Mecanismos de producción de energía

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Mecanismos de producción de energía

  1. 1. MECANISMOS DEPRODUCCIÓN DE ENERGÍA Sebastián Urueña Varón Julián Antonio López Microbiología Fundamental Ingeniería Agroindustrial
  2. 2. INTRODUCCIONLas moléculas de nutrientes, como todas lasmoléculas tienen energía almacenada en losenlaces que unen sus átomos. Cuando estaenergía está diseminada por toda la moléculaes mas difícil para la célula utilizarla. Sinembargo, varias reacciones de las rutascatabólicas concentran la energía que vasiendo liberada en los enlaces de altaenergía del ATP, que se utiliza como unadecuado transportador de energía.
  3. 3. INTRODUCCION• Oxido – Reducción• Mecanismos de generación de ATP• Clasificación de los microorganismos atendiendo a sus modelos de producción de energía
  4. 4. Oxido – Reducción- La oxidación es la separación de electrones (puesto que la mayoría de las oxidaciones biológicas conllevan la perdida de átomos de hidrogeno se denominan “reacciones de deshidrogenación”.- La reducción es una ganancia de electrones y es lo opuesto a la oxidación.
  5. 5. Oxido – Reducción• Cuando una sustancia se oxida los átomos de hidrogeno liberados no permanecen libres en la célula sino que son transferidos inmediatamente por coenzimas a otro compuesto. NIACINA Nicotinamida adenín dinucleótido (NAD+) Nicotinamida adenín dinucleótido fosfato (NADP+)
  6. 6. Oxido – Reducción• En las reacciones de óxido – reducción la oxidación es una reacción que normalmente libera energía. Las células toman nutrientes, algunos de los cuales les sirven de fuente de energía y los degradan desde formas altamente reducidas hasta compuestos fuertemente oxidados.• Los compuestos como la glucosa que tienen muchos átomos de hidrogeno están muy reducidos y contienen más energía potencial que los compuestos oxidados.
  7. 7. Generación de ATP: Tipos de Fosforilación• La energía que se libera en las reacciones de oxidación es atrapada dentro de la célula mediante la formación de ATP.Un grupo fosfato (P) se añade al ADP por mediación de energía paraformar ATP (el símbolo ~ representa un enlace de alta energía que puederomperse fácilmente para liberar energía util. El enlace de alta energía queune al tercer fosfato contiene la energía almacenada en esta reacción.
  8. 8. Generación de ATP: Tipos de Fosforilación• Fosforilación: Adición de un (P) a un compuesto químico.• Los organismos utilizan tres mecanismos de fosforilación para generar ATP a partir de ADP.- Fosforilación acoplada al sustrato- Fosforilación oxidativa*- Fotofosforilación**Implican el paso de electrones por los aceptores de una cadena de transporte de electrones.
  9. 9. Generación de ATP: Tipos de FosforilaciónFosforilación cíclica: Los electrones liberados por la clorofila vuelven a ella tras pasar por una cadena de transporte de electrones. El ATP se forma utilizando la energía liberada en el transporte de electrones.
  10. 10. Generación de ATP: Tipos de FosforilaciónFosforilación acíclica: Los electrones liberados por la clorofila son reemplazados por electrones procedentes del agua. Los electrones de la clorofila pasan a través de la cadena de transporte de electrones y son incorporados a la coenzima NADP para formar NADP+
  11. 11. Generación de ATP: MecanismoQuimioosmótico (Quimioósmosis)Fue propuesto primeramente por el biólogo británico Peter Mitchell en 1961.- Las sustancias difunden pasivamente a través de las membranas desde zonas de mayor a menor [ ] y que esta difusión libera energía.- El movimiento de sustancias en contra de un gradiente de [ ] requiere energía.- En ese transporte activo de iones o moléculas a través de las membranas biológicas la energía necesaria es facilitada normalmente por el ATP.- En la quimioósmosis la energía liberada cuando una sustancia* se mueve a favor de un gradiente es utilizada para sintetizar ATP. * La “sustancia” se refiere en este caso a los protones (H+)
  12. 12. Generación de ATP: MecanismoQuimioosmótico (Quimioósmosis)
  13. 13. Generación de ATP: MecanismoQuimioosmótico (Quimioósmosis)• Tanto las células procarióticas como las eucarióticas utilizan el mecanismo quimioosmótico para generar energía para la producción de ATP, tanto por fosforilación oxidativa como por fotofosforilación.• La membrana que contiene los transportadores de electrones y la ATPasa puede ser la membrana citoplasmática de las procariotas, la membrana interna de las mitocondrias en las eucariotas, o la membrana de los tilacoides en las cianobacterias y en los cloroplastos eucarióticos.
  14. 14. Modelos nutricionales de los organismos Fuente de principal Fuente de energía de carbono Autótrofos (Litótrofos) Fotótrofos Heterótrofos (Organotrofos) QuimiotrofosCombinando las fuentes de energía y de carbono llegamos a la clasificaciónnutricional de los organismos: “fotoautótrofos”, “fotoheterótrofos”,“quimioautótrofos” y “quimioheterótrofos”.
  15. 15. Modelos nutricionales de los organismos• Fotoautótrofos: Utilizan la luz como fuente de energía y el dióxido de carbono como fuente principal de carbono.• El proceso por el cual transforman CO2 y H2O en azúcares y oxígeno se llama fotosíntesis (conversión de energía luminosa en energía química) y son las moléculas de clorofila las que captan las luz.• Se transforma el CO2 atmosférico en compuestos de carbono más reducidos, en principio azúcares (fijación de carbono).• El mantenimiento de la vida sobre la Tierra depende de este reciclado del carbono así como de la producción de O2 (respiración aeróbica).
  16. 16. Modelos nutricionales de los organismos• La Fijación de carbono requiere gran cantidad de energía procedente del ATP y una fuente de electrones para llevar a cabo la reducción de CO2 hasta azúcares.• Tanto la producción de ATP como la liberación de electrones forman parte de una serie de reacciones movidas por la luz y llamadas en conjunto reacciones de fase luminosa.• Los electrones empleados para reducir el CO2 provienen del NADPH.
  17. 17. Modelos nutricionales de los organismos• En las reacciones de fase oscura* se utiliza la energía del ATP y los electrones del NADPH para incorporar CO2 a los azúcares.• Constituyen una ruta cíclica compleja llamada ciclo de Calvin-Benson, en la que se fija el CO2.* Reciben este nombre porque no requieren directamente luz para que tengan lugar.
  18. 18. Modelos nutricionales de los organismos Versiónfsdfsdfdsfdsfdsfsd simplificada delfsdfdfdsfdsfsdfsdf ciclo de Calvin-dsfdsfdsfdsfdfdsf Benson paradsfdsfsdfdsfdsfsdf fabricar unasdfsdfsdfsdfsdfsdf molécula de glucosa.El ciclo tiene que transcurrir tres veces, fijándose tresmoléculas de CO2 para obtener la síntesis neta de unamolécula de azúcar de tres carbonos llamadogliceraldehido-3-fosfato. Estas tres vueltas del ciclosuponen el consumo de nueve moléculas de ATP y seismoléculas de NADPH. Para fabricar una molécula deglucosa (un azúcar de 6 carbonos) hacen falta en total seisvueltas del ciclo y consumir 6 CO2, 18 ATP y 12 NADPH.
  19. 19. Modelos nutricionales de los organismos• Fotoheterótrofos: Utilizan la luz como fuente de energía pero no pueden convertir el dióxido de carbono en azúcares; en su lugar utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono.• Entre estos compuestos orgánicos se incluyen alcoholes, ácidos grasos, otros ácidos orgánicos e hidratos de carbono.• Son anoxigénicos.
  20. 20. Modelos nutricionales de los organismos• Quimioautótrofos: Utilizan compuestos inorgánicos como fuente de energía y dióxido de carbono como principal fuente de carbono. Las fuentes inorgánicas de energía para estos organismos incluyen:• Sulfuro de hidrógeno (SH2) para Beggiatoa• Azufre (S) para Thiobacillus• Amoniaco (NH3) para Nitrosomonas• Nitritos (NO2) para Nitrobacter• Hidrogeno gaseoso (H2) para Hydrogenomonas• Hierro (Fe²+) para Thiobacillus ferrooxidans→ La energía derivada de la oxidación de estos compuestos inoránicos se almacena finalmente en el ATP, que se produce inmediatamente fosforilación oxidativa.
  21. 21. Modelos nutricionales de los organismos• Quimioheterótrofos: Ambas fuentes, la de energía y la de carbono, suelen ser el mismo compuesto orgánico. Por tanto se clasifican atendiendo a su respectivo compuesto (fuente):- Los saprofitos; viven en materia orgánica muerta.- Los parásitos; obtienen nutrientes de un huésped vivo.• La mayoría de las bacterias y todos los hongos, protozoos y animales, son quimioheterótrofos.

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