metabolismo-microbiano

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Metabolismo microbiano 
Conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos estrechamente 
interrelacionados, que ocurren en una célula, y son la base para que ésta pueda realizar 
todas sus actividades: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, 
etc. 
 
 
 
 
 
 
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Definición de metabolismo: 
Metabolismo microbiano 
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 Tiene aplicación el estudio de esta temática? 
Inoculantes para agricultura Agroalimentos fermentados 
Biorremediación 
Bioenergía 
Metabolismo microbiano 
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1) Introducción: Catabolismo Vs Anabolismo: 
Oxidación Vs Reducción 
Principios de termodinámica 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
2) Composición química de los microorganismos 
Según fuente de energía, fuente de carbono, tipo de 
metabolismo energético intermedio, etc. 
Según condiciones de crecimiento: características culturales 
Enzimas 
4) Medios de cultivo microbianos: 
Clasificaciones según diferentes criterios 
Condiciones que deben reunir 
Catabolismo: 
 
 
 
 
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Metabolismo microbiano 
Catabolismo Vs Anabolismo: 
Reacciones 
exotérmicas, 
liberan 
energía, el 
sustrato tiene 
mayor energía 
interna que el 
producto 
resultante de la 
reacción. 
Desde la 
perspectiva 
termodinámica 
se trata de 
reacciones 
exotérmicas 
 
 
 
 
 
Anabolismo: 
Reacciones 
endotérmicas, 
consumen 
energía, el 
sustrato tiene 
menor energía 
interna que el 
producto 
resultante de 
la reacción. 
Desde la 
perspectiva 
termodinámica 
se trata de 
reacciones 
endotérmicas 
1) Introducción: 
Catabolismo y anabolismo ocurren sincrónicamente, respetando las leyes de la termodinámica 
 
Metabolismo microbiano 
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Enzimas: Cual es su función? 
1) Introducción: 
Facilitar la realización de una reacción metabólica 
Disminuyen la energía de activación necesaria para que ocurra una reacción bioquímica 
Disminuyen el tiempo necesario para que una reacción bioquímica se produzca 
 Enzimas: Nomenclatura según su actividad 
 
 Oxidoreductasas: catalizan reacciones de oxidorreducción (redox). Utilizan coenzimas y 
cofactores (NAD, NADP) que transporten los electrones (hidrogeniones) desde el dador hasta el aceptor 
final de electrones. Estas coenzimas quedan modificadas en su grado de oxidación al participar de una 
reacción, y no se sintetizan de nuevo sino que se reciclan participando en reacciones inversas, 
alternando oxidación con reducción. Ejemplos: deshidrogenasa, peroxidasa. 
 
 Transferasas: transfieren grupos activos, obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas, a otras 
sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversión de monosacáridos, aminoácidos, 
etc. Ejemplos: transaminasas 
 
 Hisrolasas: catalizan reacciones de hidrólisis: ruptura de enlaces con liberación de elementos 
y sustitución por moléculas provenientes del agua, como ocurre por ejemplo en la obtención de 
monómeros a partir de polímeros. Actúan típicamente en el catabolismo. Ejemplos: glucosidasas, lipasas, 
estearasas. 
 
 Liasas: catalizan reacciones en las que se eliminan grupos H2O, CO2 y NH3 para formar un 
doble enlace o añadirse a un doble enlace. Ejemplos: decarboxilasas 
 
 Isomerasas: actúan sobre determinadas moléculas obteniendo o cambiando de ellas su 
estado en relación a su isómero, catalizando cambios de posición de un grupo en determinada molécula 
obteniendo formas isoméricas. Suelen actuar en procesos de interconversión. Ejemplo: isomerasas 
 
 Ligasas: catalizan la unión de elementos que generan un producto de mayor energía interna 
(anabolismo), como por ejemplo la síntesis de los enlaces denominados "fuertes" mediante el 
acoplamiento a moléculas de alto valor energético (fosfatos) al ADP formando ATP Ejemplos: sintetasas 
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Metabolismo microbiano 
1) Introducción: 
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Metabolismo microbiano 
Reacción mediante la cual un sustrato recibe electrones (hidrogeniones) pasando 
de un estado de menor energía interna a uno de mayor energía interna 
Oxidación Vs Reducción: 
Reducción: 
Reacción mediante la cual un sustrato cede electrones (hidrogeniones), pasando 
de un estado de mayor energía interna a otro de menor energía interna 
Oxidación: 
1) Introducción: 
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Metabolismo microbiano 
Intermediarios co-enzimáticos: NAD, FAD 
1) Introducción: 
Oxidación Vs Reducción: 
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Metabolismo microbiano 
Que hacen los intermediarios 
co-enzimáticos: NAD, FAD? 
1) Introducción: 
Oxidación Vs Reducción: 
De que están hechas las células, procariotas y eucariotas? 
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Metabolismo microbiano 
Químicamente, y a grandes rasgos, procariotas y eucariotas somos CHONPS 
2) Composición química de los microorganismos 
Carbono: 50 % del peso seco celular. Función en metabolismo 
energético y elementos estructurales 
Metabolismo microbiano 
Nitrógeno: 12 % del peso seco celular. Función en constitución de 
proteínas estructurales y enzimáticas 
Hidrógeno 
Oxígeno: 
Fosforo: Función en formación de ADN, en 
fosfolípidos de membrana citoplasmática, y en 
moléculas que almacenan energía en enlaces 
fosfóricos 
Azufre: En aminoácidos y vitaminas, aporta posibilidad de uniones 
internas dando estructura tridimensional y funcionabilidad 
AN 
ATP 
Constituyen biomoléculas, estabilizando átomos (C y N) 
de manera individual o como OH ó H20 
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 2) Composición química de los microorganismos Mayoritarios 
Metabolismo microbiano 
2) Composición química de los microorganismos 
NO CONFUNDIR !!!!!!!!!!!!! 
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Metabolismo microbiano 
cobalto, cobre, zinc, manganeso, molibdeno, selenio…. Participan como co-factores enzimáticos, y se 
encuentran en muy bajas concentraciones 
Magnesio (Mg): Función como estabilizador de proteínas enzimáticas, ribosomas, membranas 
Calcio (Ca): Función en estabilización de pared celular y espora bacteriana en aquellos que la 
sintetizan 
Potasio (K): Principal catión inorgánico, participa en el potencial de membrana y por ello en la 
transmisión e interpretaciónde algunos mensajes, es un cofactor enzimático 
Socio (Na): Participa en el potencial de membrana y transmisión de mensajes 
Hierro (Fe): Funciona en el sistema de citocromo oxidasa (conjunto de enzimas responsables del 
transporte de electrones durante el proceso de oxidación por respiración celular) 
Cloro (Cl): Principal anión inorgánico que participa en la polarización de la membrana 
citoplasmática, el potencial de acción y la transmisión de mensajes por despolarización 
2) Composición química de los microorganismos Minoritarios 
Metabolismo microbiano 
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 2) Composición química de los microorganismos 
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Según atmósfera de crecimiento 
 
 
Según temperatura de crecimiento 
 
 
Según fuente de obtención de energía 
 
Según la fuente de elementos básicos para 
estructura de biomoléculas 
Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
C inorgánico 
Vs 
C orgánico 
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Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Según su fuente de energía 
Obtienen energía a partir de la 
ruptura de enlaces químicos 
Quimiótrofos: 
Fototrofos: 
Obtienen energía al excitarse 
por energía lumínica 
Rhodopseudomonas 
(Bradyrhuzobiaceace): 
bacteria purpura 
Importancia: Biodeegradacion, 
formacion de H 
Arthrospira 
Cianobacterias 
Importancia: Liberacion de O2 
Produccion de Spirulina 
Actinomycetes 
Importancia: Compostaje 
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Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Según su fuente de carbono 
Obtienen carbono a partir del 
catabolismo de moléculas 
orgánicas, son incapaces de 
usar formas inorgánicas de C 
Heterótrofos: 
Litotrofos: 
Son capaces de usar el carbono 
inorgánico (ej: CO2), e incluirlo 
en propias biomoléculas durante 
procesos de biosíntesis 
Metanobacterias (Archea) 
Bacterias lácticas 
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Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Según el aceptor final de electrones en procesos catabólicos 
Obtienen energía eficientemente mediante 
el catabolismo de biomoléculas, debido a 
que pueden llegar a oxidar completamente 
las mismas mediante procesos de 
respiración (aerobios o anaerobios) 
Metabolismo respiratorio: 
Metabolismo fermentativo: 
Mediante el catabolismo de biomoléculas 
obtienen energía deficientemente (queda 
mucha energía residual en el producto 
metabólico), debido a que oxidan de manera 
incompleta dichos sustratos. Solo 
fermentan, son incapaces de respiración 
Fotosintesis 
anoxigénica 
Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Al integrar los criterios metabólicos anteriores, obtenemos la siguiente clasificación 
Según la 
fuente de 
energía 
usada 
Quimiotrofos Fototrofos 
Según la 
fuente de 
carbono 
usada 
Quimio- 
heterotrofos 
Foto- 
heterotrofos 
Foto- 
autotrofos 
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Según 
aceptor 
final de 
electrones 
durante 
oxidación 
Respiración Fermentación 
Aerobia Anaerobia 
Diferentes 
fermentaciones 
O2 NO3 – 
SO4 
2 – 
Fe(III) 
Etanol 
Ac. láctico 
Ac. acético 
Ac.propiónico 
Ac.butírico 
Bacterias 
púrpuras 
del S 
Bacterias 
purpuras 
no del S 
Reducen CO2 
usando H2O 
Fotosintesis 
oxigénica 
Quimio- 
autotrofos 
Bacterias que 
oxidan elementos 
inorgánicos 
S 
Fe 
CO 
NO Reducen CO2 
usando H2O 
Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Interacción de los diferentes tipos de microorganismos según su metabolismo 
Aerobios estrictos 
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Metabolismo microbiano 
Capnófilos 
 
Anaerobios facultativos 
Anaerobios aerotolerantes 
Anaerobios estrictos 
Microaerófilos 
 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Según características culturales: necesidades o limitaciones gaseosas 
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Metabolismo microbiano 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
Según características culturales: Temperatura de cultivo 
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Metabolismo microbiano 
Nutrientes con energía interna CAATABOLISMO 
Productos 
finales: baja 
energía interna 
H2O 
ATP 
NADH 
NADPH 
FADH2 
Transportadores de e - 
y enlaces de energía 
ANABOLISMO 
NH3 
CO2 
Productos 
intermedios: baja 
energía interna 
? 
Liberación de 
energía interna 
INSUMOS 
PARA 
BIOSINTESIS 
aminoácidos 
ácidos grasos 
carbohidratos 
bases nitrogenadas 
BIOMOLECULAS CELULARES 
Proteínas (estructurales, enzimas) 
Polisacáridos (pared celular) 
Lípidos (membrana celular) 
Ácidos nucleicos (ADN, ARNr, ARNm, ARNt) 
ATP + 
HPO4 
2- 
NAD+ 
NADP+ 
FAD 
3) Clasificación de microorganismos según tipos metabólicos: 
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Metabolismo microbiano 
Microorganismos autotrofos 
Metabolismo energético: Oxidación incompleta de la glucosa por glucólisis 
 
Etapa I: 
reacciones preparatorias 
generan 2 G3P a partir de 1 glucosa 
No hay ni oxidación ni reducción 
 
Etapa II: 
se forman 2 piruvatos y 
 se sintetiza ATP por proceso redox 
 
 
Etapa III: 
generación de producto final 
y ATP por proceso redox 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Metabolismo microbiano 
Metabolismo energético: Oxidación completa de la glucosa por glucólisis 
 
 
 
 
Genera como subproducto radicales libres oxidantes altamente reactivos 
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Metabolismo microbiano 
Metabolismo energético: Oxidación completa de varios sustratos 
 
 
 
 
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Metabolismo microbiano 
¿Qué es un medio de cultivo? 
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 4) Medios de cultivo microbianos: 
¿Qué condiciones debe reunir un medio de cultivo ideal? 
¿Qué se debe considerar antes de elegir un medio de cultivo para inocular una 
muestra de nuestro interés? 
¿En quécondiciones debe presentarse un medio de cultivo cualquiera, para ser 
usado en microbiología? 
¿Qué se entiende por «nutriente microbiano»? Como podrían clasificarse los 
nutrientes? 
¿Cómo se clasifican los medios de cultivo? 
¿Qué condiciones ajenas al medio de cultivo, pueden condicionar el éxito de un 
medio para obtener el desarrollo del microorganismo deseado? 
Deberíamos ser capaces de responder las siguientes preguntas 
Metabolismo microbiano 
Macronutrientes: 
 Agua 
 Fuentes de carbohidratos 
 Fuentes de aminoácidos y proteínas 
 Minerales y vitaminas 
 
Micronutrientes: 
 Elementos traza: minerales 
 
Reguladores: 
 Estabilizadores osmóticos 
 Estabilizadores pH Ve
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 4) Medios de cultivo microbianos: 
Nutrientes de Medios de cultivo: Definición 
Medio de cultivo: Definición 
Metabolismo microbiano 
 
Como debería ser un medio de cultivo ideal? 
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Económico 
Inocuo para el operario y para el ambiente 
Debería inhibir a los microorganismos no deseados sin perjudicar a cualquier cepa 
perteneciente al taxón microbiano de interés para nuestro estudio o análisis 
De fácil disponibilidad en cualquier lugar del mundo (accesible para fabricarse en 
cualquier país), para garantizar la reproducibilidad de cualquier ensayo o análisis 
(criterio básico del método científico) 
Debería garantizar el crecimiento de la totalidad de microorganismos 
pertenecientes al taxón microbiano que se encuentra en estudio, sin discriminar en 
función de cepas (algunas cepas si, otras no) 
Debería garantizar el crecimiento independientemente del estado metabólico en 
que se encuentre el microorganismo de interés: evitar falsos negativos por falta de 
desarrollo de microorganismos que se encuentran en estado viable pero no 
cultivable 
4) Medios de cultivo microbianos: 
Metabolismo microbiano 
Que se debe considerar antes de elegir un medio de cultivo, para hacer 
crecer un microorganismo de nuestro interés? 
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Metabolismo microbiano 
4) Medios de cultivo microbianos: 
¿Cuál es nuestra necesidad? ¿Necesitamos saber si «un microorganismo 
específico» está presente o ausente en una muestra, o necesitamos saber 
«cual/es» microorganismos están presentes en la muestra? 
¿La muestra es naturalmente muy contaminada con microorganismos 
acompañantes del microorganismo que deseamos estudiar, o es una muestra con 
escasa contaminación? 
¿Necesitamos aislar el microorganismo, o solo determinar su presencia o 
ausencia? 
¿Los microorganismos podrían encontrarse sometidos a un estrés fisicoquímico, 
producto de la manipulación o composición de la muestra, pudiendo alcanzar el 
estado de viable-no cultivable? 
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Metabolismo microbiano 
4) Medios de cultivo microbianos: 
¿En qué condiciones debe presentarse un medio de cultivo cualquiera, para 
ser usado en microbiología? 
Estéril 
Con su potencial nutritivo inalterado por el proceso de esterilización 
Libre de inhibidores microbianos (restos de detergente de limpieza de material de 
vidrio, sustancias químicas ambientales, desinfectantes, etc.) 
pH 
Osmolaridad 
Temperatura 
Gases-atmósfera de crecimiento 
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Metabolismo microbiano 
4) Medios de cultivo microbianos: 
Condiciones ambientales que pueden limitar el desarrollo de un cultivo, 
aunque se cuente con el medio de cultivo adecuado 
Clasificación 
Según su estado físico (presencia y concentración de agar) 
 
 
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Metabolismo microbiano 
4) Medios de cultivo microbianos: 
Líquidos (caldos) Semisólidos Sólidos 
 Simples 
 Enriquecidos 
 De enriquecimiento selectivo 
 Selectivos 
 Diferenciales 
 Selectivo-diferenciales 
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Metabolismo microbiano 
Clasificación 
Según su uso 
4) Medios de cultivo microbianos: 
Según su origen: 
 Naturales o artificiales 
 Animales, vegetales, mixtos 
 
Según el conocimiento sobre la composición: 
 Naturales 
 Químicamente definidos 
 
 Según su condición 
 Medios inertes 
 Medios vivos 
 
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Metabolismo microbiano 
4) Medios de cultivo microbianos: 
Clasificación 
Clasificación de Medios de cultivo microbianos 
Según su uso: 
 
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Metabolismo microbiano