Este documento resume los conceptos clave del metabolismo y genética de las bacterias. Explica las necesidades metabólicas de las bacterias, las principales rutas metabólicas como la glucólisis y el ciclo de Krebs, y cómo obtienen energía a través de la respiración aerobia y anaerobia. También describe los procesos de transcripción, traducción y replicación del ADN bacteriano, así como los mecanismos de mutación, reparación del ADN y transferencia genética entre bacterias.

1. METABOLISMO Y
GENÉTICA DE LAS
BACTERIAS
Joel Duran

2. METABOLISMO BACTERIANO
NECESIDADES METABÓLICAS
• EL CRECIMIENTO BACTERIANO REQUIERE OBTENER O SINTETIZAR
LOS AMINOÁCIDOS, CARBOHIDRATOS Y LÍPIDOS. LAS UNIDADES
MÍNIMAS PARA SU CRECIMIENTO SON: FUENTE DE CARBONO,
NITRÓGENO, ENERGÍA, AGUA E IONES.
• EL O2 ES TOXICO PARA MUCHAS BACTERIAS.
• ALGUNOS MICROORGANISMOS COMO CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
NO CRECEN EN PRESENCIA DE O2.
• OTRAS BACTERIAS (MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS) REQUIEREN LA
PRESENCIA DE O2 MOLECULAR PARA SU CRECIMIENTO.

3. • BACTERIAS ESTRICTAS TAMBIÉN LLAMADAS ANAEROBIAS
FACULTATIVAS PRODUCEN LAS ENZIMAS SUPERÓXIDO
DISMUTASA Y CATALASA, QUE PUEDEN DETOXIFICAR EL
PERÓXIDO DE HIDRÓGENO.

4. METABOLISMO, ENERGÍA Y
BIOSÍNTESIS
• PARA SOBREVIVIR, TODAS LAS
CÉLULAS PRECISAN DE UN APORTE
CONSTANTE DE ENERGÍA.
• ENERGÍA LLAMADA TRIFOSFATO DE
ADENOSINA (ATP) SE OBTIENE DE LA
DEGRADACIÓN DE SUSTRATOS
ORGÁNICOS (CARBOHIDRATOS, LÍPIDOS
Y PROTEÍNAS) A ESTO SE CONOCE
COMO CATABOLISMO.
• SÍNTESIS DE LOS COMPONENTES
CELULARES (PAREDES CELULARES,
PROTEÍNAS, ÁCIDOS GRASOS Y ÁCIDOS
NUCLEICOS) PROCESO LLAMADO
ANABOLISMO.
• EL CONJUNTO DE ESTOS DOS

5. METABOLISMO DE LA GLUCOSA
• LAS BACTERIAS DEGRADAN LA GLUCOSA EN PASOS
INDEPENDIENTES PARA PODER CAPTAR LA ENERGÍA ASÍ
PRODUCIDAS EN FORMAS UTILIZABLES.
• LAS BACTERIAS PRODUCEN ENERGÍA DE LA GLUCOSA A TRAVÉS
DE FERMENTACIÓN, RESPIRACIÓN ANAEROBIA O RESPIRACIÓN
AEROBIA.
• LA RESPIRACIÓN AEROBIA LOGRA CONVERTIR LOS 6 ÁTOMOS DE
CARBONO DE LA GLUCOSA EN CO2 Y AGUA.

6. RUTA DE EMBDEN-MEYERHOF-
PARNAS
• LAS BACTERIAS UTILIZAN 3 RUTAS METABÓLICAS PRINCIPALES:
• 1.RUTA GLUCOLÍTICA (EMP), ES LA MÁS FRECUENTE Y SE CONSIGUE
PIRUVATO.
• 2.RUTA DEL NADH (NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEÓTIDO )
• 3.RUTA DE LA FERMENTACIÓN DEL PIRUVATO.

7. CICLO DEL ÁCIDO
TRICARBOXÍLICO
• CON OXÍGENO, EL ÁCIDO
PIRÚVICO PRODUCIDO A
PARTIR DE LA GLUCÓLISIS Y
EL METABOLISMO DE OTROS
SUSTRATOS PUEDE SER
OXIDADO POR COMPLETO
(COMBUSTIÓN CONTROLADA)
• PRODUCCIÓN TEÓRICA POR
CADA MOLÉCULA DE
PIRUVATO DE 2 CO2, 3 NADH,
1 FADH2 Y 1 GPT.

8. • RESPIRACIÓN AEROBIA
PRODUCCIÓN FINAL DE
OXÍGENO
• RESPIRACIÓN ANAEROBIA
PRODUCCIÓN FINAL DE NITRATO,
SULFATO, DIÓXIDO DE CARBONO
O ION FÉRRICO
• LOS MICROORGANISMOS
ANAEROBIOS SON MENOS
EFICIENTES QUE LOS AEROBIOS
PARA LA PRODUCCIÓN DE
ENERGÍA.

9. • ES EL PRINCIPAL MECANISMO DE GENERACIÓN DE ATP.
• ACTÚA COMO RUTA METABÓLICA FINAL COMÚN PARA LA
OXIDACIÓN COMPLETA DE AMINOÁCIDOS, ÁCIDOS GRASOS Y
CARBOHIDRATOS.
• PROPORCIONA PRODUCTOS METABÓLICOS INTERMEDIOS
CLAVE PARA LA SÍNTESIS FINAL DE AMINOÁCIDOS LÍPIDOS,
PURINAS Y PIRIMIDINAS.

10. RUTAS DE LAS PENTOSAS
FOSFATO
RUTA METABÓLICA ESTRECHAMENTE RELACIONADA CON LA
GLUCÓLISIS, DURANTE LA CUAL SE UTILIZA LA GLUCOSA PARA
GENERAR RIBOSA, QUE ES NECESARIA PARA LA BIOSÍNTESIS DE
NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS. ADEMÁS, TAMBIÉN SE
OBTIENE PODER REDUCTOR EN FORMA DE NADPH QUE SE
UTILIZARÁ COMO COENZIMA DE ENZIMAS PROPIAS DEL
METABOLISMO ANABÓLICO.

11. LOS GENES BACTERIANOS Y SU
EXPRESIÓN
• EL GENOMA BACTERIANO ES TODO EL CONJUNTO DE
GENES QUE TIENE LAS BACTERIAS.
• LOS GENES CON FUNCIÓN BIOLÓGICA, SE ENCUENTRAN
PROTEÍNAS (CISTRONES). GENES DE ARN.
• CADA GENOMA CONTIENE MUCHOS OPERONES.
• LAS BACTERIAS SUELEN TENER UNA COPIA DE
CROMOSOMAS (HAPLOIDES), MIENTRAS QUE LOS
EUCARIOTAS SUELEN TENER DOS COPIAS DISTINTAS DE
CROMOSOMAS (DIPLOIDES).
• LAS BACTERIAS TAMBIÉN CONTIENEN ELEMENTOS
GENÉTICOS EXTRACROMOSÓMICOS (PLÁSMIDOS Y
BACTERIÓFAGOS) ELEMENTOS INDEPENDIENTES Y SE

12. TRANSCRIPCIÓN
• SÍNTESIS DE ARN MENSAJERO
• UTILIZA COMO MOLDE LA CADENA COMPLEMENTARIA (-)
DE ADN DE UN GEN, EN EL CROMOSOMA BACTERIANO O
PLÁSMIDO.
• LA CADENA DE ARNM SINTETIZADA, ES IDÉNTICA A LA
CADENA CODIFICADORA DEL ADN DEL GEN EN UN
CROMOSOMA O PLÁSMIDO.

13. TRADUCCIÓN
• LA SÍNTESIS DE UN POLIPÉPTIDO.
• (DESPUÉS DE LAS MODIFICACIONES
POSTRADUCCIONALES SE FORMA UNA PROTEÍNA
FUNCIONAL).
• RIBOSOMAS BACTERIANOS (70S, CONSTITUIDOS POR DOS
SUBUNIDADES: LA MAYOR 50S Y LA MENOR 30S).
• SE REALIZA MEDIANTE TRES ETAPAS: INICIACIÓN,
ELONGACIÓN Y TERMINACIÓN.
• SE LEE POR CODONES (TRIPLETES DE NUCLEÓTIDOS).

14. TRADUCCIÓN

15. • EN MUCHAS BACTERIAS, SE REALIZAN VARIAS
TRANSCRIPCIONES Y TRADUCCIONES SIMULTÁNEAS.
• COMPLEJO POLIRRIBOSÓMICO: CUANDO A UN MISMO
RNA MENSAJERO SE LE UNEN VARIOS RIBOSOMAS, CADA
UNO REALIZANDO UN PROCESO DE TRADUCCIÓN

16. CONTROL DE LA EXPRESIÓN
GENÉTICA
• LAS BACTERIAS HAN DESARROLLADO MECANISMOS PARA
ADAPTARSE CON RAPIDEZ Y EFICIENCIA A LOS CAMBIOS Y
ESTÍMULOS AMBIENTALES.
• FACTOR SIGMA LAS BACTERIAS PUEDEN PRODUCIR SEIS
FACTORES DE SIGMA PARA CONSEGUIR UNA REGULACIÓN
GLOBAL DE LA RESPUESTA AL ESTRÉS, EL SHOCK EL
AYUNO PARA PRODUCIR LOS FLAGELOS.

17. REPLICACIÓN DEL ADN
• EL PROCESO DE REPLICACIÓN DE ADN ES EL MECANISMO
QUE PERMITE AL ADN DUPLICARSE.

19. CRECIMIENTO BACTERIANO
• AUMENTO ORDENADO
DE LAS ESTRUCTURAS
Y LOS
CONSTITUYENTES
CELULARES DE UN
ORGANISMO.
• ES LA DIVISIÓN DE
UNA BACTERIA EN DOS
CÉLULAS HIJAS EN UN
PROCESO LLAMADO
FISIÓN BINARIA.

20. GENÉTICA BACTERIANA
• LA CIENCIA DE LA GENÉTICA DEFINE Y ANALIZA LA
HERENCIA.
• LA UNIDAD BÁSICA DE LA HERENCIA ES EL GEN
• SEGMENTO DE DNA QUE CODIFICA EN SU SECUENCIA DE
NUCLEÓTIDOS INFORMACIÓN PARA PROPIEDADES
FISIOLÓGICAS ESPECÍFICAS.
• GENOTIPO-FENOTIPO

21. • MUTACIÓN: CUALQUIER MODIFICACIÓN DE LA SECUENCIA
DE BASES DEL DNA
• REPARACIÓN: RESTAURACIÓN DE LA FUNCIÓN O FORMA
ORIGINAL DE UN GEN
• RECOMBINACIÓN: INCORPORACIÓN DE DNA
EXTRACROMOSÓMICO EN EL CROMOSOMA

22. MUTACIONES
• ES UN CAMBIO HEREDABLE EN LA SECUENCIA DE BASES DE LOS
ÁCIDOS NUCLEICOS CONTENIDOS EN EL GENOMA DE UN
ORGANISMO.
• TIPOS DE MUTACIONES
• DUPLICACIONES
• DELECCIONES
• INSERCIONES
• INVERSIONES
• TRANVERSIONES
• TRANSICIONES

23. MECANISMOS DE REPARACIÓN
DEL ADN
• REPARACIÓN DIRECTO DEL DNA
• REPARACIÓN POR ESCISIÓN
• REPARACIÓN POSREPLICACION
• RESPUESTA SOS
• REPARACIÓN PROPENSA A ERROR
• REVERSIÓN FENOTÍPICA
• REVERSIÓN GENOTÍPICA
• MUTACIÓN DE SUPRESIÓN
• INTRAGENICA
• EXTRAGENICA

24. INTERCAMBIO GENÉTICO EN LOS
PROCARIOTAS
• PROCESO DE TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENÉTICO
ENTRE UNA CÉLULA PROCARIOTA (BACTERIA O ARQUEA)
DONADORA Y UNA RECEPTORA MEDIANTE EL CONTACTO
DIRECTO O UNA CONEXIÓN QUE LAS UNA.
• LA INFORMACIÓN GENÉTICA TRANSFERIDA A MENUDO
BENEFICIA AL RECEPTOR. LAS VENTAJAS PUEDEN
INCLUIR RESISTENCIA ANTIBIÓTICA, TOLERANCIA
XENOBIÓTICA O LA CAPACIDAD DE USAR NUEVOS
METABOLITOS.

25. MECANISMOS DE
TRANSFERENCIA GENÉTICA
ENTRE CÉLULAS
• INTERCAMBIO DE MATERIAL GENÉTICO.
• 1. CONJUGACIÓN
• 2. TRANSFORMACIÓN
• 3. TRANSDUCCIÓN

27. TRANSFORMACIÓN

28. CONJUGACIÓN
• LA CONJUGACIÓN SE PRODUCE EN LA MAYORÍA DE LAS
EUBACTERIAS.
• ENTRE BACTERIAS DE UNA MISMA ESPECIE.
• BACTERIAS DE ESPECIES RELACIONADAS
• ENTRE PROCARIOTAS Y CÉLULAS VEGETALES, ANIMALES
Y MICÓTICAS.

30. TRANSDUCCIÓN
• LA TRANSDUCCIÓN, POR DEFINICIÓN, ES LA
TRANSFORMACIÓN DE UN TIPO DE SEÑAL O ENERGÍA EN
OTRA DE DISTINTA NATURALEZA. VER TRANSDUCTOR.
MÁS ESPECÍFICAMENTE, TRANSDUCCIÓN ES UN TÉRMINO
QUE SE UTILIZA EN DIVERSOS CAMPOS.

31. RECOMBINACIÓN
• RECOMBINACIÓN HOMOLOGA (LEGITIMA)
• TIPO DE RECOMBINACIÓN GENÉTICA EN LA QUE LAS
SECUENCIAS DE NUCLEÓTIDOS SE INTERCAMBIAN ENTRE
DOS MOLÉCULAS SIMILARES O IDÉNTICAS DE ADN.
• RECOMBINACIÓN NO HOMOLOGA (ILEGITIMA)
• UNA RUTA QUE REPARA ROTURAS EN LA DOBLE HEBRA DE
ADN.
• REQUIERE UNA SECUENCIA HOMÓLOGA PARA GUIAR LA
REPARACIÓN.

32. INGENIERÍA GENÉTICA
• ES UNA PARTE DE LA BIOTECNOLOGÍA QUE SE BASA EN LA
MANIPULACIÓN GENÉTICA DE ORGANISMOS CON UN
PROPÓSITO PREDETERMINADO APROVECHABLE POR EL
HOMBRE.
• ADN RECOMBINANTE.
• LA GEL-ELECTROFORESIS.
• VECTORES.
• TÉCNICA DE LA PCR
• BIOCHIPS

33. GRACIAS…..