presentacion final grupo 4 1
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Metabolismo de organismos a altas y bajas temperaturas; Autótrofos
quimio-sintéticos y bacteriorodopsina
Melvilí Cintrón, Rey Y. Pagan, Amanda Cardona, Wilfredo Ramos, Jaclyn De Jesús, Nilsa Rivera, Enid Vélez
Biol 4368Dr. Carlos Ríos
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AgendaMetabolismo de organismos
Altas temperaturas Bajas temperaturas Organismos
Autótrofos quimio-sintéticos Grupos Metabolismo
Bacteriorodopsina Estructura Función Aplicaciones
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Metabolismo a altas y bajas temperaturas Para cada bacteria existen unas temperaturas
cardinales de desarrollo Estas se dividen en tres grupos de acuerdo al
rango de temperatura en el que pueden desarrollarse: Psicrófilas:
▪ 20 a 30 ºC (óptimo:15ºC) Mesófilas:
▪ 10 a 45ºC (óptimo:30ºC) Termófilas:
▪ 25 a 80ºC (óptimo:55ºC)
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Tabla 8.5. Respuesta de crecimiento a distintas temperaturas
Clase Propiedades Ambiente típicoPsicrófilos Crecen de forma apreciable por
debajo de 5°C Psicrófilos estrictos No crecen a o por encima de 20°C Agua de mar fría
Psicrófilos facultativos Pueden crecer por encima de 20°C Suelo y agua
Mesófilos Crecen mejor a temperaturas moderadas, de unos 37°C
Animales
Termófilos Crecen por encima de 50°CTermófilos facultativos Pueden crecer por debajo de 37°C Suelo
Estenotermófilos No pueden crecer por debajo de 37°C
Abono
Termófilos extremos Crecen por encima de 80°C (algunos por encima de 100°C)
Fuentes termales
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¿Qué son organismos Psicrófilos?Organismos capaces de vivir a bajas
temperaturasSe pueden encontrar en:
Aguas de mar profundas Montañas y regiones polares Lagos congelados “Permafrost”
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Clasifiación de organismos Psicrófilos
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Metabolismo de organismos a bajas temperaturasEfectos del choque de frío (cold shock):
Disminución en la fluidez de la membrana Transporte activo Secreción de proteínas Afecta la estabilización de estructuras
secundarias de RNA y DNA Reduce la eficiencia del mRNA en
transcripción y traducción Doblamiento (Folding) más lento de proteínas
y ribosomas necesarios para la adaptación del frío
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Adaptaciones
Enzimas especiales hidrolosas
Proteínas “anti congelantes”Membrana más fluida, con más proteínas
asociadas a la misma y más ácidos grasos
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Organismos termófilicos
Termófilos- +45 °CTermófilos obligados- > 45° CTermófilos facultativos- 20-45 ° C, pero
puede crecer +45° CHipertermófilo- >80°C.
Ej. Pyrolobus fumarii (113°C)Muchos son arqueasVolcanes, aguas termales, geiser, etc.Produce carboxil esterasas y esterasas
termoresistentes Ej. Pyrobaculum calidifontis
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Metabolismo de termófilosOrganotrófico- utiliza compuestos
orgánicos como fuente de energía Ej. CO2
Litotrófico- utiliza compuestos o elementos inorgánicos como fuente de energía Ej. Fe+2, S0
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Enzimas termoestables
Catecol 2,3 dioxigenasa- microorganismos +55°C Bacillus stearothermophilus
Alfa y beta galactosidasa Thermus sp.
Xilanasa- +80°C, Thermotoga maritima
β-Galactosidasa
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Organismos extremos
Organismos
Extremos
Organismos
Extremos
Termofílicos
T. acuaticus
S. solfataricus
Methanopyrus
P. fumarii
A. pompejana
C. caldarium
P. vacuolata
H. globosa
C. nivalis
C. psychrerythraea
Psicrofílicos
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Imágenes de ambientes extremos
Fuente hidrotermal Yellowstone
Imágen electrónica de Thermus termophilus
Fumarla, Pirolobus fumarii
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Metabolismo en las plantas
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Plantas
Efecto del frío en las plantas Mucho frío = muerte
Ejemplos Coliflor Broccoli Lechuga
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Hongos Dentro de los organismos eukariotas, solo
algunas especies de hongos tienen la habilidad de desarrollarse a temperaturas extremas
Nombre del Hongo Temperatura óptima
Botrytis cinerea -1 y 0º C
Cladosporium herbarum -5º C
Sporotrichum carnis -7º C
Thamnidium elegans -7º C
Chaetomium thermophile 45-55º C
Myceliophthora thermophila
45-55º C
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Autótrofos quimio-sintéticosOrganismos que obtienen energía de la
oxidación de compuestos inorgánicos Absorben agua, dióxido de carbono,
compuestos nitrogenados simples del ambientes para sintetizar sustancias orgánicas complejas
Autótrofos: Bacterias de hidrógeno, nitrificantes, fijadoras
de nitrógeno, de sulfuro, hierro, metilótrofos, metanogénicas y fotótrofos
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Bacterias de hidrógeno y nitrificantesBacterias de hidrogeno
H2 energía y poder reductor para crecimiento y fijación de CO2
▪ 2H2 + CO2 (CH2O) + H2O▪ ADP es generada por hydrogenasa
H2+0.5O2+NAD+ H2O +NADH + H+
Bacterias nitrificantes Nitrosomas: oxidan amonia a nitrito
▪ 2NH3 + 3O2 2NO2-+ 2H+ + 2H2O Nitrobacter : oxidan nitrito a nitrato
▪ 2NO2- + O2 2NO3-
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Bacterias de sulfuro
Bacterias de sulfuro Thiorhodaceae : todos crecen en sulfato
elemental Muchas utilizan tiosulfato
Desulfovibrio y desulfotomaculum: bioenergéticas diferentes
Desulfovibrio PPi que se produce no se conserva la
energía de este para obtener ATP netoATP + SO42- APS + PPi (APS-sulfato de adenilil)PPi + H2O 2Pi
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Bacterias de sulfuro
Desulfotomaculum Usa PPi como fuente de energíaAcetato+ PPi acetil-P + PiAcetil-P + ADP acetato + ATPAPS + 2e- AMP + SO32-
Sulfolobus ambivalens puede vivir de manera anaerobia como quimio autótrofa utilizando CO2 como fuente de carbono, pero usa H2 para la reducción de sulfuro a H2S
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Bacterias de Hierro Ferrobacillus ferrooxidans y algunos del grupo
Thiobacillus (Gallionella, Leptothrix y Sphaerotilus) oxidan el ión ferroso al ion férrico para producir energía▪ Fe2+ + H+ + 0.25O2 Fe3+ + 0.5 H2O + 40 kcal
Ferrobacillus ferrooxidans: autótrofo obligado; incapaz de crecer sólo con el ion ferroso como única fuente de energía
Gallionella, Sphaerotilus y otros organismos oxidantes de hierro son facultativos y pueden crecer como heterótrofos y luego pueden regresar a crecer en hierro
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Bacteriorodopsina (BR)1971-Halobacterium salinariumTopología: 7 hélices
transmembranalesTransporta protones fuera de la
célulaConvierte la luz en energía (ATP)
Convierte la luz verde (500-650 nm, max 568 nm) a un gradiente de protones electroquímicos
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Bacteriorodopsina (BR)
Está envuelta en fototaxis mediante la generación de cambios potenciales en la membrana
Se encuentra en la membrana púrpuraColor moradoMayormente constituido por amino
ácidos hidrofóbicosAyuda a adaptación a ambientes
altamente salinos
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Bacteriorodopsina
CICLO CATALÍTICO 6 pasos: isomerización (I), transporte de
electrones (T), y cambio de accesibilidad (switch S).
Reacción primaria: foto-isomerización de retinol de trans a 13- cis
K590 se forma al intermediario L550 Primera translocación de protón: de L550
a M410 (EC) Primer cambio de accesibilidad
extracelular a citoplasmático: M410(EC) a M410(CP) Intermediarios se cambian a color
amarillo. Segunda transferencia : M410(EC) a
N560 Termo-isomerización de retinol de
13- cis a trans : N560 a O640 Segundo cambio de accesibilidad del
citoplasma a extracelular: O640 to BR
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Aplicaciones de BR Escritura electrónica Propiedades fotoeléctricas -fabricar
fotodetectores Ordenadores portátiles de funcionamiento con
luz (dos formas estables de la proteína, una morada y otra amarilla)
Se puede usar como elemento fotosensitivo en retinas artificiales
Chipcards
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