bacterias metilotrofas
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- 2 0 0 8Ta c n a - FACI ESBM
U N J BG
Bacterias metilotrofas son Bacterias metilotrofas son aquellas que usan compuestos aquellas que usan compuestos metilados pero no metanometilados pero no metano
Estos compuestos de un carbono son, entre otros : metanol, metilamina o formato.
No poseen sistemas complejos de membranas como los Metanótrofos.
Estas bacterias puede fabricar sus propios
compuestos orgánicosEmpleando como
fuente de carbono dichas pequeñas
moléculas, y además puede oxidarlas
para obtener energía metabólica.
No poseen sistemas complejos de Membranas como los Metanótrofos.
Obtienen su energía del metabolismo de compuestos de un carbono.
CHCH33OHOH HCHO
GHA3P (Rub-monoP)
AcetilCoA
(CH2O)n
bajo gasto energético
S u b s t r a t o s u s a d o s p o r la s b a c t e r ia s
m e t ilo t r ó f ic a s
Am o n io
E t i le n o
C lo r o m e t a n o
B r o m o m e t a n o
H id r o c a r b u r o s G r a n d e s
( , )e t a n o p r o p a n o
, 4M e t a n o C H
, M e t a n o l
M e t ila m in a
-, D i t r im e t ila m in a
Tr im e t ils u lf o n io
F o rm a t o
M o n o x id o d e c a r b o n o
E t e r D im e t i l
D im e t i l c a r b o n a t o
, S u s t r a t o s o x id a d o s p e r o n o u s a d o s p a r a s u m e t a b o lis m o
S u s t r a t o s u s a d o s p a r a d e s a r r o l lo
Durante la oxidacion de metano a CO2 Durante la oxidacion de metano a CO2 se produce HCHO, parte del cual no se produce HCHO, parte del cual no se oxida a CO2 si no se icormpora se oxida a CO2 si no se icormpora al material celular a traves de dos al material celular a traves de dos rutas : El ciclo de la Serina y el ciclo rutas : El ciclo de la Serina y el ciclo de la ribulosa monofosfatode la ribulosa monofosfato
Junto con el ciclo de calvin, estas dos Junto con el ciclo de calvin, estas dos rutas poseen una importancia rutas poseen una importancia excepcional en el equilibrio de los excepcional en el equilibrio de los compuestos monocarbonados en la compuestos monocarbonados en la biosfera que fijan el sustrato.biosfera que fijan el sustrato.
B io s in t e s is d e B io s in t e s is d e m a t e r ia l c e lu la r m a t e r ia l c e lu la r
Ejemplos de metilotrofos son las Ejemplos de metilotrofos son las bacterias Methylomonas y Methylobacter.bacterias Methylomonas y Methylobacter.
El rendimiento con los organismos que usan el ciclo ribulosa monofosfato es mayor, debido a que requieren menor energía, estos son los de tipo I
Es claro entonces que al momento de escoger una bacteria oxidante de metano, seria preferible un organismo que empleara esta vía de metabolismo.
C ic lo d e s e r in a o r ib u lo s a m o n o f o s f a t o C ic lo d e s e r in a o r ib u lo s a m o n o f o s f a t o
Consiste en la fijacion del CO2
HCHO y se lleva a cabo por los metilotrofos tipo II
El ciclo de la El ciclo de la Serina-glioxalato. Serina-glioxalato. SHT (serina SHT (serina hidroximetilasa); hidroximetilasa); AT (transaminasa); AT (transaminasa); R (reductasa; K R (reductasa; K (kinasa); M (kinasa); M (mutasa); E (mutasa); E (enolasa); PEPC (enolasa); PEPC (PEP (PEP carboxilasa) ; MDH carboxilasa) ; MDH (malato (malato deshidrogenasa); deshidrogenasa); S (malil-CoA S (malil-CoA Sintetasa); L Sintetasa); L (malil-CoA Liasa).(malil-CoA Liasa).
En algunos metilotrofos, la síntesis de material celular de la isocitrato liasa mediante una segunda vuelta del ciclo hasta oxalacetato
El succinato se asimila a material celular via OAA y PEP y el glioxalato se incorpora a la segunda ronda del ciclo serina o bien el succinato produce la segunda molécula de OAA y el glioxalato se icorpora al material celular via ciclo de la serina y 3-PGA.
Síntesis de material celular a partir de succinato
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Ejemplos de metilotrofos son las Ejemplos de metilotrofos son las bacterias Methylomonas y Methylobacter.bacterias Methylomonas y Methylobacter.
El rendimiento con los organismos que usan el ciclo ribulosa monofosfato es mayor, debido a que requieren menor energía, estos son los de tipo I
Es claro entonces que al momento de escoger una bacteria oxidante de metano, seria preferible un organismo que empleara esta vía de metabolismo.
Utiliza unicamente HCHO como fuente de carbono y por tanto no consume poder reductor si no solo 1 ATP.
ATP 3HCHO 3-PGALD ADP
FASESFASES La condensación del HCHO y la Ru-5P
La condensación del HCHO y la Ru-5P
Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o ruta de Entner-Doudoroff (RED)
Reordenamiento de azucares para generar la Ru-5P
Síntesis de F-6P a partir de HCHO. Enzimas: S (sintasa); IS (isomerasa).
La condensación del HCHO y la Ru-5P
FASESFASES Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o ruta de Entner-Doudoroff (RED)
La condensación del HCHO y la Ru-5P
Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o ruta de Entner-Doudoroff (RED)
Reordenamiento de azucares para generar la Ru-5P
Síntesis de C3. Enzimas: PFK (fosfofructokinasa); ALD (F1,6-BP aldolasa).
Reordenamiento de azucares para generar la Ru-5P
FASESFASES Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o ruta de Entner-Doudoroff (RED)
La condensación del HCHO y la Ru-5P
Ruptura de la F-6P mediante la F 1,6-BP aldolasa o ruta de Entner-Doudoroff (RED)
Reordenamiento de azucares para generar la Ru-5P
Ruta TAld (utiliza enzimas de ruta PP): 2 F-6P + PGALD Ru-5PRuta SDBPa(utiliza enzimas del CCB): F-6P + 2 PGALD + DHAP Ru-5P
Regeneracion de la Ru-5P. Enzimas: TAlD (transaldolasa); SDBPa (pseudobisfosfatasa); PP (enzimas dela ruta de las pentosas-P); CCB (enzimas del ciclo de calvin).
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Por su capacidad de utilizacion de Por su capacidad de utilizacion de sustrato monocarbonado:sustrato monocarbonado:
A) Metilotrofos obligados A) Metilotrofos obligados B) Metilotrofos Facultativos B) Metilotrofos Facultativos
Por sus características morfológico-Por sus características morfológico-bioquímicasbioquímicas
A) Metilotrofas de tipo IA) Metilotrofas de tipo I B) Metilotrofas de tipo IIB) Metilotrofas de tipo II
BACTERIAS METILOTROFASBACTERIAS METILOTROFAS
METILOTROFAS METILOTROFAS OBLIGADASOBLIGADAS
METILOTROFASMETILOTROFASFACULTATIVASFACULTATIVAS
Crecen con metanol Crecen con metanol o metilaminao metilamina
Crecen con Crecen con CH4 o CH3-OHCH4 o CH3-OH
Por su capacidad de utilizacion Por su capacidad de utilizacion de sustrato monocarbonadode sustrato monocarbonado
Por su capacidad de utilizacion de Por su capacidad de utilizacion de sustrato monocarbonadosustrato monocarbonado
A)A) Metilotrofos obligados :Metilotrofos obligados : Solo pueden crecer en compuestos Solo pueden crecer en compuestos
monocarbonados monocarbonados (I) Crecen con metanol o metilamina:(I) Crecen con metanol o metilamina:
Methylophylus y methylobacillus.Methylophylus y methylobacillus.
DPG =difosfatidilgglicerol; PG = fosfatidilglicerol; PE = fosfatidiletanolamina; GL = glucolipidos; V = resultado variable
(II) Crecen con CH4 o CH3-OH:(II) Crecen con CH4 o CH3-OH:
Methylomonas, methylocystis, Methylomonas, methylocystis, methylococcus, methylobacter y methylococcus, methylobacter y methylosinus.methylosinus.
Metilotrofos obligadosMetilotrofos obligados Metilotrofos obligadosMetilotrofos obligados
Por su capacidad de utilizacion de Por su capacidad de utilizacion de sustrato monocarbonadosustrato monocarbonado
B) Metilotrofos facultativos :B) Metilotrofos facultativos : Pueden crecer con compuestos Pueden crecer con compuestos
mono y multicarbonados:mono y multicarbonados:Varios generosVarios generoso BacillusBacilluso AcetobacterAcetobactero MethylobacteriumMethylobacteriumo NocardiaNocardia
Metilotrofos facultativos :Metilotrofos facultativos :
Características
Fijadores de nitrogeno (Xantobacter y algunosrizobiaceas)
Crecimiento autotrofo (Paracccus, nitrobacter, rhodopseudomonas y thiabacillus)
Presencia de bacterioclorofila(methylobacterium)
Metilotrofos facultativosMetilotrofos facultativos
Glutamato deshidrogenada
Metilotrofos facultativos Metilotrofos facultativos
Sistemas de asimilación del amoniaco
BACTERIAS METILOTROFASBACTERIAS METILOTROFAS
tipo Itipo Itipo IItipo II
tipo Xtipo X
Por sus características Por sus características morfológico-bioquímicasmorfológico-bioquímicas
A)A)Metilotrofas de tipo I : Metilotrofas de tipo I : Sistema membranoso Sistema membranoso
repartido por toda la repartido por toda la célula, ciclo de krebs célula, ciclo de krebs incompleto incompleto 6الالS RNA,-6S RNA,-asimilación del carbono asimilación del carbono vía ribulosa monofosfato.vía ribulosa monofosfato.
Por sus características morfológico-Por sus características morfológico-bioquímicasbioquímicas
B) Metilotrofas de tipo II :B) Metilotrofas de tipo II : Sistema membranoso Sistema membranoso
periferico, ciclo de krebs periferico, ciclo de krebs completo completo αα-16S RNA, -16S RNA, asimilacion del carbono vía asimilacion del carbono vía ciclo de la serinaciclo de la serina
Por sus características morfológico-Por sus características morfológico-bioquímicasbioquímicas
C) Metilotrofas de tipo X :C) Metilotrofas de tipo X :Son capaces de realizar Son capaces de realizar
crecimiento autotrofo crecimiento autotrofo sobre CO2 y que sobre CO2 y que incluyen al genero incluyen al genero methylococcus.methylococcus.
Por sus características morfológico-Por sus características morfológico-bioquímicasbioquímicas
MethylophylusMethylophylusSon bacilos gram (-) recto o ligeramente Son bacilos gram (-) recto o ligeramente curvos, que se encuentran aislados o en curvos, que se encuentran aislados o en parejas. parejas. Estos microorganismos crecen en zonas Estos microorganismos crecen en zonas lodosas en el fango de los rios y agua lodosas en el fango de los rios y agua estancada.estancada.
Methylophilus methylotrophusMethylophilus methylotrophus:: Especie de Especie de Methylophilus que es móvil por un sólo flagelo.Methylophilus que es móvil por un sólo flagelo. Además de crecer en Metanol como única Además de crecer en Metanol como única fuente de Carbono, el Crecimiento se produce fuente de Carbono, el Crecimiento se produce también con Glucosa.también con Glucosa.
MethylobacillusMethylobacillus
Son bacilos gram (-), Son bacilos gram (-), la mayoria son aerobicos la mayoria son aerobicos yy metilotropos obligados, metilotropos obligados, crecen en compuestoscrecen en compuestosde un átomo de Carbono de un átomo de Carbono que no sea el Metano.que no sea el Metano.
MetilocistysMetilocistys
Son bacterias capaces de obtener energia Son bacterias capaces de obtener energia de compuestos monocarbonados que son de compuestos monocarbonados que son oxidados a la forma de formaldehído y oxidados a la forma de formaldehído y asimilado por la ruta de la serina. Las celulas asimilado por la ruta de la serina. Las celulas contienen membranas internas paredes que contienen membranas internas paredes que estan dispuestas hacia la periferia.estan dispuestas hacia la periferia.
MethylosinusMethylosinus
Son bacilos Gram-negativosSon bacilos Gram-negativosque forman exospores y que forman exospores y estan dentro del grupo de los estan dentro del grupo de los metilotrofos obligados.metilotrofos obligados.
Methylomonas:Methylomonas:
Son bacilos estrictamente aeróbica. Son bacilos estrictamente aeróbica. Recto o curvo varillas, a veces ramificadasRecto o curvo varillas, a veces ramificadas0,5-1,0 x 1,0-4,0 um um de tamaño. 0,5-1,0 x 1,0-4,0 um um de tamaño. Las fases de descanso son de tipo Las fases de descanso son de tipo Azotobacter quistes. Azotobacter quistes. Mancha las células Gram negativas. Mancha las células Gram negativas. Casi todas las especies son móviles. Casi todas las especies son móviles. Capaces de fijación de nitrógeno. Capaces de fijación de nitrógeno. Membranas organizar en paquetes de Membranas organizar en paquetes de discos vesicular. discos vesicular. Catalasa positivos. Catalasa positivos. Oxidasa positiva Oxidasa positiva El porcentaje G + C oscila entre 50 a 54%. El porcentaje G + C oscila entre 50 a 54%. Las colonias son de color rosa o amarillo Las colonias son de color rosa o amarillo pigmentado. pigmentado. TCA ciclo incompleto.TCA ciclo incompleto.
MethylococcusMethylococcus
Son bacterias que obtienen el carbono y Son bacterias que obtienen el carbono y la energia a partir de compuestos la energia a partir de compuestos monocarbonados, tienen membranas monocarbonados, tienen membranas internas en forma de discos internas en forma de discos abultados perpendiculares a la pared abultados perpendiculares a la pared celular, asimila sus compuestos celular, asimila sus compuestos atraves de la via metabolica ribulosa atraves de la via metabolica ribulosa monofosfato.monofosfato.
Methylococcus capsulatusMethylococcus capsulatus Pichia pastorisPichia pastoris
MethylobacteriumMethylobacterium
Son bacterias que utilizan metanol y metilamina, asi como C2, C3 y C4
Compuestos para crecer, generalmente son de color rosa, utilizan el metanol que es emitido por los estomas de las plantas y se han mostrado para estimular la germinación de la semilla y el desarrollo de la planta, tal vez por la producción de fitohormonas.
11.- .- M. extorquensM. extorquens
2.- 2.- Methylobacterium Methylobacterium dichloromethanicum dichloromethanicum
3.- 3.- Methylobacterium aminovorans Methylobacterium aminovorans
11
22
33
Acetobacter es una bacteria que se es una bacteria que se caracterizapor convertir el caracterizapor convertir el alcohol en acido acetico en alcohol en acido acetico en presencia de aire.presencia de aire.
Acetobacter
Importancia
Tiene importancia comercial debido a que :
son usados en la producción de vinagre.convierten el vino en acido acético.
Acido acético
Vinagre
Vino
CH3-CH2OH + O2 --------> CH3-COOH
Acetobacter
Investigaciones
Ultimamente los cientificos aislaron acetobacter sp y crearon un medio propicio para que desarrollara sus cualidades en la producción de polímeros solubles.
Como resultado se obtuvo productos con nuevas estructuras y con diversas propiedades, como la celulosa bacteriana y el biopolímero sintetizado por esta bacteria ácido acética.
BBioconversión de algunos compuestos ioconversión de algunos compuestos inutilizables por otros organismosinutilizables por otros organismos,, en en productos con mayor valor económicoproductos con mayor valor económico y y menor implicación negativa en el menor implicación negativa en el ambiente ambiente etc.etc.
Una ventaja de la utilización de esta Una ventaja de la utilización de esta bacteria en los procesos biotecnológicos bacteria en los procesos biotecnológicos industriales se representa en el bajo costo industriales se representa en el bajo costo relativo de los substratos utilizados. relativo de los substratos utilizados.
Estos aspectos han provocado la Estos aspectos han provocado la intensificación de intensificación de los los estudios estudios acerca acerca de de la asimilación de compuestos de C1 por la asimilación de compuestos de C1 por estas bacterias.estas bacterias.
Methylobacterium son Methylobacterium son comunes en el suelo y en comunes en el suelo y en las superficies de las hojas las superficies de las hojas y otras partes de la planta. y otras partes de la planta. Cepas de micobacterium Cepas de micobacterium han sido localizados como han sido localizados como endosymbionts dentro de endosymbionts dentro de las células en las yemas las células en las yemas de pino escocés (Pinus de pino escocés (Pinus sylvestris). Una especie, sylvestris). Una especie, Methylobacterium Methylobacterium podarium, se piensa que podarium, se piensa que es parte natural de la es parte natural de la microflora pie humano. microflora pie humano. Methylobacterium incluso Methylobacterium incluso han sido encontradas vivas han sido encontradas vivas en el interior de la boca en el interior de la boca humana.humana.
En el caso de las En el caso de las acetobacter se han acetobacter se han observado que tienen observado que tienen relaciones simbionticas relaciones simbionticas con muchas plantas con muchas plantas (como la caña de (como la caña de azúcar y de plantas de azúcar y de plantas de café, así como en la café, así como en la fermentación de fermentación de vinagre) para asi vinagre) para asi promover el crecimiento promover el crecimiento de la planta, pero los de la planta, pero los mecanismos detrás de mecanismos detrás de esta relación todavía no esta relación todavía no se comprenden se comprenden plenamente.plenamente.
“No siempre las especies mas fuertes, ni las masinteligentes son las que sobreviven, sino aquellas que mejor responden a los cambios”.
Copyright © Copyright © ^^,^^, E. J. Derechos reservados E. J. Derechos reservadosLa información en estas diapositivas no pueden ser reproducidas, publicadas en La información en estas diapositivas no pueden ser reproducidas, publicadas en ninguna página web o sitio web sin la autorización del autor. ninguna página web o sitio web sin la autorización del autor. Aténgase a las consecuenciasAténgase a las consecuencias