¡Descarga Microbiologia D y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
BLOC D:
Metabolisme: Es un conjunt de reaccions que tant inclou les reaccions de síntesi (catabolisme) o de destrucció (anabolisme), amb l’objectiu d’obtenir energia a partir de molècules. Hi participen una sèrie de substancies, la més coneguda l’ATP, però hi ha d’altres.
Hi ha dos mecanismes químics per obtenir ATP:
- Fosforilació a nivell de substrat: hi ha un substrat, que es fosforil·la i forma ATP.
- Fosforilació oxidativa o cadena de transport d’electrons: hi ha una substancia que allibera electrons, que van per una via lateral i en un seguit de oxidacions i reaccions, al final hi ha un acceptor d’electrons, que fa que es redueixi l’oxigen i s’alliberi ATP.
Totes aquestes reaccions metabòliques, també en els microorganismes, tenen lloc en les membranes. En els mitocondris i els cloroplasts en el cas d’eucariotes. En el cas de procariotes, no tenen una estructura determinada per realitzar aquest procés, però s’ha vist que hi ha zones on es veu que hi ha aquesta reactivitat, s’anomenen invaginacions.
La Font energètica dels microorganismes prové de un compost químic ja que són quimiòtrofs. Aquest compost patirà una sèrie de reaccions d’oxidació i de reducció. Això implica que hi haurà d’haver una sèrie de substancies dins la cèl·lula capaces de mantenir l’equilibri de les cèl·lules, i que poden oxidar-se i reduir-se de forma reversible. Aquests són els piridin-nucleòtids (NADH, FADH…)
Hi ha una sèrie de reaccions que la cèl·lula necessita per poder seguir viva. Poden produir ATP, poder reductor o metabòlics precursors en la biosíntesi. Precursors de totes les vies metabòliques.
En els microorganismes tenen tres tipus de mecanismes metabòlics generadors d’ATP: la Fermentació, la respiració i la Fotosíntesi. Hi ha mecanismes que podem trobar en un mateix microorganisme. A nivell de complexitat els ordenem, de més a menys senzills de la següent forma:
Fermentació:
És un mecanisme molt senzill. Els compostos orgànics serveixen tant de donadors com de acceptors d’electrons. Els productes i els substrat que es produeixen i s’utilitzen no tenen molta diferencia entre ells, això és perquè no s’utilitza massa energia per a produir-los.
El mecanisme químic de generació d’ATP és per fosforilació a nivell de substrat. Els principals substrats són els hidrats de carboni. Una característica important és que les fermentacions es produeixen en absència d’oxigen , en condicions anaerobiques sempre.
El procés es resumeix en que un substrat (hidrat de carboni) es redueix i produeix un compost orgànic oxidat, com el piruvat. Els electrons que van d’un compost a l’altre, queden en aqueta reacció, no passen a una via alternativa. El compost oxidat, es redueix i produeix ATP.
Tipus de fermentació:
Hi ha diferents tipus de fermentacions en les quals obtenim diferents productes:
- Fermentació alcohòlica (llevats i alguns bacteris): la majoria de microorganismes que produeixen fermentació alcohòlica són els que no toleren l’oxigen.
- Fermentació làctica: Un grup de bacteris anomenats bacteris làctics formen a partir de l’hidrat de carboni un (homofermentadors), o més d’un (heterofermentadors).
- Fermentació propiònica (propiobacteris), viuen en el rumen dels animals i toleren poc l’oxigen. A partir de hidrats de carboni, donen una sèrie de productes com àcid propiònic.
- Fermentació àcid-mixta: ..
- Fermentació butírica i butanolica ( clostridium sp .): donen com a productes majoritaris l’àcid butíric i etanol.
- Fermentació metànica: ...
Respiració:
Hi ha compostos donadors d’electrons majoritàriament orgànics tot i que també n’hi inorgànics i com a acceptors, trobem inorgànics principalment, tot i que també hi ha orgànics.
Comparat amb un procés de fermentació, en aquest cap si que hi ha una participació alta d’energia. A més, en aquest procés hi participen molts compostos variats que són capaços de oxidar-se i reduir-se de manera reversible. També és necessari un mecanisme final per aconseguir ATP a partir dels electrons, és a dir, un acceptor d’electrons. Aquest últim acceptor d’electrons fa que sigui un procés de fosforilació oxidativa. Segons l’últim acceptor d’electrons poden ser:
- Respiració aeròbica: l’últim acceptor d’electrons és l’oxigen.
- Respiració anaeròbica: l’últim acceptor d’electrons és una molècula orgànica o inorgànica diferent de l’oxigen. Els microorganismes que utilitzen aquest tipus de respiració utilitzen com a últim acceptor els nitrats i els sulfats. El procés de reducció d’aquest nitrat (reducció desassimilatoria dels nitrats), serà diferent (més o menys) segons l’espècie de microorganisme. Segons el producte al qual arribi el nitrat, podrem identificar de quina espècie és. En els sulfats passa el mateix, tot i que en aquest cas, casi sempre passa a sulfhídric.
- Fotofosforilació cíclica: la llum arriba recollida per els pigments i s’activa la clorofil·la desprenent electrons. Aquests passen a la cadena d’electrons i queden dins el mateix cicle preparats per a la pròxima fotoactivació.
- Els electrons en lloc d’anar a una cadena de transport i generar ATP, es dediquen i s’encarreguen de reduir els NAD i NADP. Es necessita per tant, un donador exogen de la cèl·lula que doni electrons, perquè puguin anar a la cadena de transport i generar ATP, igualment, els ATP que sobrin aniran a la clorofil·la com en el cas cíclic.
Segons els donador exògens d’electrons trobem:
- Fotosíntesi oxigènica: utilitzen l’aigua com a donador de electrons i per tant es despendrà oxigen. Es principalment dels vegetals però els cianobacteris també l’utilitzen
- Fotosíntesi anoxigènica: mal coneguda com a bacteriana i trobem donadors com SH2, S, H2... però mai formarà 02.
Creixement microbià:
Entenem per creixement l’augment ordenat de tots els components químics d’un organisme.
- creixement d’una cèl·lula: implica l’augment de pes i de mida, que dóna lloc a la divisió cel·lular.
- Creixement d’una població cel·lular: implica múltiples divisions cel·lulars que comporten un augment del numero de cèl·lules.
La multiplicació en un pluricel·lular augmenta la mida de l’individu i en el cas dels unicel·lulars augmenta el numero d’individus.
Divisió cel·lular en bacteris
La seva divisió és binaria i generalment és transversa. Donarà per tant dues cèl·lules filles iguals. Les fases d’aquest procés són:
- Replicació del DNA
- Divisió del DNA
- Formacio del septe transversal i separació de les dues cèl·lules filles
En la primera fase dèiem que es replica el DNA. Una cadena de DNA es trenca i la doble hèlix és desenrotlla per aquesta cadena. L’altre cadena serveix de coixinet per tal de que la forquilla de replicació es desplaci i es vagi sintetitzant les cadenes complementaries en direcció 5’-3’, l’extrem 5’ queda submergit a la membrana formant un nou mesosoma. El genòfor està unit a la membrana cel·lular en el replicador (coixinet). Es trenca una de les cadenes de DNA. L’extrem 5’ de la cadena trencada s’uneix a un nou punt de la membrana cel·lular.
En la fase de duplicació o divisió del DNA (sentit antihorari) el genòfor gira en sentit contrari a les agulles del rellotge cap el lloc d’unió. S’inicia la separació dels 2 llocs d’unió degut a la síntesi d’una nova porció de la membrana cel·lular.
Finalment, en la formació del septe transversal es produeix un creixement interior de la paret cel·lular, que es trenca i divideix la cèl•lula mare en dues cèl·lules filla.
Creixement d’una població:
El temps de generació d’una població és el temps que hi ha entre dues divisions cel·lulars. El temps que trigarà una població bacteriana en duplicar-se per això també es pot anomenar temps de duplicació. Aquest temps depèn de l’espècie ja que ve determinat genèticament tot i que es pot potenciar i “controlar” a traves de les condicions ambientals (per això, en optimes condicions, cosa que no existeix en la natura, serà més rapida).
Aquest creixement és de tipus exponencial:
Matemàticament:
N 0 nº inicial de cèl·lules de la població microbiana
1ª generació: N 1 2 x N 0
2ª generació: N 2 2 x N 1 = 2^2 x N 0
3ª generació: N 3 2 x N 2 = 2^3 x N 0
. ↓
N generació: Nn = 2 x 2n-1N 0 = 2n^ N 0
↓
Log N = log N 0 + n log 2
↓
K: constant de velocitat de creixement exponencial, específica de cada microorganisme. És el nombre de divisions cel·lulars o nombre de generacions (n) que es produeixen per unitat de temps (t).
El temps de generació és el temps necessari perquè la població és dupliqui:
Fase exponencial o logarítmica:
Hi ha un augment de la massa cel·lular i del nombre de cèl·lules. La velocitat de creixement depèn per factors ambientals però també per part de la genètica. Fem representacions semi logarítmiques i podem veure com va augmentant el nombre de cèl·lules. Hi ha un límit màxim de creixement determinat per la genètica; si no existís aquest límit, en dos dies podria formar-se una població equivalent a 4000 vegades el pes de la terra en 48 hores.
Fase estacionaria
Torna a ser un creixement zero principalment perquè s’han esgotat els nutrients essencials, acumulació de residus tòxics o disminució de les concentracions de oxigen (aeròbics). Hi ha bacteris, que poden tenir durant molt de temps aquesta fase ja que quan les condicions canvien cap a malament formen espores.
Fase de mort:
Depenent de la tècnica que fem servir per contar el nombre de cèl·lules no podrem determinar aquesta fase. Haurem de fer servir una tècnica de recompte de poblacions viables.
Canvis morfològics i fisiològics en el cicle de creixement de la població bacteriana:
És en la fase estacionari quan molts bacteris són capaços de produir metabòlits secundaris. Són una sèrie de compostos químicament molt diferents que sintetitzen molts cops a partir de metabòlics primaris. Són alliberats per els bacteris per evitar el cúmul i d’interiorització de substancies. Aquests metabòlits són importants ja que molts són de gran interès a nivell de clínica i industria (antibiòtic, toxines...).
MIRAR MESURA DEL CREIXEMENT I CULTIU DE L’ANNEX DE PRACTIQUES.
