Tema 7. Quimioorganotrofía Flashcards
1
Q
¿De dónde pueden obtener energía los organismos?
A
Luz o compuestos orgánicos.
2
Q
¿Cómo se conocen los organismos cuya fuente de energía es la captación de luz?
A
Fototrofos
3
Q
¿Cómo se conocen los organismos cuya fuente de energía es la oxidación de compuestos químicos?
A
Quimiotrofos
4
Q
¿Cómo se conocen los organismos cuya fuente de energía es la oxidación de compuestos inorgánicos?
A
Quimiolitotrofos
5
Q
¿Cómo se conocen los organismos cuya fuente de energía es la oxidación de compuestos orgánicos?
A
Quimioorganotrofos
6
Q
¿Cómo pueden obtener energía los organismos quimioorganotrofos?
A
Fermentación o respiración.
7
Q
¿Cuál es la diferencia entre la fermentación y la respiración?
A
El aceptor final de electrones: en la fermentación es endógeno y en la respiración es exógeno.
8
Q
¿Cuáles pueden ser los donadores de electrones?
A
Polisacáridos, lípidos (ác. grasos / glicerol) y proteínas (aa’s).
9
Q
¿Cuál es la etapa común en el catabolismo de azúcares para la fermentación y la respiración?
A
El paso de glucosa a piruvato, debido a la oxidación de la misma y varios procesos de oxidorreducción.
10
Q
¿Cómo se produce la ruta de Embden-Meyerhof?
A
Se produce la fosforilación de la glucosa a glucosa-6-fosfato. Una enzima la isomeriza a fructosa-6-fosfato y se fosforila de nuevo, hidrolizando ATP y dando lugar a la fructosa-1,6-difosfato. Esta mólecula se escinde a gliceraldehido-6-fosfato y dihidroacetona fosfato.
El gliceraldehido-6-fosfato sufre una oxidación y una fosforilación a nivel de sustrato, formándose ácido 1,3-difosfoglicérico. Pasa a ácido 2-fosfoglicérico. Esta pierde agua y forma ácido fosfoenolpirúvico, que pierde un grupo fosfato y se convierte en ácido pirúvico.
11
Q
¿Qué obtenemos de la ruta de Embden-Meyerhof?
A
Se forman 2 moléculas de ATP, 2 de NADH y 2 de piruvato.
12
Q
¿Qué le ocurre a la dihidroxiacetona en la glucólisis?
A
Se isomeriza a gliceraldehído 3-fosfato y sigue la misma ruta.
13
Q
¿Cómo ocurre la ruta de Entner-Doudoroff?
A
De glucosa se produce la fosforilación (con hidrólisis de ATP) para dar lugar a glucosa-6-fosfato. Esta se oxida a ácido 6-fosfoglucónico y NADPH. Este se deshidrata y se escinde en piruvato y gliceraldehído 6-fosfato, que sigue la misma ruta que en la glucólisis.
13
Q
¿Qué productos se obtiene de la ruta de Entner-Doudoroff?
A
1 ATP, 1 NADH, 1 NADPH
14
Q
¿Dónde ocurre la ruta de Entner-Doudoroff?
A
En procariotas
15
Q
¿Cómo ocurre la ruta de las pentosas-fosfato?
A
De glucosa pasa a glucosa 6-fosfato, que pasa a ácido 6-fosfoglucónico, que pierde dióxido de carbono y se convierte en ribulosa 6-fosfato.
16
Q
¿Qué se produce a partir de la ruta de las pentosas-fosfato?
A
2 NADPH y ATP.
17
Q
¿Por qué es importante la ruta de las pentosas-fosfato?
A
Porque podemos obtener ribosa (importante para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos), así como algunos aminoácidos.
18
Q
¿Qué es la fermentación?
A
Es la oxidación incompleta de un compuesto orgánico, que tiene como resultado final otro compuesto orgánico.
19
Q
¿Cómo se sintetiza el ATP en la fermentación?
A
Por fosforilación a nivel de sustrato.
20
Q
¿Qué ocurre en la fermentación de la glucosa?
A
Primero pasa de glucosa a piruvato (glucólisis) y reducción total de piruvato para dar lugar a un compuesto orgánico con un nivel de oxidación semejante a la de la glucosa o uno más oxidado y otro más reducido, así como al reciclaje de los cofactores.
21
Q
¿Cuál es el aceptor final de la fermentación?
A
Un compuesto orgánico
22
Q
En la fermentación es necesario mantener
A
un equilibrio redox entre los sustratos y los productos finales.
23
Q
¿Cuáles son los sustratos idóneos de la fermentación?
A
Sustratos que poseen niveles intermedios de oxidación.
24
¿Por qué no se genera energía en la segunda etapa de la fermentación?
Porque la prioridad es la recuperación del poder reductor para que se pueda producir la oxidación de glucosa a piruvato.
25
¿Qué ocurre en la fermentación láctica?
El piruvato se reduce a ácido láctico por acción de la enzima lactato deshidrogenasa. Así se oxida el NADH a NAD+, que será reutilizado en la primera fase de la fermentación.
26
¿En qué MO ocurre la fermentación láctica?
Streptococcus, Lactobacillus y Lactococcus.
27
¿Qué ocurre en la fermentación alcohólica?
El piruvato se descompone en CO2 y acetaldehído por la acción de la enzima piruvato descarboxilasa. Posteriormente el acetaldehído es reducido a etanol por el alcohol deshidrogenasa. Además se produce la oxidación del NADH a NAD+.
28
¿En qué MO ocurre la fermentación alcohólica?
Saccharomyces o Zymomonas.
29
¿Qué se obtiene de la fermentación heteroláctica?
Ácido láctico, acético y etanol.
30
¿Dónde ocurre la fermentación heteroláctica?
Leuconostoc
31
¿Qué se obtiene de la fermentación ácido mixta?
Etanol, fórmico, acético, láctico, succínico, Co2 y H2.
32
¿Dónde ocurre la fermentación ácido mixta?
Escherichia
33
¿Qué se obtiene de la fermentación butanodiólica?
2,3 butanodiol, etanol, fórmico, láctico, acético, succínico, CO2 y H2.
34
¿Dónde ocurre la fermentación butanodiólica?
Enterobacter
35
¿Qué se obtiene de la fermentación butírica?
Butírico, butanol, isopropanol, acetona, CO2 y H2
36
¿Dónde se produce la fermentación butírica?
Clostridium
37
¿Qué se obtiene de la fermentación propiónica?
Propiónico, acético, CO2
38
¿Dónde se produce la fermentación propiónica?
Propionibacterium
39
¿Cómo definió Pasteur la fermentación?
Como la consecuencia de la vida sin aire.
40
¿Cuáles son los organismos anaerobios estrictos?
Aquellos que solo llevan a cabo la fermentación para obtener ATP.
41
¿Cuáles son los organismos anaerobios facultativos?
- Con oxígeno: obtienen ATP por respiración.
- Sin oxígeno: obtienen ATP por fermentación.
42
¿Cuál es un anaerobio estricto?
Clostridium
43
¿Cuál es un anaerobio facultativo?
Levaduras
44
¿Cuáles son los anaerobios facultativos aerotolerantes?
Aquellos que pueden vivir en condiciones aerobias pero sólo obtienen ATP por fermentación ya que no sintetizan los componentes de la cadena respiratoria.
45
¿Cuál es un ejemplo de un organismo aerotolerante?
Bacterias de ácido láctico.
46
¿Cómo es la fermentación de algunos MO eucariotas?
Presentan unas estructuras conocidas como hidrogenosomas, mitocondrias degeneradas donde se lleva a cabo la fermentación. Del piruvato se descarboxila y pasa al acetil-CoA a acetato, generando ATP.
47
¿De qué carecen los MO eucarióticos?
Enzimas para llevar a cabo el ciclo de Krebs y los elementos de la cadena de transporte.
48
¿Cuáles son algunos ejemplos de MO eucarióticos que llevan a cabo la fermentación?
Protozoos flagelados (trichomonas), ciliados del rumen, del tracto intestinal de termitas y de lodos anóxicos.
49
¿Qué se libera en la fermentación de MO eucariotas?
CO2 y H2 que es empleado por bacterias metanogénicas que residen como simbiontes en el citoplasma de protozoos (sintrofía).
50
¿Cómo es la respiración aerobia?
Consiste en una oxidación neta del sustrato
51
¿Cómo es el aceptor final de la respiración aerobia?
Es de tipo exógeno, una molécula inorgánica.
52
¿Cómo se produce ATP?
Por fosforilación a nivel del sustrato y por transporte de electrones.
53
¿Cuáles son los sustratos idóneos de la respiración aerobia?
Sustratos menos oxidados que el CO2.
54
¿Qué se obtiene del conjunto de reacciones redox en la respiración aerobia?
3 NADH + H+
1 FADH2
1 GTP que se transporta en ATP
3 CO2
55
¿Cómo ocurre el ciclo de Krebs?
El piruvato se oxida y se produce la descarboxilación oxidativa para dar lugar a acetil-CoA, liberándose CO2. Se condensa el acetil-CoA con ácido oxalacético, formandose ácido cítrico. Pasa a ácido isocítrico y a alpha-cetoglutárico, de tal forma que se reduce NAD+ a NADH y se libera una molécula de CO2.
Posteriormente, se transforma en succinil CoA, cuando se descarboxila , se oxida y se le une CoA, de tal forma que se libera una molécula de CO2 y NADH.
Se vuelve a liberar el CoA, produciendo GTP, que dará lugar a ATP (fosforilación a nivel de sustrato), dando como resultado ácido succínico.
De este se pasa a fumárico, con la reducción de FAD a FADH2 y a málico. Finalmente, se oxida de málico a oxalacético, liberandose NADH.
56
¿Dónde se incluyen todos los cofactores liberados en el ciclo de Krebs?
En una cadena transportadora de electrones, situada en la membrana interna de la mitocondria. Aquí son oxidados y producen ATP por fosforilación oxidativa.
57
¿Cuántos ATP se producen de NADH+H?
3 ATP
58
¿Cuántos ATP se producen de FADH2?
2 ATP
59
¿Cuál es el balance energético de la fermentación?
Como es una oxidación parcial de la glucosa, con un aceptor final endógeno, se obtienen 2 ATP por glucosa.
60
¿Cuántos ATP se obtienen en la respiración aerobia?
Como se trata de una oxidación neta, con un aceptor exógeno, se obtienen 38 ATP por molécula de glucosa.
61
¿Cómo llega el poder reductor a la mitocondria en la respiración aerobia?
A través de la lanzadera aspartato-malato, lo cual no produce gasto de ATP.
En alguna ocasión puede ser transferido por la lanzadera glicerol 3-fosfato, que si consume ATP, formandose 36 ATP.
62
¿Cuál es el rendimiento de la fermentación láctica?
Teoricamente se liberan 46,84 kcal y se retienen 14,6 (energía 1 enlace ATP = 7,3 kcal). Rendimiento = 31%
63
¿Cuál es el rendimiento de una fermentación alcohólica?
Se liberan 57,07 kcal y se retienen 14,6 kcal. Rendimiento = 26%
64
¿Cuál es el rendimiento de la respiración aerobia?
Se liberan 688 kcal y se retienen 277,4 kcal. Rendimiento = 40%
65
¿Cuál es el efecto Pasteur?
Efecto inhibitorio que tiene la presencia de oxígeno molecular sobre el proceso fermentativo.
66
¿Qué ocurre cuando las levaduras crecen en medio aerobio?
Consumen menos cantidad de glucosa y llevan a cabo la respiración.
67
¿Qué ocurre cuando las levaduras crecen en medio anaerobio?
Consumen una mayor cantidad de glucosa y llevan a cabo la fermentación.
68
¿Quién modula el cambio de cantidad de glucosa consumida por la levadura?
La fosfofructoquinasa, una enzima de la glucólisis.
69
¿Cómo se regula la fosfofructoquinasa?
Alostéricamente, se estimula con ADP y se inhibe con ATP.
70
¿Cuál es el efecto Crabtree?
En presencia de oxígeno, coexisten la respiración aerobia y la fermentación, siempre y cuando la concentración de glucosa sobrepase un cierto umbral.
71
¿Cuál es el efecto Warburg?
Ocurre en las células tumorales. La glucólisis intensa coexiste con la respiración aerobia y la fermentación láctica, en presencia de alcohol.
72
¿De qué depende el efecto Crabtee?
Es una habilidad metabólica, que depende del tipo de levadura.
73
¿Qué ocurre en levaduras "Crabtree negativas"?
En presencia de oxígeno, el CO2 es el único producto final del metabolismo.
74
¿Cuáles son los ejemplos de levaduras "Crabtree negativas"?
Candida, Hansenula
75
¿Qué ocurre en las levaduras "Crabtree positivas"?
Son capaces de producir etanol en presencia de oxígeno y exceso de glucosa.
76
¿Cuáles son ejemplos de levaduras "Crabtree positivas"?
Saccharomyces, Schizosaccharomyces
77
¿Qué ocurre con las levaduras Crabtree en condiciones aeróbicas?
- Concentración de glucosa superior a 150 mg/L. Producen etanol y CO2.
- Concentración de glucosa inferior a 150 mg/L. Producen unicamente CO2.
78
¿Cuál es la explicación metabólica del efecto Crabtree?
En condiciones de exceso de sustrato, la glucólisis produce más piruvato del que la respiración puede procesar.
79
¿Cuál es la explicación ecológica del efecto Crabtree?
Fue una estrategia evolutiva que permite a las levaduras competir con otras comunidades microbianas en ambientes naturales ricos en azúcares.
80
¿Por qué las levaduras Crabtree positivas producen menos biomasa?
Emplean energía en la formación de etanol. Esta incompetencia la compensan consumiendo mucha glucosa, causando deprivación para otros organismos.
81
¿Cómo actúa el etanol?
Como agente antiséptico frente a otras especies. Además, cuando se acaba la glucosa el etanol acumulado se utiliza para obtener energía.
82
¿En qué circunstancias no se da la respiración aerobia?
- Entornos donde no existe suficiente O2 molecular que pueda actuar como aceptor de electrones.
- Carencia en las células de enzimas que minimicen los efectos dañinos de los radicales de O2 tóxicos que se generan en la respiración aerobia.
83
¿Cuál es la solución cuando no podemos llevar a cabo la respiración aerobia?
Emplear aceptores de electrones distintos del oxígeno.
84
¿Qué organismo llevan a cabo la respiración anaerobia?
Es un proceso restringido sobre todo para organismos procarióticos, de los dominios de Bacteria y Archaea.
85
¿Cómo serán las cadenas de transporte de los compuestos empleados?
Serán menores que las del oxígeno, ya que todos los compuestos que participan tienen potenciales de reducción menores que el O2 y la diferencia de potencial redox será menor entre el donador y el aceptor.
86
¿Cuál es la consecuencia de que las cadenas de transportadores en la respiración anaerobia son mas pequeñas?
Que el rendimiento energético de la respiración anaerobia es menor que la aerobia.
87
¿Qué enzima inicia la reducción desasimilatoria del nitrato?
La nitrato-reductasa, que es un enzima de membrana que contiene molibdeno y cuya síntesis es reprimida por el oxígeno molecular.
88
¿Cuál es el aceptor final de la respiración del nitrato?
NO3- (nitrito)
89
¿Cómo es el rendimiento energético de la respiración del nitrato?
Es menor que el de la respiración aerobia, ya que el potencial redox es menos electropositivo.
90
¿Dónde ocurre la respiración de nitrato?
Escherichia coli. Esta realiza la respiración aerobia en condiciones oxigénicas y reducción desasimilatoria del nitrógeno en condiciones anoxigénicas.
91
¿Cómo elige la Escherichia Coli una via u otra?
Por un circuito de quinonas que tienen distintas conexiones. Tienen una serie de etapas en común, pero divergen en un punto.
92
¿Cómo es la desnitrificación?
Es una reducción más intensa que mecanisticamente funciona de la misma manera, pero con una mayor cantidad de reductasas terminales, que terminan por la liberación de N2. Como el camino es más largo, se produce más energía.
93
¿Por qué es importante la desnitrificación en los ecosistemas?
Porque toman nitrógeno oxidado y lo reducen devolviéndolo en forma diatómica a la atmósfera. La acumulación de nitratos y nitritos sería desfavorable para la vida de no ser por ellos.
94
¿Dónde ocurre la desnitrificación?
En el espacio periplasmático de la célula.
95
¿Quién lleva a cabo la desnitrificación?
Paracoccus denitrificans, Pseudomonas stutzeri, Ralstonia eutropha.
96
¿Cómo es el mecanismo de economía celular?
Cuando un organismos es anaerobio facultativo, utilizan un mismo complejo sustrato oxido-reductasa (complejo SOR) para aceptar los electrones del NADH y las quinonas conducen los electrones a distintos complejos oxido-reductasa terminal (complejo ORT), especificos para anaerobiosis o aerobiosis.
97
¿Qué ocurre en condiciones aerobias en la economía celular?
El oxígeno reprime la síntesis de oxido-reductasa terminal (complejo ORT) especificamente de anaerobiosis para nitrato (nitrato reductasa), por lo cual la célula ahorra energía.
98
¿Qué ocurre en condiciones anaerobias en la economía celular?
Se mantiene la síntesis de la oxido-reductasa terminal (ORT) específica de aerobiosis, pero los electrones dirigidos al complejos ORT específico de anaerobiosis que reduce el nitrato como último aceptor
99
¿Qué ocurre en condiciones anaerobias en la economía celular?
Se mantiene la síntesis de la oxido-reductasa terminal (ORT) específica de aerobiosis, pero los electrones dirigidos al complejos ORT específico de anaerobiosis que reduce el nitrato como último aceptor.
100
¿Cómo es la reducción desamilatoria del sulfato?
El sulfato se reduce a ácido sulfhídrico. Como no puede reducirse directamente a sulfito, primero se tiene que activar consumiendo ATP y formando APS (adenosín fosfosulfato). En esta forma, el sulfato es reducido a sulfito, liberando AMP. Posteriomente, se reduce a sulfhídrico y se libera.
101
¿Quién lleva a acabo la reducción desasmilatoria de sulfato?
Desulfovibrio
102
¿Cómo es la respiración del Geobacter?
Realiza respiración anaerobia con transferencia de electrones extracelular a aceptores externos a través de "nanocables". Es lo que se conoce como respiración extracelular.
103
¿Cómo ocurre la deshalorrespiración?
Los compuestos orgánicos halogenados pueden actuar como aceptores, de tal forma que se produce la descloración reductora.
104
¿Quiénes llevan a cabo la deshalorrespiración?
Dehalococcoides o algunos compuestos tóxicos: tetracloroetileno, bifenilos policlorados (policlorobifenilos, PCBs).
105
¿Qué ocurre en los bifenilos policlorados (PCBs)
Durante la reducción, el átomo de cloro es retirado de la molécula como un anión cloruro y reemplazado por un hidrógeno, con adición de dos electrones.
La desclorinación disminuye la toxicidad, por lo que es un proceso de biorremediación de importancia industrial.
106
¿Cómo es la respiración aerobia en bacterias?
Una cadena de transporte de electrones con O2 como aceptor final, producen un bombeo de protones al espacio periplásmico. El gradiente de electrones generado es utilizado para obtener ATP a través de ATPasas, para el transporte de moléculas (simportadores y antiportadores) y el movimiento flagelar.
107
¿Cómo es la respiración anaerobia en bacterias?
Cadenas de transporte de electrones con aceptores terminales distintos del O2 producen un bombeo de protones al espacio periplásmico. El gradiente de protones generado es utilizado para obtener ATP, para el transporte de moléculas y el movimiento flagelar.
108
¿Cómo es la fermentación en bacterias?
El ATP se produce sin necesidad de cadenas de transporte de electrones (solo hay fosforilación a nivel de sustrato). El gradiente de protones, necesario para el transporte de moléculas y el movimiento, se genera gastando ATP para que la ATP sintasa expulse protones al espacio periplásmico.
109
¿Cómo ocurre el catabolismo de lípidos?
Los triglicéridos y fosfolípidos son atacados por lipasas y fosfolipasas, originando glicerol y ácidos grasos.
El glicerol entra en la glucólisis transformandose en dihidroxiacetona fosfato, que pasa a gliceraldehido 3-fosfato que sigue la ruta de Embden-Meyerhof para dar piruvato.
Los ácidos grasos entran en la beta-oxidación, donde sus cadenas son cortadas de dos carbonos en dos carbonos para dar acetil-CoA y dirigirse al ciclo de Krebs.
110
¿Cómo es el catabolismo de proteínas?
Son transformadas en aa's por proteasas.
Luego pierden el extremo amino, sufriendo una reacción de transaminación en la que el ácido alpha-cetoglutárico toma la amina y se transforma en ácido glutámico.
El aa que pierde la amina pasa a ser un cetoácido, que es incorporado en la degradación de piruvato en distintos puntos, dependiendo del esqueleto carbonado.
111
¿Cuál es el catabolismo especial de aa's?
Fermentación de Stickland.
112
¿Cómo es la fermentación de Stickland?
Sólo hay fermentación a nivel de sustrato. Se basa en utilizar parejas de aa's de forma que al oxidar uno se reduce el otro y se genere energía. Estas parejas están predeterminadas.
113
¿Dónde ocurre la fermentación de Stickland?
En bacterias en condiciones anaerobias estrictas, como Clostridium (tétanos).
