9 metabolismo bacteriano 09

1. 11
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
Los Seres Vivos tienen la Los Seres Vivos tienen la
característica de sintetizar sus característica de sintetizar sus
propios constituyentes a partir de propios constituyentes a partir de
sustancias que toman el medio sustancias que toman el medio
ambiente externo.ambiente externo.
El crecimiento bacteriano se define El crecimiento bacteriano se define
como el aumento ordenado de como el aumento ordenado de
todos los constituyentes químicos todos los constituyentes químicos
de la célula.de la célula.

2. 22
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
APLICACIONES DEL METABOLISMOAPLICACIONES DEL METABOLISMO
Permite conocer el modo de vida y el Permite conocer el modo de vida y el
hábitat de diferentes especies bacterianashábitat de diferentes especies bacterianas
El ser humano alberga diferentes bacterias El ser humano alberga diferentes bacterias
en diferentes lugares, dependiendo de la en diferentes lugares, dependiendo de la
temperatura, pH, nutrientes y oxígeno.temperatura, pH, nutrientes y oxígeno.
Permite formular diferentes medios de Permite formular diferentes medios de
cultivo para aislar e identificar bacterias.cultivo para aislar e identificar bacterias.
Desde el punto de vista terapéutico Desde el punto de vista terapéutico
permite conocer el efecto de algunos permite conocer el efecto de algunos
antibióticos, ya que bloquean alguna vía antibióticos, ya que bloquean alguna vía
metabólicametabólica..

3. 33
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
Metabolismo: Conjunto de reacciones Metabolismo: Conjunto de reacciones
bioquímicas que se lleva a cabo en una bioquímicas que se lleva a cabo en una
célulacélula
Obtener energía química y almacenarla Obtener energía química y almacenarla
y luego utilizarlay luego utilizarla
Convertir los nutrientes exógenos en Convertir los nutrientes exógenos en
unidades precursoras de componentes unidades precursoras de componentes
macromoleculares de la bacteria.macromoleculares de la bacteria.
Forma y degrada moléculas para Forma y degrada moléculas para
funciones especificas.funciones especificas.

4. 44
METABOLISMO METABOLISMO
BACTERIANOBACTERIANO
Metabolismo:Metabolismo:
Anabolismo: Proceso por el cual Anabolismo: Proceso por el cual
la célula bacteriana sintetiza sus la célula bacteriana sintetiza sus
propios componentes. Requiere propios componentes. Requiere
energía.energía.
Catabolismo: Proceso por el cual Catabolismo: Proceso por el cual
la bacteria degrada los la bacteria degrada los
nutrientes para obtener energía nutrientes para obtener energía
o para convertirlos en o para convertirlos en
precursores de la biosíntesis.precursores de la biosíntesis.

5. 55
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
ATP: Compuesto fosfato de alta ATP: Compuesto fosfato de alta
energía, este se genera en la célula energía, este se genera en la célula
por dos vías diferentes:por dos vías diferentes:
•Fosforilación a nivel de sustratoFosforilación a nivel de sustrato
•Fosforilación oxidativa.Fosforilación oxidativa.
•En las bacterias de interés médico los En las bacterias de interés médico los
sistemas REDOX que transforman la sistemas REDOX que transforman la
energía química de los nutrientes en energía química de los nutrientes en
energía útil son:energía útil son:

6. 66
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
Fermentación: Rendimiento energético Fermentación: Rendimiento energético
es menor.es menor.
Respiración: aerobia y anaerobiaRespiración: aerobia y anaerobia
Las bacterias llevan a cabo las tres vías Las bacterias llevan a cabo las tres vías
de los hidratos de carbonode los hidratos de carbono
•La vía glucolítica de Embden Merhof La vía glucolítica de Embden Merhof
ParnasParnas
•La vía de pentosas fosfatoLa vía de pentosas fosfato
•La vía de Entner DoudoroffLa vía de Entner Doudoroff

7. 77
Tipos de fermentación:Tipos de fermentación:
•Fermentación alcohólicaFermentación alcohólica
•Fermentación homolácticaFermentación homoláctica
•Fermentación heterolácticaFermentación heteroláctica
•Fermentación del ácido propiónicoFermentación del ácido propiónico
•Fermentación ácido mixtaFermentación ácido mixta
•Fermentación de butanodiolFermentación de butanodiol

8. 88
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
Las bacterias sobreviven y crecen en amplia Las bacterias sobreviven y crecen en amplia
variedad de hábitatsvariedad de hábitats
Todas las bacterias deben sintetizar Todas las bacterias deben sintetizar
constituyentes celulares de una manera constituyentes celulares de una manera
coordinada para sobrevivir.coordinada para sobrevivir.
Deben estar disponibles los elementos básicos y Deben estar disponibles los elementos básicos y
en la cantidad necesaria en el medio o ser en la cantidad necesaria en el medio o ser
sintetizados por los propios microorganismos.sintetizados por los propios microorganismos.
Las diferencias en la respuesta al oxígeno refleja Las diferencias en la respuesta al oxígeno refleja
la forma en que las bacterias oxidan sus sustratos la forma en que las bacterias oxidan sus sustratos
para obtener energía.para obtener energía.
¿Cuáles son las vías metabólicas utilizadas por las ¿Cuáles son las vías metabólicas utilizadas por las
bacterias para obtener energía?bacterias para obtener energía?

9. 99
Metabolismo BacterianoMetabolismo Bacteriano
RESPIRACIÓN: Aerobia y Anaerobia. La respiración aerobia RESPIRACIÓN: Aerobia y Anaerobia. La respiración aerobia
da por resultado más energía por molécula de sustrato da por resultado más energía por molécula de sustrato
oxidadaoxidada

FERMENTACIÓN: Láctica y FERMENTACIÓN: Láctica y Alcohólica.Alcohólica.
La respiración es el proceso metabólicoLa respiración es el proceso metabólico donde el donde el
aceptor final de electrones es el oxígeno. aceptor final de electrones es el oxígeno.
Respiración aerobia.Respiración aerobia.
La respiración anaerobia el aceptor final de electronesLa respiración anaerobia el aceptor final de electrones es el es el
nitrato, sulfato, ú otro elemento inorgánico.nitrato, sulfato, ú otro elemento inorgánico.
La fermentación es el proceso metabólico en el cual el La fermentación es el proceso metabólico en el cual el
donador y el aceptor de electrones es un compuesto donador y el aceptor de electrones es un compuesto
orgánico. Ejemplo, en la fermentación láctica el piruvato es orgánico. Ejemplo, en la fermentación láctica el piruvato es
reducido a Lactato y la Acetil CoA es reducida a alcohol en reducido a Lactato y la Acetil CoA es reducida a alcohol en
la fermentación alcohólica.la fermentación alcohólica.

10. 1010
METABOLISMO ENERGÉTICOMETABOLISMO ENERGÉTICO
Las reacciones metabólicas. ATPLas reacciones metabólicas. ATP
El ATP es utilizado por la célula para los procesos El ATP es utilizado por la célula para los procesos
de síntesis.de síntesis.
El ATP se obtiene básicamente por dos vías que El ATP se obtiene básicamente por dos vías que
son:son:
-Fosforilación a nivel de sustrato. Glicólisis, ciclo Fosforilación a nivel de sustrato. Glicólisis, ciclo
del ácido tricarboxílico y en algunos procesos del ácido tricarboxílico y en algunos procesos
fermentación.fermentación.
-Fosforilación por transporte de electrones u Fosforilación por transporte de electrones u
oxidativa. Cadena respiratoria.oxidativa. Cadena respiratoria.
-Este mecanismo sucede en la respiración aerobia Este mecanismo sucede en la respiración aerobia
y anaerobia y es el mecanismo por el cual se y anaerobia y es el mecanismo por el cual se
obtiene la energía. También lo realizan las obtiene la energía. También lo realizan las
bacterias facultativas.bacterias facultativas.

11. 1111
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
-VÍA METABOLICA DE LA GLICÓLISIS VÍA METABOLICA DE LA GLICÓLISIS
O VÍA EMBDEN-MEYERHOF-PARNAS O VÍA EMBDEN-MEYERHOF-PARNAS
O FRUCTOSA 1,6 DIFOSFATO. (FBP)O FRUCTOSA 1,6 DIFOSFATO. (FBP)
-Es la secuencia de reacciones que Es la secuencia de reacciones que
convierten la glucosa a piruvato, con convierten la glucosa a piruvato, con
la producción final de 2 moléculas de la producción final de 2 moléculas de
ATPATP
-Todos los microorganismos ya sean Todos los microorganismos ya sean
aerobios, anaerobios o microaerófilos aerobios, anaerobios o microaerófilos
siguen esta vía metabólica para siguen esta vía metabólica para
oxidar la glucosa a piruvato.oxidar la glucosa a piruvato.

12. 1212
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
-Todos los intermediarios entre la Todos los intermediarios entre la
glucosa y el piruvato son fosfatados.glucosa y el piruvato son fosfatados.
-La reacción neta es la siguiente:La reacción neta es la siguiente:
-Glucosa + 2 Pi + 2 ADP +NAD Glucosa + 2 Pi + 2 ADP +NAD
---------- > 2 Piruvato + 2 ATP + 2 ---------- > 2 Piruvato + 2 ATP + 2
NADH + 2 H2ONADH + 2 H2O
-Las dos moléculas de ATP se Las dos moléculas de ATP se
obtienen por fosforilación a nivel de obtienen por fosforilación a nivel de
sustratosustrato

13. 1313
DESTINO DEL PIRUVATO EN DESTINO DEL PIRUVATO EN
LAS BACTERIAS AEROBIASLAS BACTERIAS AEROBIAS
Las moléculas de NADH generadas se reoxidan a Las moléculas de NADH generadas se reoxidan a
NAD en los microorganismos aerobios en la NAD en los microorganismos aerobios en la
respiración y en la fermentación por los respiración y en la fermentación por los
anaerobios.anaerobios.
En contraste con la glicólisis la cual casi es En contraste con la glicólisis la cual casi es
universal en todos los organismos, el piruvato universal en todos los organismos, el piruvato
puede ser convertido a diferentes productos, puede ser convertido a diferentes productos,
dependiendo de la especie de bacteria y del dependiendo de la especie de bacteria y del
medio ambiente en el que se está desarrollando, medio ambiente en el que se está desarrollando,
es decir de las condiciones de crecimiento.es decir de las condiciones de crecimiento.
En los microorganismos aerobios, el piruvato se En los microorganismos aerobios, el piruvato se
convierte a Acetil CoA por la enzima piruvato convierte a Acetil CoA por la enzima piruvato
deshidrogenasa.deshidrogenasa.
La acetil CoA entra en el ciclo de Krebs o del La acetil CoA entra en el ciclo de Krebs o del
ácido tricarboxilícoácido tricarboxilíco..

14. 1414
Metabolismo bacterianoMetabolismo bacteriano
El ciclo de Krebs o del ácido cítrico, describe una El ciclo de Krebs o del ácido cítrico, describe una
secuencia de reacciones donde el producto final secuencia de reacciones donde el producto final
es el dióxido de carbono.es el dióxido de carbono.
Esta vía es común a todos los aerobios y algunos Esta vía es común a todos los aerobios y algunos
anaerobiosanaerobios
El ciclo de Krebs provee además intermediarios El ciclo de Krebs provee además intermediarios
para la biosíntesis de aminoácidos, ácido para la biosíntesis de aminoácidos, ácido
nucleicos y grupo heme.nucleicos y grupo heme.
Todas las reacciones del ciclo con excepción de la Todas las reacciones del ciclo con excepción de la
catalizada por el citrato sintetasa son reversibles.catalizada por el citrato sintetasa son reversibles.
Reacción neta es la siguiente:Reacción neta es la siguiente:
Acetil CoA + 3 NAD + 1FDA + ADP + Pi + 2 Acetil CoA + 3 NAD + 1FDA + ADP + Pi + 2
H20 ------ >2CO2 + 3NADH + FADH 3 + ATP H20 ------ >2CO2 + 3NADH + FADH 3 + ATP
CoA.CoA.

15. 1515
DESTINO DEL PIRUVATO EN LA DESTINO DEL PIRUVATO EN LA
FERMENTACIÓN POR BACTERIAS FERMENTACIÓN POR BACTERIAS
ANAEROBIAS.ANAEROBIAS.
Las 3 moléculas de NADH y una FADH pueden ser Las 3 moléculas de NADH y una FADH pueden ser
regeneradas a NAD y FAD por la respiración regeneradas a NAD y FAD por la respiración
aerobia.aerobia.
En los microorganismos anaerobios el piruvato En los microorganismos anaerobios el piruvato
puede convertirse por una serie de reacciones a puede convertirse por una serie de reacciones a
compuestos orgánicos reducidos, como por compuestos orgánicos reducidos, como por
ejemplo: Acetato, etanol y lactato.ejemplo: Acetato, etanol y lactato.
Todas estas rutas metabólicas tienen la habilidad Todas estas rutas metabólicas tienen la habilidad
para consumir NADH por reoxidación de NAD, para consumir NADH por reoxidación de NAD,
este mecanismo es la estrategia fundamental de este mecanismo es la estrategia fundamental de
la fermentación.la fermentación.
La fermentación se define como el mecanismo de La fermentación se define como el mecanismo de
generación de ATP en el cual los sustratos generación de ATP en el cual los sustratos
inorgánicos son oxidados a formas ácidas o inorgánicos son oxidados a formas ácidas o
alcoholes (compuestos orgánicos).alcoholes (compuestos orgánicos).

16. 1616
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
Las bacterias entéricas como Las bacterias entéricas como E. coli, K. E. coli, K.
pneumoniae y E. aerogenespneumoniae y E. aerogenes fermentan lactosa a fermentan lactosa a
una variedad de ácido orgánicos o alcoholes.una variedad de ácido orgánicos o alcoholes.
El disacárido lactosa ---- >Glucosa + Galactosa El disacárido lactosa ---- >Glucosa + Galactosa
----- > Glucosa ----- Glucólisis ------> Piruvato ----- > Glucosa ----- Glucólisis ------> Piruvato
puede pasar a lactato, succinato, acetato. Etanol.puede pasar a lactato, succinato, acetato. Etanol.
Fermentación mixta y fermentación simple.Fermentación mixta y fermentación simple.
Salmonella, Shigella y ProteusSalmonella, Shigella y Proteus , no fermenta , no fermenta
lactosalactosa
Glucosa ----- >Piruvato ----- >Lactato.Glucosa ----- >Piruvato ----- >Lactato.
Fermentación alcohólica levaduras y algunas Fermentación alcohólica levaduras y algunas
bacterias bacterias
C. perfringensC. perfringens fermenta la glucosa a butirato, fermenta la glucosa a butirato,
acetato, lactato etanolacetato, lactato etanol

17. 1717
Fermentación y Fosforilación a Fermentación y Fosforilación a
nivel de sustrato.nivel de sustrato.
Las rutas para la oxidación de compuestos Las rutas para la oxidación de compuestos
orgánicos y la conservación de la energía orgánicos y la conservación de la energía
como ATP se contemplan 2 grupos:como ATP se contemplan 2 grupos:
Fermentación: Los procesos REDOX Fermentación: Los procesos REDOX
ocurren en ausencia de aceptores de ocurren en ausencia de aceptores de
terminales de electrones añadidos.terminales de electrones añadidos.
Catabolismo anaeróbico en el que un Catabolismo anaeróbico en el que un
compuesto orgánico sirve al mismo tiempo compuesto orgánico sirve al mismo tiempo
como donador y aceptor de electrones y como donador y aceptor de electrones y
en el que el ATP se produce por en el que el ATP se produce por
fosforilación de sustrato.fosforilación de sustrato.

18. 1818
Metabolismo bacterianoMetabolismo bacteriano
En las fermentaciones el ATP se produce por:En las fermentaciones el ATP se produce por:
Fosforilación a nivel de sustrato: El ATP se Fosforilación a nivel de sustrato: El ATP se
sintetiza durante el catabolismo del sintetiza durante el catabolismo del
compuesto orgánico y en pasos enzimáticos compuesto orgánico y en pasos enzimáticos
concretosconcretos
Respiración: el oxígeno molecular u otros Respiración: el oxígeno molecular u otros
oxidantes sirven como aceptores terminales oxidantes sirven como aceptores terminales
de electrones.de electrones.
Respiración anaerobia: aceptores finales de Respiración anaerobia: aceptores finales de
electrones son: Sulfatos, Nitratos, Carbonatos electrones son: Sulfatos, Nitratos, Carbonatos
y el ión hierroy el ión hierro

19. 1919
METABOLISMO BACTERIANOMETABOLISMO BACTERIANO
METABOLISMOMETABOLISMO
Todos los procesos químicos Todos los procesos químicos
que tienen lugar dentro de la que tienen lugar dentro de la
célulacélula
Anabolismo: suma total de Anabolismo: suma total de
todas las reacciones todas las reacciones
biosintéticas en la célulabiosintéticas en la célula

Catabolismo: las reacciones Catabolismo: las reacciones
bioquímicas que conducen a bioquímicas que conducen a
la producción de energía la producción de energía
utilizable por la célula utilizable por la célula
(normalmente ATP)(normalmente ATP)
FERMENTACIÓN Y FERMENTACIÓN Y
FOSFORILACIÓN A NIVEL FOSFORILACIÓN A NIVEL
DE SUSTRATO.DE SUSTRATO.
Glucólisis: Ruta de Glucólisis: Ruta de
Embden- MeyerhofEmbden- Meyerhof
•Etapa I y II: reacciones Etapa I y II: reacciones
preliminres de REDOXpreliminres de REDOX
•Etapa III: producción de Etapa III: producción de
productos de fermentación.productos de fermentación.
•El resultado último de la El resultado último de la
glucólisis es el consumo de la glucólisis es el consumo de la
glucosa, la síntesis neta de 2 glucosa, la síntesis neta de 2
ATPs y la formación de ATPs y la formación de
productos de fermentación.productos de fermentación.

20. 2020
Catabolism of proteins, polysaccharides, and lipids produces glucose, pyruvate, or intermediates of
the tricarboxylic acid (TCA) cycle and, ultimately, energy in the form of adenosine triphosphate
(ATP) or the reduced form of nicotinamide-adenine dinucleotide (NADH).

21. 2121
http://www.profesorenlinea.cl/imagenciencias/energiavivos10.png

22. 2222
http://www.biolaster.com/rendimiento_deportivo/metabolismo
_energetico/anaerobico_lactico/glucolisis_anaerobicaD.jpg

23. 2323
Fermentation of pyruvate by different microorganisms results in different end products. The clinical laboratory
uses these pathways and end products as a means of distinguishing different bacteria.

24. 2424
http://www.educa.aragob.es/iescarin/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%202/8-10.jpg

25. 2525
Electron transport chain, showing sequential oxidation and energy-generating steps. Electron transfer is
accompanied by the flow of protons (H
+
) from NADH, through coenzyme Q (CoQ), and electrons through the
cytochromes (CYTO). Three ATPs are formed per molecule of NADH reoxidized, but only two ATPs are formed
per molecule of FADH
2
reoxidized. FMN, flavin mononucleotide. (Modified from Slots J, Taubman MA, editors:
Contemporary oral microbiology and immunology, St Louis, 1992, Mosby.)

26. 2626

27. 2727
SISNTESIS DEL PEPTIDOGLICANO

28. 2828
Peptidoglycan synthesis. A, Peptidoglycan synthesis occurs in the following three phases: (1) Peptidoglycan is
synthesized from prefabricated units constructed and activated for assembly and transport inside the cell. (2) At
the membrane the units are assembled onto the undecaprenol phosphate conveyor belt, and fabrication is
completed. (3) The unit is translocated to the outside of the cell, where it is attached to the polysaccharide chain,
and the peptide is cross-linked to finish the construction. Such a construction can be compared with the
assembly of a space station. B, The cross-linking reaction is a transpeptidation. One peptide bond (produced
inside the cell) is traded for another (outside the cell) with the release of d-alanine. The enzymes that catalyze
the reaction are called d-alanine, d-alanine transpeptidase-carboxypeptidases. These enzymes are the targets of
β-lactam antibiotics and are called penicillin-binding proteins. (© American Society of Clinical Pathologists.
Reprinted with permission.)