1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE
CD.ALTAMIRANO
ASIGNATURA: MICROBIOLOGIA
UNIDAD 4: FISIOLOGIA Y METABOLISMO
MICROBIANO
INGENIERÍA EN AGRONOMÍA
GRUPO: 3A1
ALUMNO: JOSE LUIS SOTELO LEYVA
FACILITADOR:ERIKA OROPEZA BRUNO
09 de diciembre de 2013

2. 4.1 Estructura y función celular
Estructura.
La célula se compone de tres
partes fundamentales:
membrana celular, citoplasma
y núcleo.
1.
MEMBRANA CELULAR.Es una capa viva y
semipermeable con
propiedades físicas y
químicas especiales y es a
la vez una cubierta elástica
y finísima.
Funciona regulando el
paso de materiales hacia el
interior o el exterior de la
célula.
2.
EL CITOPLASMA.- es la
parte del protoplasma, que
se encuentra entre la
membrana plasmática y el
núcleo. Es el medio interno
complejo y heterogéneo
más importante de la célula
y donde se producen la
mayoría de las funciones
metabólicas y de biosíntesis.
En el citoplasma encontramos a:
O Mitocondrias
O El retículo endoplasmático
O Los lisosomas
O Los centrosomas
O los Ribosomas
O El aparato de Golgi
O Vacuolas
O Plastidios

3. 3. El Núcleo.- Es un corpúsculo en medio del
citoplasma, bien visible y perfectamente limitado.
El núcleo es el “centro de información” de la célula
y desempeña funciones muy importantes en el
metabolismo y reproducción celular.
En el núcleo encontramos:
a) La membrana nuclear o carioteca.
b) El nucléolo.
c) Jugo nuclear o cariolinfa.
d) Los cromosomas.

4. Función.
O Los organelos rodeados por membranas de las
células eucarióticas permiten que haya una división
de trabajo dentro de la célula.
O Cada organelo está especializado para llevar a cabo
una actividad en particular.

5. 4.1 Metabolismo central
El metabolismo central se encarga de
procesar azúcares y convertirlas en
compuestos que luego son redirigidos al
resto del metabolismo y, en última instancia,
a todas las funciones celulares.

6. El metabolismo central se compone de la
glucolisis, el ciclo de Kreps (o ciclo de
ácidos tricarboxílicos, TCA) y proceso
terminal respiratorio.

8. 4.1.1 Glicólisis
Es la vía metabólica encargada de oxidar la
glucosa con la finalidad de obtener energía para la
célula.
Consiste en 10 reacciones enzimáticas
consecutivas que convierten a la glucosa en dos
moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir
otras vías metabólicas y así continuar entregando
energía al organismo.

9. Vías del piruvato
>Anaerobia
Fermentación
-Ocurre en el citosol
*Hay dos clases
Láctica y alcohólica
> Aerobia
Descaboxilación
oxidativa
-ocurre en la
matriz mitocondrial
*se forma Acetyl CoA

10. La glucólisis es la etapa inicial en la degradación
de glucosa. Es la conversión de 1 glucosa a 2
piruvatos. Se efectúa en el citosol, parte acuosa
del citoplasma de las células.

11. 4.1.2 Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs es una vía metabólica presente en
todas las células aerobias, es decir, las que utilizan
oxígeno como aceptor final de electrones en la
respiración celular. En los organismos aerobios las
rutas metabólicas responsables de la degradación
de los glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos
convergen en el ciclo de Krebs.

12. El ciclo de Krebs forma parte de la
respiración celular en todas las células
aeróbicas. En células eucariotas se realiza
en la mitocondria y en las procariotas se
realiza en el citoplasma, especialmente en
el citosol.

13. El acetil-CoA es
el principal
precursor del
ciclo. El citrato se
fusiona en cada
ciclo por
condensación de
un acetil-CoA con
una molécula de
oxaloacetato. El
citrato produce en
cada ciclo una
molécula de
oxaloacetato y
dos CO2.

14. 4.1.3 Cadena transportadora de electrones
Es una serie de transportadores de electrones que
se encuentra en la membrana plasmática de
bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en
las membranas tilacoidales, que median reacciones
bioquímicas que producen adenosin trifosfato (ATP)

15. Cadena
transportadora
de electrones

16. Estos electrones sufren una serie de transferencias
entre compuestos que son portadores de electrones
y que se encuentran en las crestas de las
mitocondrias.
La cadena de transporte de electrones produce 32
moléculas de ATP por cada molécula de glucosa
que se degrada.
La mayor parte del ATP que se forma durante la
respiración celular se produce durante la etapa
aeróbica. En la cadena de transporte de electrones,
el aceptador final es el oxígeno.

17. 4.1.4 Fosforilación oxidativa
La fosforilación oxidativa es una serie de eventos
químicos que llevan a la síntesis de ATP:
ADP + Pi
síntesis del ATP
fosforilación del ADP
Se lleva a cabo en la membrana plasmática
bacteriana, en la membrana interna mitocondrial y
en los tilacoides de los cloroplastos.

18. Este proceso metabólico está formado por un
conjunto de enzimas complejas, ubicadas en la
membrana interna de las mitocondrias, que
catalizan varias reacciones de óxido-reducción,
donde el oxígeno es el aceptor final de electrones
y donde se forma finalmente agua.

19. Cada molécula de NADH contribuye suficientemente a generar
la fuerza motriz de un protón que produzca 2,5 moléculas de
ATP. Cada molécula de FADH2 produce 1,5 moléculas de
ATP. Todas juntas, las 10 moléculas de NADH y las 2 FADH2
provenientes de la oxidación de la glucosa a formar 28 de las 36
moléculas totales de ATP transportadoras de energía.

20. 4.2.5 Metabolitos primarios
Se producen en el curso de las reacciones
metabólicas anabólicas o catabólicas que tiene lugar
durante las fases decrecimiento y que contribuyen a
la producción de biomasa o energía por las células.
Se producen principalmente en la trofofase o fase de
crecimiento.

21. Los metabolitos primarios son compuestos
biológicos necesarios para el
crecimiento, desarrollo y reproducción de los
organismos vivos. Ellos incluyen hidratos de
carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.
Aunque las discusiones de metabolitos primarios
suelen centrarse en la biología de las
plantas, todos los organismos vivos contienen
estos compuestos.

22. Un metabolito principal está directamente implicada en el
crecimiento normal, el desarrollo y la reproducción. El
alcohol es un ejemplo de un metabolito primario
producido en gran escala por parte de la microbiología
industrial.
Características:
O Son necesarios para el crecimiento del m.o que los
produce.
O Se producen como productos únicos
O Estos son producidos por los m.o

23. 4.2.6 Metabolitos secundarios
Se producen por rutas anabólicas especializadas
cuando no hay crecimiento. Significado evolutivo
controvertido por ser imprescindibles. Pueden ser
una estrategia para mantener en funcionamiento
los sistemas metabólisis cuando no hay
crecimiento; también sirven como indicativos de
diferenciación y se producen durante la idiofase
de los cultivos.

24. normalmente en una fase tardía de su ciclo de
crecimiento, cuyas características son:
O No son necesarios para el crecimiento del
microorganismo que los produce.
O Generalmente se producen como mezclas de
productos muy relacionados químicamente entre sí.
Por ejemplo, una única cepa de una especie del
género Streptomyces produce 32 antraciclinas
diferentes.
O Cada uno de estos productos es producido por un
grupo muy reducido de organismos.
O La producción puede perderse fácilmente por
mutación espontánea (degeneración de la raza), por
lo que son muy importantes las técnicas de
conservación de estos microorganismos.

25. Los metabolitos secundarios pertenecen al grupo de
los antibióticos, las toxinas, los alcaloides y las
giberelinas.
Cuadro comparativo entre los metabolitos primarios y secundarios.

26. 4.3 Nutrición microbiana
Los requerimientos nutricionales de cada grupo
microbiano están dados por la composición
química de las células que los constituyen y por
sus características genéticas las que determinan
sus propiedades fisiológicas y su capacidad para
utilizar y transformar los compuestos que se
encuentran en el ambiente en que se desarrollan.

27. Nutrientes
• MACRO • MICRO
– Carbono – Cromo
– Nitrógeno – Cobalto
– Fósforo – Cobre
– Azufre
– Manganeso
– Potasio – Molibdeno
– Magnesio – Níquel
– Sodio
– Selenio
– Calcio
– Vanadio
– Hierro
– Zinc
• Vitaminas y
hormonas

28. La nutrición es el proceso por el que los
microorganismos toman del medio donde
habitan las sustancias químicas que necesitan
para crecer
Los nutrientes se pueden clasificar (según las
cantidades en que son requeridos) como:
O macronutrientes
O micronutrientes

29. 4.3.1 macro y micronutrientes
Macro
Los macronutrientes son nutrientes que aportan
calorías (energía). Los nutrientes son sustancias
necesarias para el crecimiento, el metabolismo y
otras funciones.
Hay tres categorías de macronutrientes:
O Carbohidratos
O Proteínas
O Grasas

30. Micro
El término "micronutrientes" se refiere a las vitaminas
y minerales cuyo requerimiento diario es
relativamente pequeño pero indispensable para los
diferentes procesos bioquímicos y metabólicos del
organismo y en consecuencia para el buen
funcionamiento del cuerpo humano.
Unos de los más importantes micronutrientes son el
yodo, el hierro y la vitamina A.

31. O En los macronutrientes encontramos al
Carbono, Nitrógeno, Fósforo, Azufre, Potasio, Ma
gnesio, Sodio, Calcio, Hierro.
O En los micronutrientes encontramos al
Cromo, Cobalto, Cobre, Manganeso, Molibdeno,
Níquel, Selenio, Vanadio, Zinc.

32. 4.3.2 Temperatura
Todos los microorganismos tienen una temperatura
óptima de crecimiento. Además presentan una
temperatura mínima y máxima de crecimiento.
Hay que tener en cuenta que no todos los
microorganismos crecen en el mismo rango de
temperaturas:

33. Clasificación
Rango
Optima
Termófilos
25 - 80 °C
50 - 60 °C
Mesófilos
10 - 45 °C
20 - 40 °C
Psicrófilo
-5 - 30 °C

34. La temperatura afecta la estabilidad de las
proteínas celulares porque induce cambios
conformacionales que alteran la actividad
biológica de estos compuestos,
especialmente la de enzimas.

35. 4.3.3 Humedad
El agua influye en el desarrollo
de microorganismos, puesto que necesitan del
agua para crecer y multiplicarse. Así, los alimentos
secos son relativamente duraderos porque
dificultan el crecimiento de microorganismos.

36. También lo son los alimentos a los que se les
adiciona sal (jamón), azúcar
(mermeladas), desecación (jamones
embutidos, uvas pasas, higos secos) o
evaporación (leche en polvo, copos de
patata), ya que estas sustancias retendrán el
agua y los microorganismos no podrán disponer
de ella para su desarrollo. Por todo
esto, clasificaremos los alimentos según su
contenido en agua, en perecederos y no
perecederos.

37. La humedad relativa del ambiente es
importante desde el punto de vista de la
actividad acuosa dentro de los alimentos y del
crecimiento de microorganismos en las
superficies. Este factor extrínseco afecta el
crecimiento microbiano y puede ser
influenciado por la temperatura. Todos los
microorganismos tienen un alto requerimiento
por agua, necesaria para su crecimiento y
actividad.

38. 4.3.4 Requerimiento de oxígeno
En los organismos superiores, el oxígeno es un
componente universal de las células y gran parte de
este elemento lo proporciona el agua. No
obstante, los organismos superiores y muchos
microorganismos necesitan además oxígeno
molecular, ya que dependen de la respiración
aerobia como mecanismo generador de
energía, donde el oxígeno actúa como oxidante
terminal.

39. las bacterias se pueden dividir en 5 grupos:
O Aerobios obligados
O Anaerobios obligados
O Anaerobios facultativos
O Anaerobios aerotolerantes
O Microaerófilos

40. Otros microorganismos pueden crecer tanto en
ausencia como en presencia de oxígeno
molecular, alternando la respiración con la
fermentación, a estos se les denomina anaerobios
facultativos. Un caso particular son las bacterias
del ácido láctico, que no son sensibles al oxígeno
molecular y en presencia de éste, continúan la
fermentación.

41. 4.3.5 PH
La mayoría de los microorganismos crecen en pH
cercanos a la neutralidad, entre 5 y 9, cosa que no
excluye que existan microorganismos que puedan
soportar pH extremos y se desarrollen.

42. Según el rango de pH del medio en el cual se desarrollan
pueden dividirse en:
Clasificación
pH externo
pH interno
Acidófilos
1.0 - 5.0
6.5
Neutrófilos
5.5 - 8.5
7.5
Alcalófilos
9.0 - 10.0
9.5

43. Los microorganismos regulan su pH interno
mediante un sistema de transporte de protones
que se encuentra en la membrana
citoplasmática, que incluye una bomba de
protones ATP dependiente.
Cuando los microorganismos se ven en un
ambiente por debajo o por arriba del nivel de
neutralidad, su habilidad para proliferar depende
de su habilidad para cambiar el pH ambiental a un
rango más apropiado para ello, pues compuestos
clave como DNA o ATP requieren de un medio
neutro.

44. 4.3.6 Presión osmótica
La mayoría de las bacterias pueden tolerar un
rango amplio de concentraciones de sustancias
disueltas. Su membrana celular contiene un
sistema enzimático llamado permeasas que
regulan el movimiento de las sustancias disueltas
a través de las membranas.

45. Ciertas bacterias llamadas halofílicas requieren de
una moderada a gran cantidad de sal y se hallan
en el océano donde la concentración de sal (3,5%)
es óptima para su crecimiento.
El agua es el solvente en donde ocurren las
reacciones químicas y enzimáticas de la célula y
es indispensable para el desarrollo de los
microorganismos.

46. El valor mínimo de agua en el cual las bacterias
pueden crecer varía ampliamente, pero el valor
óptimo para muchas especies es mayor a 0.99.
Algunas bacterias halófilas (bacterias que se
desarrollan en altas concentraciones de sal)
crecen mejor con agua = 0.80.
Variaciones en la actividad de agua puede afectar
la tasa de crecimiento, la composición celular y la
actividad metabólica de la bacteria

47. 4.3.7 Luz
La formación en muchos microorganismos es
dependiente de la presencia de la luz,
composición del sustrato y la temperatura de
incubación. Son metabolitos secundarios, algunos
tienen propiedades antibióticas y, muchos
microorganismos pigmentados producen
antibióticos

48. El mecanismo por el cual la luz visible afecta a los
microorganismos se basa en el fenómeno
de fotooxidación, en presencia de oxígeno
atmosférico algunos pigmentos celulares (flavinas,
citocromos) actúan como fotosensibilizadores. Es
posible explotar este fenómeno para eliminar
bacterias patógenas utilizando colorantes vitales
(p.ej. azul de metileno).

49. En las bacterias fotosintetizadoras los pigmentos
absorben luz con fines fotosintéticos, los
carotenoides se localizan junto a las
bacterioclorofilas en las membranas
fotosintéticamente activas de los tilacoides o
cromatóforos