Biologia de los microorganismos (93)

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M E T A B O L I S M O M I C R O B I A N O 79
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menores (Figura  3.1b). El fósforo es necesario para los ácidos 
nucleicos y los fosfolípidos, y normalmente se suministra a la 
célula en forma de fosfato (PO
4
3−). El azufre está presente en los 
aminoácidos cisteína y metionina, así como en varias vitaminas, 
como la tiamina, la biotina y el ácido lipoico, y las células lo toman 
en forma de sulfato (SO
4
2–). El potasio (K) es necesario para la 
actividad de varias enzimas, y el magnesio (Mg) para estabilizar 
los ribosomas, las membranas y los ácidos nucleicos, y también es 
necesario para la actividad de muchas enzimas. El calcio (Ca) y el 
sodio (Na) son nutrientes esenciales solo para unos pocos organis-
mos; el sodio en concreto para microorganismos marinos.
Micronutrientes: metales traza y factores 
de crecimiento
Los microorganismos necesitan algunos metales para crecer, 
normalmente en cantidades muy pequeñas que, por tanto, for-
man parte de los requisitos de micronutrientes (Figura 3.1a). El 
principal de estos metales es el hierro (Fe), que tiene una fun-
ción muy importante en la respiración celular. El hierro es un 
componente fundamental de los citocromos y de las proteí-
nas de hierro y azufre que actúan en las reacciones de trans-
porte de electrones (Sección 3.10). Además del hierro, los 
microorganismos necesitan o metabolizan otros muchos meta-
les (Figura 3.1a). En conjunto, estos micronutrientes reciben el 
nombre de elementos traza o metales traza. Los elementos traza 
suelen actuar como cofactores de las enzimas. En la Tabla 3.1 se 
un microorganismo a otro. Pero para cualquier célula micro-
biana el carbono y el nitrógeno son macronutrientes impor-
tantes, de manera que empezaremos nuestro estudio de la 
nutrición microbiana con estos elementos fundamentales.
Carbono, nitrógeno y otros macronutrientes
Todas las células necesitan carbono, y la mayoría de los proca-
riotas requieren compuestos orgánicos (que contienen carbono) 
como fuente de este elemento. Aproximadamente el 50 % del 
peso seco de una célula bacteriana es carbono (Figura 3.1b). El 
carbono se obtiene de aminoácidos, ácidos grasos, ácidos orgá-
nicos, azúcares, bases nitrogenadas, compuestos aromáticos y 
otros innumerables compuestos orgánicos. Algunos microor-
ganismos son autótrofos y construyen sus estructuras celulares 
a partir de dióxido de carbono (CO
2
).
Una célula bacteriana tiene aproximadamente un 13 % de 
nitrógeno, presente en proteínas, ácidos nucleicos y otros cons-
tituyentes celulares. La mayor parte del nitrógeno disponible en 
la naturaleza está en forma de amoniaco (NH
3
), nitrato (NO
3
−) o 
gas nitrógeno (N
2
). Prácticamente todos los procariotas pueden 
usar el NH
3
 como fuente de nitrógeno, muchos utilizan también 
el NO
3
−, y algunos las fuentes de nitrógeno orgánico, como los 
aminoácidos. El N
2
 como fuente de nitrógeno solo lo utilizan los 
procariotas fijadores de nitrógeno (Sección 3.17).
Además de C, N, y O y H (del H
2
O), las células necesitan otros 
muchos macronutrientes, pero normalmente en cantidades 
Tabla 3.1 Micronutrientes que necesitan los microorganismosa
I. Elementos traza II. Factores de crecimiento
Elemento Función Factor de crecimiento Función
Boro (B)
Cobalto (Co)
Cobre (Cu)
Hierro (Fe)b
Manganeso (Mn)
Molibdeno (Mo)
Níquel (Ni)
Selenio (Se)
Tungsteno (W)
Vanadio (V)
Zinc (Zn)
Autoinductor de la percepción de quórum en las 
bacterias; también se encuentra en algunos 
antibióticos policétidos
Vitamina B
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; transcarboxilasa (solo en las bacterias del 
ácido propiónico)
En la respiración, citocromo c-oxidasa; en la fotosíntesis, 
plastocianina, algunas superóxido-dismutasas
Citocromos; catalasas; peroxidasas; proteínas de hierro y 
azufre; oxigenasas; todas las nitrogenasas
Activador de muchas enzimas; componente de ciertas 
superóxido-dismutasas y de la enzima que disocia el 
agua en los fotótrofos oxigénicos (fotosistema II)
Algunas enzimas que contienen flavinas; algunas 
nitrogenasas, nitrato-reductasas, sulfito-oxidasas, DMSO-
TMAO-reductasas; algunas formiato-deshidrogenasas
La mayoría de las deshidrogenasas; coenzima F
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 de los 
metanógenos; monóxido de carbono-deshidrogenasa; 
ureasa
Formiato-deshidrogenasa; algunas hidrogenasas; el 
aminoácido selenocisteína
Algunas formiato-deshidrogenasas; oxotransferasas de 
los hipertermófilos
Vanadio-nitrogenasa; bromoperoxidasa
Anhidrasa carbónica; polimerasas de los ácidos 
nucleicos; muchas proteínas de unión a DNA
PABA (ácido 
p-aminobenzoico)
Ácido fólico
Biotina
B
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 (cobalamina)
B
1
 (tiamina)
B
6
 (piridoxal)
Ácido nicotínico (niacina)
Riboflavina
Ácido pantoténico
Ácido lipoico
Vitamina K
Precursor del ácido fólico
Metabolismo de compuestos de 
un solo carbono; transferencias 
de grupos metilo
Biosíntesis de ácidos grasos; 
algunas reacciones de fijación 
de CO
2
Metabolismo de compuestos de 
un solo carbono; síntesis de 
desoxirribosa
Reacciones de descarboxilación
Transformaciones aminoácido/
cetoácido
Precursor de NAD+
Precursor de FMN, FAD
Precursor del coenzima A
Descarboxilación de piruvato y 
�-cetoglutarato
Transporte de electrones
aNo todos los elementos traza o factores de crecimiento son necesarios para todos los organismos.
bEl hierro es necesario normalmente en mayor cantidad que el resto de metales traza que se muestran.
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