehido alifático de cadena larga ( ej. Dodecanal). La luciferasa
capta los electrones de FMN y la luz es emitida cuando la enzima
activada retorna a su estado original.
BIOLUMINISCENCIA
Se trata de la emisión de luz de color azulado usando Oxígeno (O2) 
como componente necesario para la emisión lumínica. Esta emisión 
comienza cuando el cultivo ha llegado a la fase estacionaria (en la 
fase de crecimiento exponencial tardía) y existe una masa 
considerable de células. 
BIOQUÍMICA DE LA BIOLUMINISCENCIA
La emisión de luz se debe a la presencia de la enzima luciferasa 
(que en realidad no es más que una monoxigenasa). El proceso 
básico consiste en la desviación de los electrones al llegar a la 
cadena trasportadora de electrones. La luciferasa los cederá al 
Oxígeno y esto produce la emisión de luz.
REACCIÓN GLOBAL
FMNH2 + RCHO + O2 --------------------------> FMN + H20 + RCOOH + Luz.
RELACIÓN CON LA DENSIDAD DE BACTERIAS
Para que se activen los genes que hacen falta para activar a la enzima
Luciferasa, es necesario que se acumule una sustancia sintetizada por la
propia bacteria (autoinductor). Hasta que no exista en el medio una
determinada concentración de este autoinductor, no se produce luz.
Se trata de un mecanismo de regulación denominado "quorum sensing". Un
inductor sería por ejemplo la homoserinolactona.
Metabolismo Autótrofo
▪Fotolitotrofía
▪Quimiolitotrofía
Fotosíntesis
• Es la conversión de energía luminosa en energía química
• Los organismos que la realizan se llaman fotótrofos
• La mayor parte de los organismos fotótrofos son 
también autótrofos, es decir, capaces de crecer con CO2 
como única fuente de carbono.
• Las energía de la luz se usa en la reducción del CO2 a 
compuestos orgánicos
• La capacidad de realizar fotosíntesis depende de la 
presencia de pigmentos fotosensibles (clorofila , 
bacterioclorofila)
• La luz es captada en unidades de energía llamadas 
quanta , su absorción inicia el proceso de fotosíntesis
Procariotas fotótrofos
• Dos tipos:
– Fotótrofos oxigénicos: (cianobacterias, 
Prochloron,Chlorothrix). Producen oxígeno. Usan H2O 
como donador de electrones 
– Fotótrofos anoxigénicos (bacterias verdes y púrpuras, 
heliobacterias). No producen oxígeno porque el agua no 
es el donador de electrones. 
FOTOSÍNTESIS
Fuente de
energía
La luz
Fototrofos
Poder reductor el H2O
Poder reductor un 
compuesto reducido
Fotosíntesis 
oxigénica 
Fotosíntesis 
anoxigénica 
Algas
Cianobacterias
SH2, S
0
Bacterias coloreadas del S
Verdes del S
Rojas del S
H2, Compuestos orgánicos
Verdes no del S
Rojas no del S
a 430 y 665 nm
b 645 
FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis es el proceso que convierte la 
energía lumínica en energía química
(CH2O )x + O2 + H2O
Carbohidrato
CO2 + 2 H20O
En presencia de 
luz y clorofila
FASES 
DE LA 
FOTOSÍNTESIS
Clorofila
• Fase lumínica
12 H2O
ADP NADP
18 ATP+ 12 NADPH2 + 6 O2
Productos de la fase lumínica y reacciones de la fase 
oscura
6CO2 + 18 ATP + 12 NADPH2
 Enzima
C6H12O6—P+ 18 ADP + 17 P inorgánico + 12NADP
Hexosa
Fructosa
6-fosfato
GLUCOSA
H2O
Ribulosa 1,5 
difosfato
Ribulosa 1 
fosfato
3-fosfo
gliceraldehído
Acido
1,3-difosfoglicérico
Acido
3-difosfoglicérico
H2O
ATP
NADPH2
Pi
CO2
Compuesto 
inestable
ADP +NADP
Ciclo de Calvin o del C3
• Fotosíntesis: reacciones de luz y oscuridad
Cromatóforos
β Hidroxi-butirato
Membranas lamelares de
bacterias púrpura halófilas
REGULACION METABOLICA
El metabolismo es regulado mediante enzimas reguladoras que
ayudan a mantener el metabolismo en un estado estable en donde
las concentraciones de los intermediarios no cambian. La
regulación se realiza a dos niveles. En ACTIVIDAD y en
SINTESIS
Generalmente las enzimas reguladoras catalizan fisiológicamente 
reacciones irreversibles en vías simples o ramificadas.
Aún la célula bacteriana más sencilla tiene la capacidad de 
llevar a cabo más de un millar de reacciones metabólicas 
independientes. Si observamos el mapa metabólico, resulta 
evidente que esta compleja red debe estar rigurosamente 
regulada. Sin embargo, dado que el medio ambiente de 
cualquier célula no es constante, el control metabólico deberá 
ser también flexible.
REGULACION METABOLICA
En su medio natural, las células bacterianas regulan sus vías 
metabólicas con tanta eficiencia que ningún intermediario ni 
ninguna subunidad es sintetizada en exceso. Cada reacción 
metabólica esta regulada, no sólo con relación a todas las 
demás en la célula, sino también en relación a las 
concentraciones de los nutrientes en el ambiente bacteriano.
La regulación de la ACTIVIDAD ENZIMATICA, 
al igual que la regulación de la SINTESIS DE LAS 
ENZIMAS, proporciona un control SUTIL y 
BURDO de las vías metabólicas.
PUNTOS DE CONTROL EN MICROORGANISMOS
DNA
RNA
SUSTRATOS
PRODUCTOS
EnzimasPermeasas
S
U
S
T
R
A
T
O
S
(1) Absorción 
de solutos
(2) Actividad 
enzimática
(3) Síntesis de enzimas 
y permeasas
(1) (2)
(3)
PROCARIOTAS
Mecamismos de regulación génica en bacterias
1
5
5
3
DNA
RNA
S
U
S
T
R
A
T
O
METABOLITOS
SUSTRATOS
2
4
EUCARIOTAS
1
2
3
4
5Absorción de solutos
Actividad enzimática
Transcripción en el núcleo
Traducción en el citoplasma
Absorción y separación 
de los compuestos en los 
orgánulos
Degradación de la Glucosa
2. Los reactivos pueden modificarse en una serie de pequeñas etapas; de esta
forma, la energía se libera en cantidades controladas o se pueden hacer
ajustes menores en la estructura de las moléculas.