1. Las actividades químicas celulares son complejas y están catalizadas por enzimas. 2. Las enzimas son proteínas producidas por las células que actúan como catalizadores para acelerar reacciones químicas sin ser consumidas. 3. Diferentes factores como la concentración de enzimas y sustratos, el pH y la temperatura afectan la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.

1.  Las actividades químicas que la célula lleva a
cabo son muy complejas. Esto es fácil de
Comprender si se tiene en cuenta la
gran variedad de materiales que la célula
utiliza como nutrientes y la gran cantidad d
sustancias que se forman como constituyentes
celulares. La pregunta que surge es: ¿cómo se
realizan todas estas actividades celulares?
 La respuesta recae en la acción de las enzimas,
sustancias presentes en la célula en cantidades muy
bajas y capaces de efectuar todos los cambios propios de los
procesos celulares que se asocian al fenómeno de la vida. En
cierta forma se puedan considerar las enzimas como la parte
activa de la célula. Cualquier impedimento de la actividad
enzimática se refleja en algún cambio de la célula, hasta el
punto que puede causarle la muerte. No puede haber vida sin
enzimas.

2.  La palabra enzima fue propuesta por Kuhne en 1878 a,
partir de una palabra griega que significa “en Levadura”.
Anteriormente las enzimas se conocían como “fermentos”,
porque su acción era similar a la acción de las levaduras.
 Las enzimas son catalizadores biológicos. Los catalizadores,
incluso en pequeñas cantidades, tienen especial capacidad
de modificar la velocidad de las reacciones químicas, sin ser
consumidas ni alteradas como consecuencia de las mismas.
Por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno no se combinan en
cantidades apreciables en las condiciones atmosféricas
normales. Sin embargo, si los dos gases se mezclan en
presencia de platino coloidal, reaccionan instantáneamente
formando agua. En este caso, el platino es el catalizador e
incrementa notablemente la velocidad de esta reacción, que
tiene como resultado final la formación de agua, sin ser
utilizado en la reacción ni quedar alterado después1de ella.

4.  A diferencia del platino —catalizador
inorgánico—, las enzimas son compuestos
orgánicos producidos por las células vivas. Por
ello, las enzimas se conocen como
catalizadores biológicos o agentes catalíticos
orgánicos.
 Aunque algunas se excretan a través dé la
pared celular y pueden funcionar fuera de
misma, Por esto se consideran dos tipos de
enzimas:
1. Enzimas extracelulares, exocelulares o exoenzimas.
Funcionan o tienen su acción catalítica fuera de la
célula,
2. Enzimas Intracelulares, endocelulares o
endoenzimas Cuya acción catalítica se limita al
interior de l célula.

5.  La función principal de las enzimas extracelulares
es la de efectuar cambios precisos en los nutrientes
del ambiente externo, pan que dichos nutrientes
puedan ser transportados al interior de la célula.
Ejemplo: las amilasas son enzimas que rompen el
almidón en moléculas de azúcar más pequeñas para
que de esta forma logren penetrar en la célula,
 Las enzimas intracelulares sintetizan el material
celular y también degradan los nutrientes, que
penetraron en la célula gracias a la acción de las
enzimas extracelulares, para proporcionarle sus
requerimientos energéticos, Ejemplo: las
hexoquinasas o hexocinasas son enzimas que
catalizan la fosforilación de la glucosa y otras
hexosas —azúcares elementales— en la célula.

6.  Las enzimas son proteínas que pueden o no
tener unidos otros grupos químicos, por tanto
poseen las mismas propiedades características
de las proteínas: se desnaturalizan con el calor,
se precipitan con etanol o con concentraciones
elevadas de sales inorgánicas como el sulfato
de amonio y no dializan o difunden, a través de
membranas semipermeables o selectivas,
porque son moléculas muy grandes.
 Muchas enzimas son una proteína conocida como
apoenzima que se combina con una molécula de bajo peso
Molecular llamada cofactor. Al unirse los dos elementos
-apoenzima y cofactor—, forman una enzima activa Llamada
holoeazinia.

7.  El siguiente esquema proporciona una visión
muy clara de la unión de la apoenzima con el
cofactor, tanto orgánico, como inorgánico.
para formar la holoenzima.
las dos características más sobresalientes de
las enzimas son: su alto poder catalítico y su
alto grado de especificidad por los sustratos.
 Una enzima determinada sólo puede reaccionar con un
determinado sustrato, o si acaso a veces con un grupo de
sustratos muy relacionados químicamente; es decir, que casi
todas son capaces de catalizar una sola reacción o en
algunos casos sólo unas pocas reacciones químicas estrechamente
relacionadas, Esto significa que las células producen una enzima
para cada una de las moléculas que metabolizan. Por ejemplo, la
levadura transforma la glucosa en alcohol y dióxidode carbono.
Esta transformación no se lleva a cabo por una sola enzima, sino
por un grupo de enzimas llamado sistema enzimático.

8.  La enzima sacarosa desdobla solamente la
sacarosa y no actúa sobre la lactosa o la
maltosa y la ureasa, que descompone la urea
en amoniaco y dióxido de carbono, no actúa
sobre ningún otro sustrato.
 Las bacterias pueden crecer en ambientes
expuestos a continuos cambios como pH ácido o
alcalino. Esto hace que su contenido enzimático
característico cambie, en respuesta a las
condiciones ambientales, pero solamente dentro
de ciertos límites.

9. 1. Enzimas constitutivas. Siempre son producidas
por las células, independientemente de la
constitución del medio en el que se desarrollan.
2. Enzimas adaptativas —Inducibles o Inducidas—.
Son producidas por las células sólo en respuesta a
la presencia de un sustrato en particular,
esencialmente, sólo se producen cuando se
necesitan. El proceso se llama inducción
enzimática y el sustrato responsable de inducir la
formación de la enzima es el inductor,

10. 1.Concentración de la enzima. Si la
concentración de la enzima se mantiene
constante, la velocidad inicial de Lina reacción
enzimática es directamente proporcional a la
concentración del sustrato presente, En este
caso la concentración del sustrato es el factor
limitante de la velocidad de reacción. Sin
embargo, aunque se aumente la concentración
del sustrato la velocidad de reacción no aumentará
porque las moléculas de enzima se saturarán de él.

11. 2. Concentración del sustrato. En este caso la
concentración de la enzima es el factor
limitante de la velocidad de la reacción, Da esta
forma la velocidad inicial de la reacción es
directamente proporcional a la concentración
de enzima presente.
3. pH. La mayoría de las enzimas requieren un pH
óptimo para mantenerse activas y solamente lo
consiguen en un rango muy reducido de este
Parámetro: 6 a 8. Las variaciones de pH modifican las
cargas de la enzima produciendo un cambio en su actividad.
Si el medio se torna muy ácido o muy básico, muchas
enzimas se desactivan se desnaturalizan de manera
irreversible.

12. 4.Temperatura. Muchas enzimas necesitan una
temperatura óptima para que la reacci6r alcance
la máxima velocidad. Las temperaturas altas
inactivan rápidamente la mayoría de las enzimas
produciéndoles una alteración molecular de tipo
irreversible, por tanto, no se reactivan cuando se
enfrían.
Gran cantidad de organismos encuentran la
Muerte cuando son expuestos brevemente a altas
temperaturas, que ocasionan inactivación de sus
enzimas y no pueden continuar su metabolismo.

13.  Algunas especies bacterianas son excepciones
a éstas reglas pues algunas pueden crecer a pH
muy ácido, como los lactobacilos y otras, a
temperaturas muy altas, como las que viven en
aguas de manantiales calientes, con
temperaturas superiores a los 100 °C—ejemplo
en Yellowstone Park en Estados Unidos—, otras
logran sobrevivir a temperaturas, superiores a
las de ebullición y altas presiones atmosféricas
en manantiales calientes submarinos.
 Temperaturas extremadamente bajas detienen la
actividad enzimática peco no destruyen las enzimas.
De esta forma pueden conservarse manteniéndolas
a temperaturas de 0 °C o menos.

14. Las bacterias poseen cientos o millares de enzimas, pero las
reacciones fundamentales son:
1. Reducción. Incorporación de hidrógenos o electrones e.
2. Oxidación, Separación de hidrógenos o electrones.
3. Deshidratación. Perdida de una molécula de agua del
sustrato.
4. Hidrólisis. Introducción de agua en un enlace especifico
del sustrato.
5. Desanimación. Separación de un grupo amino (NH2).
6. Descarboxilacion. Separación de CO2 de un grupo
carboxilo (NH2).
7. Fosforización. Adición de un grupo fosfato a una molécula orgánica.

15. El metabolismo es el conjunto de reacciones
químicas que una célula lleva a cabo y que
producen o utilizan energía para la síntesis de
componentes celulares o para otras actividades de
la célula, como el movimiento. El metabolismo de
Las bacterias no difiere, en sus mecanismos
básicos, del de los demás seres vivos. Las bacterias
necesitan obtener del medio la energía y las
sustancias nutritivas necesarias para la síntesis de
sus componentes y los elementos de reserva, así
como para el crecimiento, movimiento y demás
actividades fisiológicas.

16. I. Reacciones catabólicas o energéticas.
Tienen por objeto la descomposición de los
sustratos en sustancias más sencillas con
liberación de energía.
II. Reacciones anabólicas o biosintéticas. Su
objetivo es utilizar esas sustancias sencillas y
la energía, para la síntesis de componentes
propios do la bacteria.

17. Como ya se ha explicado, todas estas reacciones
están reguladas por enzimas. En realidad la
clasificación en reacciones catabólicas y anabólicas
es meramente didáctica, porque ambos procesos
no existen por separado, sino que se mezclan. De
ésta manera el crecimiento a partir de una fuente
de carbono como la glucosa puede dar lugar a
energía —en forma de ATP, metabolismo
energético: catabolismo— y a la síntesis de
proteínas —metabolismo biosintético: anabolismo.

18.  Los nutrientes son sustancias extracelulares
de donde la célula obtiene energía para poder
cumplir con sus funciones vitales.
Prácticamente todas las sustancias terrestres
pueden servir corno nutrientes para las
bacterias:
 carbohidratos, proteínas, lípidos, fosfatos,
Etc.; también sustancias menos conocidas y
más complejas como azufre, cuero, caucho,
aceite, trementina, entre otras.

19. El poder de selección es una propiedad que
tienen las bacterias por medio de la cual
solamente utilizan los nutrientes que necesitan
y no todos los existentes en el medio. Esta
propiedad es una ayuda para la clasificación
taxonómica de algunos bacterias. Por ejemplo:
a bacteria Ferrobacillus, oxida el ión férrico
(Fe+3), porque capta un electrón y lo pasa a
ferroso (Fe+2), como se observa en la
siguiente reacción: Fe+ e Fe+2

20. Aun cuando en el medio se encuentren todas
las sustancias nutritivas requeridas
nutricionalmente, el crecimiento y desarrollo
bacteriano dependen de diferentes condiciones
fisicoquímicas como: concentración de iones
de hidrógeno, temperatura, presión osmótica,
potencial de oxidorreducción, presencia de
dióxido de carbono y humedad.

21. Un pH adecuado es un factor esencial en el
metabolismo y crecimiento de las bacterias. La
mayoría de las bacterias comensales —saprofitas—
y patógenas, crecen mejor en un medio con pH
neutro o ligeramente alcalino: 7,2 a 7,6 siendo el
rango óptimo de 6,5 a 7,5. Sin embargo; existen
algunas bacterias que pueden desarrollarse en
presencia de un alto grado de acidez. A estas
bacterias se les conoce como bacterias acidófilas.
por ejemplo las pertenecientes al genero
Lactobacillus.

22.  La nutrición bacteriana se hace a través de la
membrana citoplasmática por los fenómenos
conocidos como difusión, principalmente por
el proceso de ósmosis. Según la fuente de
obtención de energía y carbono las bacterias se
clasifican en autótrofas y heterótrofas.
 Autótrofas
las bacterias autótrofas obtienen su régimen
alimenticio de compuestos inorgánicos y la fuente
de carbono del dióxido de carbono. Estas bacterias
pueden ser:

23. 1.Autótrofas fotótrafas. Cuando el radical
dador de electrones (RH2) es un compuesto
inorgánico corno el azufre (H2S). La energía la
toman de la luz y el carbono del dióxido de
carbono.
2. Autótrofas quimiótrofas. Igualmente el
radical dador de electrones es un compuesto
mineral, pero la energía la toman de reacciones
de oxidorreduccion y el carbono del dióxido de
carbono.

24. Las bacterias heterótrofas son incapaces de
sintetizar sus propios constituyentes a partir de
compuestos inorgánicos y requieren compuestos
orgánicos de carbono para obtener energía
suficiente. Estas bacterias pueden ser:
1. Heterótrofas fótoheterótrofas. Su régimen
nutricional lo forman compuestos orgánicos, la
fuente de energía la provee la luz y la fuente de
carbono la toman de compuestos orgánicos y
algunas, en muy poca cantidad, del dióxido de
carbono.

25. 2. Heterótrofas quimioheterótrofas. Su régimen
nutricional es orgánico, la energía la toman de
reacciones de oxidorreduccion y la fuente de
carbono del dióxido de carbono.
Nutrientes Necesarios Para Las Bacterias
Los nutrientes necesarios para las bacterias
son los nutrientes básicos, los metabolitos
esenciales, los factores de crecimiento y los
factores estimulantes.

26.  Estos productos se forman en el catabolismo
energético bacteriano y son importantísimos para
la síntesis de estructuras complejas de las
Bacterias. Por ejemplo el ácido pirúvico, obtenido
por la degradación deja glucosa vía glucolítica, es
un metebolito esencial y la glucosa un alimento
básico. El ácido pirúvico no es sintetizado por la
bacteria pero lo requiere para sintetizar, a partir de
él, aminoácidos, lípidos y otras moléculas
imprescindibles para el crecimiento y
multiplicación bacterianos.

27.  Los factores de crecimiento son compuestos
energéticos que, sin ser una fuente de energía
o de carbono, son necesarios para crecimiento
Bacteriano pero las bacterias no son capaces
de sintetizarlos. Los factores de crecimiento
están encajados básicamente en tres ampos: 1)
aminoácidos, 2) bases púricas y pirimídicas y
3) vitaminas.
 Si una bacteria no tiene la capacidad de sintetizar la alalina a
partir
de metabolitos esenciales, este aminoácido se convierte en un
factor de crecimiento para ella. En este sentidos las bacterias se
clasifican corno: protótrofas. cuando pueden sintetizar factores de
crecimiento y autótrofas, cuando son incapaces de hacerlo con
respecto aún determinado compuesto.

28.  Los factores estimulantes son sustancias que
no son indispensables para las bacterias, pero
pueden acelerar su multiplicación. Este tipo de
factores es de uso común en las
investigaciones científicas, La utilización
correcta de estos factores está condicionada
la clase de microorganismos y al tipo de
medio, entre otras.

29.  La transferencia de energía de una molécula a
otra, es una propiedad esencial para la vida,
donde cumple un papel muy importante el
nucleótido adenosintrifosfato o ATP. Este
nucleótido puede recibir energía de diferentes
reacciones catabólicas y transferirla a otras
moléculas dé baja energía.
 El ATP acumula energía y por eso se conoce como una
molécula almacenadora de energía, pero esto sucede
sólo temporalmente porque la molécula de ATP
únicamente existe durante un corto periodo de tiempo
antes de que su Último grupo fosfato se libere y su energía
se transfiera a otra molécula en alguna vía metabólica.