Temas 3 microbiología

TEMA 3: Metabolismo y genética bacteriana
1. Metabolismo
El metabolismo se podría definir como el conjunto total de reacciones químicas que tienen lugar en una célula, y es posible gracias al flujo de energía y a la participación de enzimas. Globalmente se divide en dos partes fundamentales. En el catabolismo se descomponen moléculas grandes y complejas en moléculas más sencillas,liberándose energía en el proceso. En el anabolismo, se sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas más simples con consumo de energía.
Los microorganismos, como cualquier célula, poseen un metabolismo característico y tienen una gran diversidad metabólica en cuanto a múltiples factores: respecto a la fuente de donde obtienen la energía (pueden ser quimiotrofos si obtienen la energía decompuestos químicos o fototrofos si la obtienen de la luz solar); respecto a la fuente de aceptores de electrones (orgánicas e inorgánicas); y respecto a la fuente de carbono (autótrofos si su fuente es el CO2 o heterótrofos si su fuente son los compuestos orgánicos). Los microorganismos más importantes, y los que nosotros vamos a estudiar son los quimioorganoheterótrofos (obtienen la energía a través dela oxidación de moléculas orgánicas).
Para obtener los nutrientes que necesitan, los microorganismos utilizan unos mecanismos de transporte que ya conocemos: transporte pasivo simple para transportar moléculas como iones y lactosa; transporte facilitado para obtener moléculas más grandes como glucosa; y transporte activo para obtener azúcares, aminoácidos…
Pero para que el microorganismo puedaobtener estos nutrientes, antes debe degradarlos de otras moléculas más grandes y obtener energía (catabolismo). En el caso de los quimioorganoheterótrofos hay tres formas de obtener energía:
1. Mediante la fosforilación a nivel de sustrato: Es el caso de la fermentación, donde el sustrato energético es oxidado y degradado (fosforilación a nivel de sustrato) para obtener energía y algunoscompuestos intermedios como el piruvato. Las fermentaciones se producen habitualmente en condiciones anaerobias pero en ocasiones el oxígeno puede estar presente.
Hay varios tipos de fermentaciones pero nosotros nos vamos a centrar en la homoláctica. En ella se utiliza la vía glucolítica para reducir directamente todo el piruvato a lactato para obtener como producto final ácido láctico. Este tipo defermentación lo realizan bacterias como el Streptococcus y Lactobacillus.
Estas fermentaciones tienen la capacidad de producir ácidos y/o alcoholes y/o gases que pueden tener:
Valor diagnóstico
Valor industrial
Implicaciones patológicas (caries)
2. Mediante la glucolisis: este proceso está presente en todos los principales grupos de microorganismos y actúa en presencia o ausencia de O2, ytiene lugar en la matriz citoplasmática. En la glucolisis a partir de la glucosa se obtiene dos moléculas de piruvato, y aunque este producto es muy importante, el proceso de la glucolisis no es muy eficiente en cuanto a obtención de energía (sólo se obtienen 8 ATP). Una vez que obtenemos piruvato hay varias vías fermentativas dependiendo de las necesidades del organismo y en relación con lascondiciones externas pordemos encontrar la fermentación homoáctica, a través de la cual se obtiene ácido láctico, la fermentación heteroláctica, por la que obtenermos ácido láctico, etanos y CO2, la vía glicolítica (muy rápida pero poco eficiente) etc.
3. Mediante la fosforilación oxidativa: como es el caso de la respiración aerobia, donde se obtiene energía y hay un aceptor final de e-, el oxígeno.Este proceso requiere la actividad de una membrana transportadora de electrones, donde como consecuencia se obtiene ATP en mayor número que en la fermentación.
En la respiración aerobia el proceso más importante es el ciclo de Krebs, donde previamente a partir del piruvato (obtenido por glucolisis) se obtiene acetil CoA, que es el sustrato que comienza este ciclo. Como productos se obtienen CO2,...