METABOLISMO Y GENÉTICA DE LAS BACTERIAS

 METABOLISMO BACTERIANO

Las necesidades mínimas para el crecimiento son una fuente de carbono y nitrógeno, una fuente de energía, agua y diversos iones.

Los elementos esenciales son los componentes de las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos (C, O ,H, N, S, P), iones importantes (K, Na, Mg, Ca, Cl)y componentes de las enzimas (Fe, Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu, Ni).

El hierro es tan importante que muchas bacterias secretan proteínas especiales (sideróforos) para concentrarlo a partir de soluciones diluidas.

ANAEROBIAS ESTRICTAS: Son bacterias que no pueden crecer en presencia de O2.

AEROBIAS ESTRICTAS:  Son bacterias que requieren la presencia de 82 para su metabolismo y crecimiento.

Las bacterias aerobias producen las enzimas superóxido dismutasa y catalasa, que pueden detoxificar el peróxido de hidrógeno y los radicales superóxido, que son los productos tóxicos del metabolismo aerobio.

ANAEROBIAS FACULTATIVAS: Son bacterias que pueden crecer tanto en presencia de O2 o en sus ausencia.

AUTÓTROFAS (LITÓTROFAS): Son bacterias que dependen de sustancias químicas inorgánicas y de una fuente de carbono (CO2) para producir energía.

HETERÓTROFAS (ORGANÓTROFAS): Son células de animales, bacterias que requieren fuentes de carbono orgánico.

Los cambios en la dieta, del agua o de la salud, los antibióticos y ciertos fármacos pueden modificar  el entorno e influir en el metabolismo y la composición de la flora bacteriana saprofita

METABOLISMO, ENERGÍA Y BIOSÍNTESIS:

CATABOLISMO: Es un proceso de degradación de sustratos y de su conversión en energía.

ANABOLISMO: Es la síntesis de los componentes celulares (paredes cellulares, proteínas, ácidos grasos y ácidos nucleicos)

El proceso metabólico comienza en el ambiente celular extremo con la hidrólisis de grandes macromoléculas por parte de enzimas específicas.

Las bacterias degradan las mucosas en pasos discretos y capturan la energía en forma de sustancias químicas y electroquímicas utilizables. 

Las bacterias producen energía a partir de glucosa a través de : fermentación, respiración anaerobia, respiración aerobia.

GLUCÓLISIS Y FERMENTACIÓN: Ocurre tanto en condiciones aerobias como anaerobias, el rendimiento  de esta vía es de dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa, 2 moléculas de NADH y 2 moléculas de piruvato. La fermentación se produce sin oxígeno y el ácido pirúvico es convertido en productos metabólicos finales en función de las especies bacterianas, en las levaduras, el metabolismo fermentativo ocasiona la conversión del piruvato en etanol y CO2. En la fermentación alcohólica es más frecuente la conversión de ácido pirúvico en ácido láctico en un solo paso, este proceso es responsable de la transformación de la leche en yogurt y del repollo en chucrut.

RESPIRACIÓN AEROBIA: En presencia de O2, el ácido pirúvico producido a partir de la glucólisis y el metabolismo de otros sustratos puede ser oxidado por completo hasta HC0 Y CO2 a través del llamado ciclo tricarboxílico (ATC).

Por cada molécula de piruvato de 2 moles de CO2, 3 moles de NADH, 1 mol de FADH2  y 1 moles de GPT. El ciclo del ATC permite al organismo generar una cantidad mucho mayor de energía por mol de glucosa, el ciclo del ATCVPOSEE LAS SIGUIENTES FUNCIONES:

_Es más eficiente, actúa como una ruta metabólica final para la oxidación de aminoácidos, ácidos grasos y carbohidratos y a la vez proporciona productos metabólicos intermedios claves y además es un ciclo anfibólico, es decir puede actuar en las funciones anabólicas y catabólicas de la célula.

RESPIRACIÓN ANAEROBIA: Los nitratos pueden convertirse en NH, sulfato molecular a HS, CO a metano, ion férrico a ion ferroso y fumarato a succinato, sin embargo se produce menos ATP (energía) por cada NADH.

LOS GENES BACTERIANOS Y SU EXPRESIÓN 

Las bacterias suelen tener solo una copia de sus cromosomas (son haploides)

Los genes estructurales relacionados con las proteínas (cistrones, que son genes codificadores, el cromosoma bacteriano contiene genes para ribosomas y la transferencia del ARN)

Los genes bacterianos se agrupan en operones o islotes de patogenicidad.

TRANSCRIPCIÓN: Se transcribe una molécula de ARNm la síntesis del ARNm ocurre por medio de una ARN-polimerasa dependiente del ADN, el proces comienza con un factor sigma que reconoce una secuencia específica de nucleótidos en el ADN (el promotor).

Los factores sigma se fijan a estos promotores con el objeto de proporcionar un punto de acoplamiento a la ARN-polimerasa.

_El ARN-polimerasa dependiente del ADN es inhibida por la rifampicina.

TRADUCCIÓN: El ARNm se convierte (se traduce) en una secuencia de aminoácidos, El proceso de síntesis de proteínas comienza con la fijación de la subunidad ribosómica 30S y un ARNt iniciador (fMet)al codón de iniciación metionina (AUG), la subunidad ribosómica 50S se fija al complejo para iniciar así la síntesis del ARNm

REPLICACIÓN: Se inicia en una secuencia específica del cromosomadenominada oriC, el proceso de replicación exige la participación de : helicasa (corta los puentes de hidrógeno), topoisomerasa (desenrolla el ADN, constituyen la diana de los antibióticos del grupo de las quinolonas), primasa (sintetiza los cebadores que inician el proceso), ADN polimerasas (sintetizan copias de ADN en presencia de una secuencia cebadora al añadir nucleótidos). El ADN nuevo se sintetiza de forma semiconservativa, bidireccionalmente.