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Potencial de la Membrana / Rutas Asimilativa y Disimilativa

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e coligiales

E. coligiales

Potencial de la Membrana

Doris Velasquez, Noelia A. Nieves, Viviannette Colón, Vivianette Figueroa,

Héctor Acevedo, Xavier Pagán, Bryan Salas, Christian NievesyMiguel Cancel

membrana citopl smica
MembranaCitoplásmica

http://www.biologyjunction.com/images/cell20membrane.jpg

Barrera semipermeable

Procesosbioenergéticos

Envío-ReciboSeñales

Comunicación

potencial de la membrana
Potencial de la Membrana(ΔΨ )

* Energíacapaz de generar un trabajo

  • Es la diferencia de potencial entre el citoplasmay el fluidoextracelular.
  • Depende de:
    • Diferencias en cargas
    • Concentración de los iones
    • Se mide en milivoltios:
      • Rango: -50 a -200mV

http://www.uc.cl/sw_educ/neurociencias/esquemas/050b.gif

potencial electroqu mico
PotencialElectroquímico
  • Diferencia en la cantidad de iones en ambos lados de la membrana.

Elementos:

    • Químico: ocasionado por un cambio en pH = cambio en la concentración de iones.
    • Eléctrico: efecto del potencial de la membrana sobre el movimiento del ión.

Importancia:

      • Determina la dirección en que se mueve un solutocargadoespontáneamente a través de la membrana.

http://biodepartamento3.blogspot.com/

quimiosmosis
Quimiosmosis

Potencial de Protones

Movimiento de protones de mayor a menorconcentración.

potencial de protones p
Potencial de Protones(Δp)
  • Se produce por una diferencia en la concentración de H+ a través de la membrana.

Importancia

    • Establece un potencial de membrana.
    • Energiza la membrana.
    • Las bacterias lo utilizan para realizar trabajo.
potencial de protones p7
Potencial de Protones(Δp)
  • Gradiente de H+ queinterviene en:
    • La producción de energía

http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/2b/Biologia/Metabolismo/fosforilacion.jpg

potencial de protones p8
Potencial de Protones(Δp)
  • Gradiente de H+ queinterviene en:
    • La producción de energía
    • Transporte de solutos

http://tonga.usip.edu/gmoyna/biochem341/lecture32.html

potencial de protones p9
Potencial de Protones(Δp)
  • Gradiente de H+ queinterviene en:
    • La producción de energía
    • El transporte de solutos
    • La rotación de flagelos

http://artigoo.com/imagenes/conidea/fla4.png

potencial de protones p10
Potencial de Protones(Δp)
  • Forma de adquirir energía para:
    • Transporte de e-
    • Transporte Activo

http://cdn.physorg.com/newman/gfx/news/sheddingnewl.jpg

slide11

Forma de adquirir energía para:

    • Síntesis de NADPH y ATP

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/Biology/actran.html

solutos compatibles
Solutoscompatibles
  • Se les conoce con el nombre de osmolitos
  • Permiten balancear la presión osmótica
  • Presentes en el citoplasma o periplasma
    • Usualmente la membrana es impermeable a los solutos
    • Pueden ser metabolizados por el microorganismo o mediante otro si son excretados
  • Ejemplos
      • Aminoácidos
      • Carbohidratos
      • Alcoholes
      • Iones
amino cidos
Aminoácidos

Prolina

Ectoina

Glutamato

carbohidratos
Carbohidratos

Trehalosa

Glucosa

alcoholes
Alcoholes

Iones

  • K+yClˉ

Glicerol

Manitol

Sorbitol

relaci n entre potencial electroqu mico y solutos compatibles
Relación entre PotencialElectroquímicoySolutos Compatibles
  • Incorporación o translocación requiere de la energía producida por el gradiente electroquímico de protones.
  • Hay microorganismosqueutilizan Na+paraenergíaymovimiento.
  • Éstosforman un gradiente de Na+paraproducir ATP.
  • El ATP puedeutilizarsepara el movimiento de flagelo.
slide17

Ejemplo: Antiporte Na+/ H+

  • Antiporte es una proteina integral membranal envuelta en transporte activo secundario de dos o más moleculas diferentes a través de la membrana en direcciones opuestas.
  • Formación de gradiente de Na+(para Energía)
      • Varios sistemas antiportes envueltos
        • NhaA: 1 Na+ x 2 H+
        • NhaB: 2 Na+ x 3 H+
    • Este sistema antiporte también esta envuelto en el balance de pH (Na+por H)
    • Ejemplos: Propionigeniummodestum, VibriocholeraeySalinivibriocosticola

http://neuroyciencia.blogspot.com/2010/03/membranas-y-transporte-activo.html

cambio en el potencial de la membrana y cambio en ph ph
Cambio en el potencial de la membrana (ΔΨ) y cambio en pH (ΔpH)
  • Cambio en el potencial de la membrana (ΔΨ)
  • Cambio en pH (ΔpH)
  • Relación entre ambos
vs ph
ΔΨ vs. ΔpH

Caso 1: Se desarrolla el ΔΨ

Caso 2: Se desarrolla un ΔpH

Caso 3: Se desarrolla un ΔpH

slide20

Crecimiento de microorganismospor el efecto del

ΔΨ y ΔpH

http://dta.utalca.cl/biologia/BioROM%202005/contenido/transport/fuerza_protonmotri.htm

crecimiento de microorganismos por el efecto del y ph en el p
Crecimiento de microorganismos por el efecto del ΔΨ y ΔpH en el Δp

Alcalófilos

Algas eucarióticas

(Chlorella spp,)

Cianobacterias (Microcystis aeruginosa )

Eubacterias

(Bacillus alcalophilus)

Arqueobacterias

(Natronococcus)

habitat de microorganismos alcal filos
Habitat de Microorganismos Alcalófilos
  • Lagos y desiertos sódicos
  • Fuentes termales alcalinas
  • Efluentes industriales (cemento, rayón)
slide23

Crecimiento de microorganismos por el efecto del

ΔΨ y ΔpH

http://dta.utalca.cl/biologia/BioROM%202005/contenido/transport/fuerza_protonmotri.htm

crecimiento de microorganismos por el efecto del y ph en el p24
Crecimiento de microorganismos por el efecto del ΔΨ y ΔpH en el Δp

Neutrófilos

Escherichia coli

Salmonella Typhimurium

slide26

Crecimiento de microorganismos por el efecto del

ΔΨ y ΔpH

http://dta.utalca.cl/biologia/BioROM%202005/contenido/transport/fuerza_protonmotri.htm

crecimiento de microorganismos por el efecto del y ph en el p27
Crecimiento de microorganismos por el efecto del ΔΨ y ΔpH en el Δp

Acidófilos

Algas Eucarióticas

(Euglena mutabilis)

Hongos y Levaduras

Eubacterias

(Thiobacillus spp.)

Arqueobacterias (Sulfulobus spp.)

slide28

Habitat de Microorganismos Alcalófilos

  • Lagos y pantanos
  • Suelos acidificados
  • Lagos volcánicos, fuentes geotermales
  • Efluentes de minas, pilas residuales de carbón
agentes qu micos que eliminan el potencial electroqu mico
Agentes químicos que eliminan el potencial Electroquímico
  • Ionóforo- pequeñamoléculahidrofóbicaque se disuelve en la capabilipídicayaumenta a supermeabilidad a ionesinorgánicosespecíficos.
  • Valinomicina- antibiótico que rodea al K+ y dado queporfueraeshidrofóbico, cruza la bicapa de un lado a otroysuelta los ioneshacia el lado de mayor concentración.
  • Si existeunadiferencia de potencialeléctrico a ambos lados de la membrana, la valinomicinapuedesoltar el catión en el lado de la membrana

en que el potencialesnegativo, aun en contra de lo que se

esperaríapor la diferencia de concentración; esdecir,

la valinomicinapuedeproducir la acumulación del ion

si hay un potencialeléctrico.

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/18/html/sec_8.html

agentes qu micos que eliminan el potencial electroqu mico30
Agentes químicos que eliminan el potencial Electroquímico
  • Gramicidina- antibióticoquefuncionacomoionóforo, estácompuestoporunacadena lineal de a.a.
    • variasmoléculas de gramicidina se acomodanunasobreotra, enroscándose, de modoque entre variaspuedenformar un túnelquecruza la membrana, constituyendo un poroquepuedepermitir el paso de los iones de determinadotamañoy

características.

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/18/html/sec_8.html

e coligiales31

Rutaasimilativa vs. Rutadisimilativa

E. coligiales

Doris Velasquez, Noelia A. Nieves, Viviannette Colón, Vivianette Figueroa,

Héctor Acevedo, Xavier Pagán, Bryan Salas, Christian NievesyMiguel Cancel

asimilativa y disimilativa
Asimilativa y Disimilativa
  • Asimilativa

Provee nutrientes que son metabolizados e incorporados a la célula para su crecimiento. Este proceso no produce energía.

  • Disimilativa

Se convierten moléculas complejas a más simples para utilizarlas como aceptadores de electrones que luego son expulsados al ambiente.

Ejemplos: N, S, Fe y P

nitr geno
Nitrógeno

Información general:

  • Se utilizan enzima de amonio monooxigenasa en el citoplasma y hidroxilamina oxidoreductasa en el periplasma.
  • No está acoplado a la formación de ATP.
  • Sirve como fuente de nitrógeno en plantas, hongos y bacterias.
  • Fijación de Nitrógeno atmosférico sólo lo pueden hacer organismos procarióticos.
asimilatoria y disimilatoria en nitr geno
Asimilatoria y Disimilatoria en Nitrógeno

Asimilatoria:

  • Proceso aerobio llevado a cabo por bacterias nitrificantes quimiolitoautotrofas.
    • Nitrosomonas y Nitrobacter

Disimilatoria:

  • Proceso de reducción del nitrato en condiciones anaeróbicas
  • El nitrato es el aceptor de e-
    • Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Cornebacterium, Cytophata, Thiobacillus, y Alcaligenes
azufre
Azufre
  • El azufre es reducido a nivel de sulfuro para poder ser asimilado por plantas, algas y microorganismos heterotróficos.
  • Regularmente se encuentran en el fondo de los lagos o en ambientes marinos donde hay mucha materia orgánica de desecho.
  • La reducción disimilativa del sulfato a formado a lo largo de tiempos geológicos un depósito minerales de sulfuros metálicos.
  • ATP es consumido en el proceso.
asimilatoria y disimilatoria en azufre
Asimilatoria y Disimilatoria en Azufre
  • Bacteriasreductoras de azufrereducen el azufre a sulfuro, pero no sulfato a sulfuro.
    • Utilizan S comoaceptador final de –e
    • Thermococcus y Thermoproteus
  • Bacterias reductoras de sulfatos utilizan solo unos pocos compuestos orgánicos, siendo el ácido láctico y los ácidos dicarboxílicos de 4 carbonos sus principales substratos.
    • Este procesoesrealizadoporlasbacteriassulfatorreductoras: Desulfovibrio, Desulfotomaculum y Desulfobacter.
slide37
Overview Table: Differentiation of Subgroups 1 through 4 of the dissimilatory sulfate- or sulfur-reducing bacteria.

Dr. Charles Hagedorn (CSES); ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY. BIOL/CEE/CSES/ENSC 4164 Spring 2010. BIOGEOCHEMICAL CYCLES. SOIL MICROBIOLOGY. BIOL/CSES 4684

http://filebox.vt.edu/users/chagedor/biol_4684/Cycles/Sreduct.html

hierro
Hierro
  • Existen tres tipos de oxidación en donde actúan varios organismos:

1) El hierro en ambientes que tienen un pH bajo drenaje ácido. (acidófilos)

2) El hierro ferroso en un pH neutro en las zonas de transición oxigenica- anóxigenica. (acidófilas oxidantes aerobias)

3) hierro ferroso para producir NADH para la fijación del dioxido de carbono. (fotosintéticas anaerobias)

  • Bajo condiciones aerobias y pH moderado, el hierro ferroso se oxida formando férrico y luego a hidróxido férrico que es insoluble.
asimilatoria y disimilatoria en hierro
Asimilatoria y Disimilatoria en Hierro
  • La mayoría de los compuestos ferrosos (Fe2+) son solubles. Ésto se favorece bajo condiciones acídicas.
  • Los compuestos férricos (Fe3+) son insolubles, su solubilidad se favorece en altas concentraciones de oxígeno.

Bacteriasoxidadoras de hierro son quimiolitotrofasacidófilasobligadasquegeneranenergía en esteprocesobajocondicionesaerobias.

f sforo
Fósforo
  • Base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP.
  • Desempeña el papel de intercambiador de la energía.
  • Es obtenido por las raíces de la planta y bacterias en donde se unirá a otros compuestos orgánicos.
  • Protozoos.
referencias
Referencias:

Caldwell, D. (2000). Microbial Physiology and Metabolism. Star Publishing Company.

LatzkeFlorencia, M. M. (2006). Ciclo del nitrógeno: la inmovilización. Universidad nacional del comahue .

Leandro Herrera, J. H. Opciones Tecnológicas Asociadas a las bacterias reductoras del sulfato. Universidad de Chile : Departamento de Química .

Mendez, Gonzales, J. F. (n.d.). Determinación de Existencia y Cuantificacion de Bacterias sulfato reductora en sedimento del lago de Xochimilco. Casa abierta al tiempo.

Moat, A. et al. (2002). Microbial Physiology. A John Wiley & Sons, Inc.

Neidhardt, F. et al.(1990). Physiology of the Bacterial Cell. SinauerAssociater, Inc.