04 metabolismo MG 08 09

Tema 4.- Principios generales de
metabolismo, respiración y
fermentación
Microbiología General
Curso 2008-2009

Principios generales de metabolismo, respiración
y fermentación

MICGRAL2007

•
•
•
•
•

Esquema general de metabolismo.
Catabolismo y anabolismo.
Metabolismo primario y secundario.
Categorías de microorganismos según su metabolismo.
Mecanismos de generación de energía:

•
•
•
•Conceptos de respiración y fermentación.
Respiración aerobia y anaerobia.
Metabolismo central: catabolismo y anabolismo
Diversidad de fermentaciones:

•
•
•

Otras fermentaciones.
Metabolismo secundario.
Fijación de nitrógeno.

–
–
–

fotosíntesis
fosforilación oxidativa
fosforilación a nivel de substrato

–
–
–
–
–
–
–

alcohólica,
homoláctica,
heteroláctica,
ácido-mixta,
butanodiólica,
Propiónicaacetona-butanol.

Esquema general de metabolismo

Esquema general de metabolismo

Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department of Bacteriology

Categorías de los organismos según su
metabolismo

MICGRAL2007

Fuente de
Energía

Luz

Fuente de
carbono

Inorgánico
(CO2)

Foto -

- lito -

Fotolitotrofos

Quimiolitotrofos

Plantas
Bacterias y arqueas
fotosintéticas

Bacterias
ArqueasQuimio -

Enlaces
químicos

- organo -

Orgánico
(azúcares, lípidos,
aminoácidos)

Fotoorganotrofos

Quimioorganotrofos

Bacterias
Arqueas

Bacterias, Arqueas,
Hongos y Animales

Categorías de los organismos según su
metabolismo
Fuente de
Energía

Luz

Foto -

Quimio -

Fuente de
carbono

Inorgánico
(CO2)

- lito -

- organo -

Enlaces
químicos
Orgánico
(azúcares, lípidos,
aminoácidos)Fotolitotrofos

Quimiolitotrofos

Fotoorganotrofos

Quimioorganotrofos

Plantas
Bacterias y arqueas
fotosintéticas

Bacterias
Arqueas

Bacterias
Arqueas

Bacterias, Arqueas,
Hongos y Animales

Lwoff, van Niel, Ryass, Tatum (1946)

Autótrofo: capaz de sintetizar sus propios metabolitos esenciales
Heterótrofo: incapaz de sintetizar sus propios metabolitos esenciales

Categorías de los organismos según sumetabolismo
Autotrophs

Energy
Source

Light

Carbon
Source

Name

Inorganic

Photoautotroph

Inorganic

Inorganic

Chemolithotrophic
autotroph
(chemoautotroph)

Organic

Inorganic

Chemoorganotrophic
autotroph

Example
Most photosynthetic bacteria,
e.g. Chromatium (anaerobic),
Cyanobacteria (aerobic)

Nitrobacter
Pseudomonas oxalaticus

Heterotrophs:
Light

Organic

Photoheterotroph

InorganicOrganic

Chemolithotrophic
heterotroph ("mixotroph")

Organic

Organic

(Chemo)heterotroph

Purple and green
photosynthetic bacteria,

e.g. Rhodospirillum
Desulphovibrio
E. coli

Mecanismos de generación de energía
• fotofosforilación: fotosíntesis
• fosforilación oxidativa
• fosforilación a nivel de substrato
Fosforilación
AMP-P + Pi

E

AMP~P≈P

Mecanismos de generación de energía
• fotosíntesisFotosíntesis anoxigénica
• Sólo PSI
• Bacterias rojas y púrpura

Fotosíntesis oxigénica
• PSII y PSI
• Cianobacterias

Mecanismos de generación de energía
• fotosíntesis

Mecanismos de generación de energía
• fotosíntesis

Cross-section of the R. sphaeroides ICM, illustrating the function of the major components of this
bioenergetic membrane. The figure depicts the orientation of ICM componentsrelative to the
cytoplasmic and periplasmic compartments. Abbreviations: Bchl, bacteriochlorophyll; Bchl2,
bacteriochlorophyll special pair; ADP, adenosine diphosphate; ATP, adenosine triphosphate; Pi,
phosphate; e−, electron; Q, ubiquinone; cyt c2, cytochrome c2; B800–850 & B875, light harvesting
complexes, respectively.
doi:10.1016/j.mib.2006.10.005

Mecanismos de generación de energía
•fosforilación oxidativa
Substrato
reducido

Substrato
oxidado

C6H12O6 + 6 O2

6CO2 + 6H2O

∆G’0= - 317.66 kcal/mol

Energía

C6H12O6 + [NAD+]

6CO2 + [NADH + H+]

[NADH + H+] + 6O2

[NAD+] + 6 H2O

Energía

Glucolisis + Ciclo Krebs
Respiración

Mecanismos de generación de energía
• fosforilación a nivel de substrato
1,3-difosfoglicerato

Fosfoglicerato quinasa
∆G'o= - 4.5 kcal/mol

3-fosfoglicerato...