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Metabolismo microbiano


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  • 1 Tipos de metabolismo microbiano

  • 2 Metabolismo heterótrofo

  • 3 Fermentación

  • 4 Modos metabólicos especiales

    • 4.1 Metilotrofía

    • 4.2 Sintrofía

  • 5 Respiración anaerobia

    • 5.1 Desnitrificación

    • 5.2 Reducción del sulfato

    • 5.3 Acetogénesis

    • 5.4 Reducción del hierro férrico (Fe3+)

    • 5.5 Otros receptores terminales de electrones inorgánicos

    • 5.6 Receptores terminales de electrones orgánicos

  • 6 Quimiolitotrofía

    • 6.1 Oxidación del hidrógeno

    • 6.2 Oxidación del azufre

    • 6.3 Oxidación del hierro ferroso (Fe2+ )

    • 6.4 Nitrificación

    • 6.5 Anammox

  • 7 Fototrofía

  • 8 Fijación de nitrógeno

  • 9 Referencias
El metabolismo microbiano es el conjunto de procesos por los cuales un microorganismo obtiene la energía y los nutrientes (carbono, por ejemplo) que necesita para vivir y reproducirse. Los microorganismos utilizan numerosos tipos de estrategias metabólicas distintas y las especies pueden a menudo distinguirse en base a estas estrategias. Las características metabólicas específicas de un microorganismo constituyen el principal criterio para determinar su papel ecológico, su responsabilidad en los ciclos biogeoquímicos y su utilidad en los procesos industriales.

Tipos de metabolismo microbiano


Artículo principal: Clasificación nutricional básica

Los distintos tipos de metabolismo microbiano se pueden clasificar según tres criterios distintos:

1. La forma la que el organismo obtiene el carbono para la construcción de la masa célular:

2. La forma en la que organismo obtiene los equivalentes reductores para la conservación de energía o en las reacciones biosintéticas:

  • Litotrofo. Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos inorgánicos.

  • Organotrofo. Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos orgánicos.

3. La forma en la que el organismo obtiene la energía para vivir y crecer:

  • Quimiotrofo. La energía se obtiene de compuestos químicos externos.

  • Fototrofo. La energía se obtiene de la luz.

En la práctica, estos términos se combinan casi libremente. Los ejemplos típicos son como sigue:

  • Los quimiolitoautótrofos obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos y el carbono de la fijación del dióxido de carbono. Ejemplos: bacterias nitrificantes, bacterias oxidantes del azufre, bacterias oxidantes del hierro, bacterias oxidantes del hidrógeno.

  • Los fotolitoautótrofos obtienen energía de la luz y el carbono de la fijación del dióxido de carbono, usando compuestos inorgánicos como equivalentes reductores. Ejemplos: Cyanobacteria (agua como equivalente reductor), Chlorobiaceae, Chromaticaceae (sulfuro de hidrógeno), Chloroflexus (hidrógeno).

  • Los quimiolitoheterótrofos obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos, pero no pueden fijar el dióxido de carbono. Ejemplos: algunos Nitrobacter spp., Wolinella (con hidrógeno como equivalente reductor), algunas bacterias oxidantes del hidrógeno.

  • Los quimioorganoheterótrofos obtienen energía, carbono y equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos. Ejemplos: la mayoría de las bacterias, como Escherichia coli, Bacillus spp., Actinobacteria.

  • Los fotoorganotrofos obtienen energía de la luz y el carbono y los equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos. Algunas especies son terminantemente heterótrofas, pero muchas otras pueden también fijar el dióxido de carbono y son mixótrofas. Ejemplos: Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Rhodomicrobium, Rhodocyclus, Heliobacterium, Chloroflexus (alterna con fotolitoautotrofía con hidrógeno).

La clasificación nutricional de un organismo se realiza en base a tres criterios importantes: el origen del carbono, la fuente de energía y los donadores de electrones.

  • Donador de electrones. Se refiere a los compuestos donadores de electrones que se utilizarán en la biosíntesis (por ejemplo, en forma de NADH o NADPH). Un organismo se denomina organotrofo cuando utiliza compuestos orgánicos como fuente de electrones, mientras que se denomina litotrofo cuando utiliza compuestos inorgánicos. Los organismos organotrofos son a menudo también heterótrofos, y así usan compuestos orgánicos como fuente de electrones y de carbono al mismo tiempo. De forma similar, los organismos litotrofos son a menudo también autótrofos, con fuentes inorgánicas de electrones y dióxido de carbono como fuente inorgánica del carbono.

  • Fuente de energía. Se refiere al método empleado por el organismo para producir ATP, que se requiere para aprovisionar de combustible los caminos anabólicos de biosíntesis de los componentes de la célula. Un organismo es fotoautótrofo cuando utiliza luz como fuente de energía, mientras que es quimioautótrofo cuando obtiene la energía de reacciones con compuestos químicos.

La base del metabolismo energético de la mayoría de los organismos quimiotrofos es una reacción de oxidación-reducción en la cual los electrones se mueven desde un donador a un receptor de electrones. La energía se libera durante la reacción. Por lo tanto, los compuestos usados como donadores de electrones por los quimiotrofos deben ser reversibles en caminos oxidativos productores de energía y en caminos reductores biosintéticos. La gama de pares posibles de donadores y aceptadores de electrones para los quimiotrofos se limita a las reacciones que son lo bastante exoenergéticas para conservar bastante energía después de la transición de por lo menos un protón sobre una membrana (igual a -15 a -20 kJ/mol). En cambio, los fotoautótrofos pueden utilizar cualquier donador de electrones y pueden incluso catalizar reacciones altamente endoenergéticas (por ejemplo, la producción fotosintética de almidón a partir de agua y de CO2).

Debe notarse que lo términos respiración aerobia, respiración anaerobia y fermentación no se refieren a la clasificación nutricional básica, sino que simplemente reflejan el diferente uso de los posibles receptores de electrones en el metabolismo energético de los organismos quimiotrofos, tales como O2 (respiración aerobia), NO3-, SO42- o fumarato (respiración anaerobia), o los intermediarios metabólicos intrínsecos (fermentación). Puesto que todos los pasos de generación de ATP en la fermentación implican modificaciones de los intermediarios metabólicos en vez de una cadena de transporte de electrones es menudo denominada como fosforilación a nivel de substrato.
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