UNIDAD 3. Nutrición microbiana

METABOLISMO MICROBIANO

n  3.1 Grupos nutricionales de los microorganismos.

n  3.2 Obtención de energía: reacciones red-ox, fosforilación oxidativa, fosforilación a nivel de sustrato y fotofosforilación.

n  3.3 Asimilación y uso del carbono.

Metabolismo Microbiano El metabolismo se refiere a la suma de reacciones bioquímicas requeridas para la generación de energía y el uso de la energía para sintetizar material celular a partir de moléculas del medio ambiente. El metabolismo se divide en: § Catabolismo. Reacciones de generación

de energía. § Anabolismo. Reacciones de síntesis que

requieren de energía. Las reacciones catabólicas producen energía como ATP, el cual es utilizado en las reacciones anabólicas para sintetizar el material celular a partir de nutrientes.

Metabolismo

Fuente de energía

Productos metabólicos

ATP

ADP

Catabolismo Generación de energía

Anabolismo Reacciones biosintéticas

Nutrientes

Precursores intracelulares

Intermediarios biosintéticos

Biopolímeros

Estructuras

CONSIDERACIONES INICIALES…

Enzimas

Catalizadores biológicos de naturaleza protéica. Reducen la energía de activación de una reacción química. Son específicos para un sustrato.

Sustrato

Enzima Complejo Enzima-Sustrato

Enzima

Productos

Grupo prostético

Son moléculas no proteicas (orgánicas o inorgánicas), que se encuentran unidos a la proteína y a diferencia de las coenzimas no se disocian después de que se cataliza la reacción. Ejemplo: el grupo prostético con núcleo de Fe de los citocromos.

Cofactores y coenzimas

+

Apoenzima (porción proteica)

Cofactor o coenzima

Holoenzima (toda la enzima)

Moléculas no proteicas que pueden ser orgánicas o inorgánicas, se unen a la enzima y dan afinidad al sustrato con la enzima para catalizar la reacción.

Cofactores Sustrato

Enzima

Cofactor

Algunas enzimas requieren cofactores:

§ Alcohol deshidrogenasa -Zn2+

§ Ureasa -Ni2+

§ Nitrogenasa -Mo § Purivato cinasa -K+ y Mg2+

Coenzimas

Sustrato oxidado

Enzima

Coenzima reducida

Sustrato reducido

Coenzima oxidada

Las coenzimas tienen una unión débil con la enzima.

§ Coenzimas de oxido-reducción: NAD+, NADP+, FAD, FMN.

§ Otras coenzimas: CoA, Vitaminas.

NAD+ ↔ NADH

Nicotinamida Adenina Di-nucleótido (NAD+), es la principal coenzima de óxido-reducción.

Enzimas Clase Tipo de reacción que

cataliza Ejemplos

Oxidorreductasa Oxido-reducción, ganancia o pérdida de electrones

Citocromo oxidasa. Lactato deshidrogenasa.

Transferasa Transferencia de grupos funcionales (amino, acetilo,

fosfato)

Acetato cinasa. Alanina desaminasa.

Hidrolasa Hidrólisis (adición de agua) Lipasa. Sucrasa.

Liasa Remoción de grupos de átomos sin hidrólisis.

Oxalato descarboxilasa. Isocitrato liasa.

Isomerasa Rearreglo de átomos dentro de una molécula.

Glucosa – fosfato isomerasa.

Alanina racemasa.

Ligasa Unión de dos moléculas (empleando energía

usualmente derivada del rompimiento de ATP.

Acetil Co A sintetasa Ligasa.

Actividad enzimática

E + S ↔ ES ↔ E + P Una enzima, por sí misma, no puede llevar a cabo una reacción, su función es modificar la velocidad de la reacción. La actividad enzimática es la cantidad de producto formado por unidad de tiempo.

L a a c t i v i d a d d e u n a enzima es modificada por factores que afectan a las proteínas, por ejemplo: la temperatura.

Modificación de la actividad enzimática § El pH, que al influir sobre las cargas

eléctricas, podrá alterar la estructura del centro activo y, por lo tanto, también influirá sobre la actividad enzimática.

§ La temperatura elevada desnaturaliza las moléculas proteicas por lo que los sitios activos se ven modificados.

§ La enzima se satura a cierta concentración del sustrato.

Actividad de la enzima

pH

Actividad de la enzima

Temperatura

Actividad de la enzima

Concentración del sustrato

Inhibidores enzimáticos

A) El sustrato se une a la enzima en el sitio activo.

B)  Un inhibidor competitivo se une a la enzima en el sitio activo, impidiendo la entrada y unión del sustrato.

C) Un inhibidor alostérico modifica la afinidad de la enzima por el sustrato, al unirse en un sitio distinto (sitio alostérico)al sitio activo.

Sustrato Sitio

activo

Efector alostérico

Sitio alostérico

Enzima

Enzima Inhibidor

competitivo

Sustrato 2

Enzima

Sustrato

Sustrato

A

B

C

Regulación de vías metabólicas

Sustrato

Enzima 1 Producto final

Enzima 2

Enzima 3

Enzima 4

Producto final

Intermediario 1

Intermediario 2

Intermediario 3

Inhibición por retro-

alimentación Regulación de una vía metabólica mediante inhibición enzimática por producto final.

Regulación de la expresión y síntesis de las enzimas

Nivel transcripcional

§ Procesos de inducción y

represión. § Atenuación y procesamiento

del ARNm. Nivel traduccional § Regulación de la síntesis de las

proteínas ribosómicas. §  Inhibición de la síntesis de

proteínas.

ATP

Compuesto de alta energía, se produce por:

§ Fosforilación a nivel de sustrato.

§ Fosforilación oxidativa (Cadena respiratoria).

§ Fotofosforilación.

Oxidación-reducción

Donador de electrones H2 → 2e- + 2H+

Aceptor de electrones ½O2 + 2e- → O2-

Formación de agua

2H+ + O2- → H2O

Reacción total H2 + ½O2 → H2O

Par redox oxidado/reducido

Reductores más fuertes

Oxidantes más fuertes

Reductores más fuertes

Oxidantes más fuertes

Microorganismos

Fuente de energía

Oxido-reducción Quimiótrofas

Luz Fotótrofas

Compuestos orgánicos Quimioheterótrofos Fuente de carbono

Compuestos orgánicos Quimioheterótrofos

CO2

Compuestos orgánicos Fotoheterótrofos

CO2 Fotoautótrofos

Compuestos inorgánicos Quimiolitótrofos

Compuestos Orgánicos Mixótrofos

CO2 Litoautótrofos

Fuente de carbono

Fuente de carbono

Clasificación

Quimioheterótrofos La célula oxida moléculas orgánicas para producir la energía (catabolismo) y luego usa esta energía para sintetizar el material celular (anabolismo). Todos los hongos y los protozoarios son heterótrofos, muchas bacterias, pero solo algunas aqueobacterias. El metabolismo heterotrófico conduce a dos procesos: fermentación y respiración.

Fosforilación a nivel de sustrato

Compuesto orgánico (reducido)

Intermediario A

Pi

ATP

Intermediario B

Intermediario C P

Intermediario D (oxidado)

ADP

NAD+ NADH

Producto final (reducido)

NADH NAD+

Acarreador electrónico

El sustrato orgánico (donador de e-) pasa por una ruta catabólica (ej., la glucólisis), uno de los intermediarios de esa ruta puede ser oxidado por una coenzima. El mismo intermediario u otro de la vía, experimenta una fosforilación, para dar la correspondiente forma acil-fosfato (enlace de alta energía, con una gran energía de hidrólisis). Este acil-fosfato dona su fosfato de alta energía al ADP, que pasa a ATP.

Metabolismo central

Glucosa ATP

Glucosa 6P

Fructosa 6P

NADPH Gluconato 6P

ATP Gluconato

ATP Fructosa 1,6bisP

Gliceraldehído P

Fosfoenolpiruvato

ATP, NADH

Piruvato

ATP

Acetil CoA NADPH, CO2

CO2, NADPH

Pentosas P

Pentosa

ATP

Entner Doudoroff

Glucólisis

Las vías del metabolismo central:

Glucólisis (Embden-Meyerhof-Parnas

EMP), de las Pentosas fosfato y Entner-

Doudoroff proveen de precursores

metabólicos para otras vías, son las vías para el metabolismo

de carbohidratos y ácidos carboxílicos.

Las tres vías convierten por diferentes rutas la glucosa en gliceraldehído-3-P, que es

oxidado por la misma reacción para formar piruvato.

Glucólisis La vía de la glucólisis (Embden-Meyerhof-Parnas, EMP), se encuentra en todos los eucariontes y en muchas especies de bacterias. En la primera etapa hay gasto de 2 moléculas de ATP por molécula de glucosa. En la segunda parte se forman 4 moléculas de ATP por fosforilación a nivel de sustrato y 2 de NADH.

Ciclo de las pentosas fosfato

Importancia:

Produce los precursores de la ribosa, desoxirribosa de los ácidos nucleicos y provee de eritrosa-fosfato como precursor de aminoácidos aromáticos.

En está vía se produce NADPH, importante fuente de electrones de la biosíntesis y varias de sus reacciones las comparte con el ciclo de Calvin.

Vía Entner-Doudoroff

Muchos tipos de bacterias no poseen la enzima fosfofructocinasa-1 (PFK1) y no pueden convertir la glucosa-6P a Fructosa-1,6-bisfosfato. Una vía alterna es Entner-Doudoroff, en la cual la glucosa- 6-P es convertida a piruvato y Gliceraldehído-3-fosfato por la deshidratación poco usual del 6-fosfogluconato para formar 2-ceto-3-desoxi-6-fosfogluconato (KDPG).

§ Se realiza en condiciones anaeróbicas.

§ Emplea como aceptor de electrones a una molécula orgánica.

§ Utiliza el NADH producido en la glucólisis.

§ Se conserva la energía de la fosforilación a nivel de sustrato (FNS).

Acido oxaloacético

Ácido pirúvico +2H Acido láctico Acido α-acetoláctico

Streptococcus Lactobacillus Staphylococcus

+ ácido pirúvico

-CO2

-CO2

Acetoina

+2H

Klebsiella Enterobacter Bacillus

2,3-butanediol

+CO2

ATP

ADP

+2H Acido málico

Acido succinico

Acido propionico

-H2O +2H

-CO2

Bifidobacterium Propionibacterium

Ácido fórmico Acetil-S-CoA

CO2

H2

Shigella

CO2

H2

E. coli Salmonella

Clostridium

Acetona

+2H

Isopropanol

Acetoacetil-S-CoA

-CoA-SH

Acido Acético

+4H -CoA-SH

Etanol

+Acetil S-CoA -CoA-SH

+4H

-CoA-SH -CO2

Butanol

Butiril-S-CoA

Ácido Butirico

-CoA-SH +4H

Fermentación

n Tarea para su cuaderno: n Escribir la reacción de la fermentación

alcohólica a partir del piruvato. ¨ Enzimas, ¨ Intermediarios, ¨ ¿Quién es el donador de electrones y quién el

aceptor?

Etanol

Malta → Ceveza (Saccharomyces cerevisiae)

Frutas → Vino (Saccharomyces ellipsoideus)

Desechos de la agricultura → combustible (S. cerevisiae)

Fermentaciones tradicionales indígenas de México Las fermentaciones tradicionales indígenas de México más conocidas son: pozol, tesgüino, tejuino, tepache, tibicos, pulque, tuba, colonche, entre otras.

Tepache

Pulque

Pozol

Tejuino

Colonche

Acido acético Etanol → Acido acético (Acetobacter aceti)

Madre de vinagre: consorcio formado por una levadura y una bacteria.

Acido láctico

Leche → Yogurt y queso (Lactobacillus, Streptococcus)

Granos → Pan de centeno (Lactobacillus bulgaricus)

Col → Chucrut o Sauerkraut (Lactobacillus plantarum)

Carne → Salchichas (Pediococcus)

Otras fermentaciones § Ácido propiónico y CO2.

Leche → Queso suizo (Propionibacterium freudenreichii)

§ Acetona y butanol (Clostridium acetobutylicum)

§ Glicerol (Saccharomyces cerevisiae)

§ Melazas → Ácido cítrico (Aspergillus niger)

§ Ácido acético → Metano (Methanosarcina)

§ Sorbitol → Ácido ascórbico (Acetobacter)

¿Por qué no le añadimos ATP a los medios de cultivo?

http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a2383?lang=es&region=MX

Metabolismo Quimiorganótrofo

Ciclo del ácido cítrico Ciclo de los ácidos

tricarboxílicos (TCA) ó Ciclo de Krebs (CK).

El acetil-CoA se forma a partir del

piruvato por la piruvato

deshidrogenasa y es oxidado a CO2 en el

CK.

Por Acetil-CoA se forman 3 moléculas

de NADH, una de FADH2, además de un

ATP por FNS.

PIRUVATO

Fosforilación oxidativa. Respiraciones.

Respiración es la obtención de energía por ox idac ión de sus t ra tos reduc idos (orgánicos en quimiorganótrofas, e inorgánicos en quimiolitótrofas). Las coenzimas reducidas (como el NADH) transfieren los electrones a un aceptor final oxidado, no directamente (como en la fermentación), sino a través de una cadena transportadora de electrones al final de la cual existe un aceptor exógeno oxidado, que se reduce. § Respiración aerobia: el aceptor final es el

O2. § Respiración anaerobia: el aceptor final es

distinto del O2 (nitrato, sulfato, etc.).

NADH

e-

e-

H+

H+

H+ ADP + Pi

Respiración aerobia O2 H2O

ATP

Respiración anaerobia NO3

- NO2-

Transporte de electrones La transferencia de electrones se da en la dirección de mayor potencial redox

positivo, con la liberación de energía libre. La energía libre se va a traducir en

un potencial electroquímico de protones, cuya disipación a través de ATP-asas de

membrana origina ATP, conociéndose este proceso como fosforilación

oxidativa.

Transportadores de electrones Proteínas

§ NADH deshidrogenasas. Transfieren los e- y los H+.

§ Flavoproteínas. Transfieren los e- y los H+.

§ Proteínas de hierro y azufre. Acarreador de electrones.

§ Citocromos. Acarreador de electrones.

No proteínas

§ Quinonas. Transfieren los e- y los H+.

ATPasa La ATP s intasa es una proteína con una de sus fracciones embebida en la membrana y la otra en la cara citoplasmática:

§ Complejo catalítico F1 (subunidades α3β3γεδ), responsable de la interconversión de ADP+ Pi y ATP.

§ Complejo F0 (subunidades ab2c12), responsable de la transferencia de protones a través de la membrana.

Formación de ATP

El movimiento de protones a través de F0 dirige la rotación de las proteínas c, la energía es transmitida a F1 por la rotación de las subunidades γδε, esto causa un cambio conformacional en β que permite la formación de ATP en cada subunidad. De igual modo la ATPasa es reversible generando fuerza protón motriz.

http://youtu.be/XI8m6o0gXDY

Respiración aerobia

Fp NADH + H+ 2 H+

Fe-S

Q 2 H+

Cyt b556 Cyt b562

2 H+

Cyt o 2 H+

3 H+ + ½O2

H2O

H+ H+ ADP + Pi

ATP ATPasa

Fuera Citoplasma

2e-

2e-

En eucariontes, la FOSFOX se lleva a cabo en las mitocondrias

Respiración anaerobia Fp NADH + H+ 2 H+

Fe-S

Q 2 H+

Cyt b556 2 H+

NO3- + 2 H+

H+ H+ ADP + Pi

ATP ATPasa

Fuera Citoplasma

2e-

2e-

NO2- + H2O

Nitrato reductasa

Metabolismo Quimiolitótrofo

Quimiolitótrofos Microorganismos que usan compuestos inorgánicos como fuente de energía, la mayoría son aerobios y producen la energía removiendo los electrones de un sustrato y produciendo ATP por fosforilación oxidativa, algunos son litótrofos facultativos y pueden emplear los compuestos orgánicos como fuente de energía.

Muchos de los litótrofos son autótrofos (litoautótrofos), algunos utilizan el CO2 como única fuente de carbono, como las bacterias metanogénicas, las nitrificantes y algunas otras.

Quimiolitótrofos

*El proceso de nitrificación requiere de un consorcio de bacterias para convertir el NH3 a NO3. 

Grupo Fuente de

energía (reducido)

Producto final

(oxidado) Organismo

Bacterias del hidrógeno H2 H2O

Alcaligenes, Pseudomonas

Bacterias del nitrógeno* NH3 NO2

- Nitrosomonas

Bacterias del nitrógeno* NO2

- NO3- Nitrobacter

Bacterias del azufre H2S o Sº SO4

= Thiobacillus, Sulfolobus

Bacterias del hierro Fe 2+ Fe3+ Gallionella,

Thiobacillus

Microorganismos Quimiolitótrofos Reacción de oxidación Tipo de quimiolitótrofo

H2 + ½O2 → H2O Bacterias del hidrógeno

HS- + H+ + ½O2 → Sº + H2O Bacterias del azufre

Sº + 1½O2 + H2O → SO42- + 2 H+ Bacterias del azufre

NH4+ + 1½O2 → NO2

- + 2 H+ + H2O Bacterias nitrosantes

NO2- + ½O2 → NO3

- Bacterias nitrificantes

Fe2+ + H+ + 1¼O2 → Fe3+ + ½H2O Bacterias del hierro

Oxidación del hidrógeno H2 + ½O2 → H2O

§ La reacción la cataliza la enzima

Hidrogenasa (cofactor Ni2+).

§ Pueden contener 2 hidrogenasas, una unida a la membrana y otra citoplasmática.

§ Bacterias del hidrógeno autótrofas (Ciclo de Calvin en su mayoría)

6H2 + 2O2 + CO2 → (CH2O) + 5H2O

Oxidación del azufre

§ La vía de la sulfito oxidasa es la más común en la oxidación de compuestos de sulfito.

§ La adenosina fosfosulfato reductasa (APS) la emplean pocos microorganismos que oxidan el sulfito.

§ Los electrones liberados entran a nivel del citocromo C, para formar ATP.

§ El NADH es producido por un flujo reverso de electrones para producir NADH necesario para la fijación del CO2 en el ciclo de Calvin.

Bacterias del nitrógeno § Nitrificación (paso 1). Oxidan el amonio a nitritos.

NH4+ + 1½O2 → NO2

- + 2 H+ + H2O

§ Fijan CO2 por el ciclo de Calvin.

§ Amonia Monooxigenasa (AMO). Proteína transmembranal

§ Hidroxilamina oxidoreductasa (HAO). Proteína periplásmica

Bacterias del nitrógeno § Nitrificación (paso 2). Oxidan los nitritos a nitratos.

NH4+ + 1½O2 → NO2

- + 2 H+ + H2O NO2

- + ½O2 → NO3-

§ Nitrito Oxidorreductasa (NOR). Proteína transmembranal.

§ Las bacterias nitrificantes emplean el ciclo de Calvin para fijar el CO2 y las oxidantes de nitrito pueden crecer heterotróficamente con glucosa y otros compuestos orgánicos.

Oxidación del Hierro

Fe2+ + H+ + 1¼O2 → Fe3+ + ½H2O § Rusticianina. Proteína periplásmica que contiene Cobre.

§ Los electrones liberados entran a nivel del citocromo C, para formar ATP.

§ El NADH es producido por un flujo reverso de electrones para producir NADH necesario para la fijación del CO2 en el ciclo de Calvin.

Autótrofos Organismos que utilizan el CO2 como fuente de carbono. El CO2 puede ser incorporado por diversas vías:

§ Ciclo de Krebs reverso. Bacterias verdes del azufre (Chlorobium) § Vía del Hidroxipropionato. Bacterias verdes (Chloroflexus) § Vía Acetil CoA reductiva. Bacterias acetogénicas (Clostridium

thermoaceticum, Acetobacterium woodii), metanogénicas (Methanobacterium thermoautotrophicum) y autótrofas sulfato reductoras (Defulfobacterium autotrophicum)

§ Ciclo de Calvin. Bacterias púrpura, cianobacterias, algas, plantas verdes, muchas bacterias quimiolitótrofas y algunas arqueobacterias halófilas e hipertermófilas. La fijación es realizada por la enzima Ribulosa bisfosfato carboxilasa (RubisCO) que forma acúmulos llamado carboxisomas. Carboxisomas en

Prochlorococcus marinus

Ciclo de Calvin-Benson

Consta de tres fases:

§ Fijación por la enzima Rubisco.

§ Reducción a Gliceraldehído 3-fosfato (formación de compuestos orgánicos).

§ Regeneración de Ribulosa bisfosfato, sustrato para la fijación.

Metabolismo Fotótrofo

Fotosíntesis Es la conversión de energía luminosa en energía química que puede ser usada para la formación de material celular a partir de CO2. Es un metabolismo separado en dos componentes metabólicos: § Catabólico (fase luminosa), la

energía solar es transformada en energía química.

§ Anabólico (fase oscura), involucra la fijación de CO2 como fuente de carbono para el crecimiento celular.

Fotótrofos Los organismos fotótrofos convierten la energía luminosa en energía química para formar ATP.

§  Fotosíntesis oxigénica. Cianobacterias, algas y plantas §  Fotosíntesis anoxigénica. Bacterias púrpura, verdes y

heliobacterias. §  Fotofosforilación no fotosíntetica (mediada por el pigmento

bacteriorodopsina). Halobacterias (arquea halofílica)

Chloroflexus (bacteria verde no del azufre, Chloroflexaceae), Rhodospirillum (bacteria púrpura, Rhodospirillaceae), Chlorobium (bacteria verde del azufre, Chlorobiaceae), Heliobacterium (Gram-positiva, Heliobacteriaceae), y Nostoc (cianobacteria, Nostocaceae).

Fotótrofos oxigénicos

Tipo Pigmentos Donador de electrones

Fuente de carbono

Cianobacterias Chl a, ficobilinas H2O CO2

Prochloron Chl a, Chl b H2O CO2

Chlorothrix Chl a, Chl b H2O CO2

Prochlorothrix Chl a, Chl b H2O CO2

Fotótrofos anoxigénicos Tipo Pigmentos Donador de

electrones Fuente de carbono

Púrpuras del azufre Bchl a o Bchl b H2S, Sº, S2O32-, H2,

compuestos orgánicos

CO2, compuestos

orgánicos

Púrpuras no del azufre

Bchl a o Bchl b H2, compuestos orgánicos y algunos H2S

CO2, compuestos

orgánicos

Púrpuras del azufre: Chromatium vinosum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea

Púrpuras no del azufre: Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii

Fotótrofos anoxigénicos Tipo Pigmentos Donador de

electrones Fuente de carbono

Verdes del azufre Bchl a y c, d, o e H2S, Sº, S2O32-, H2 CO2, compuestos

orgánicos

Verdes no del azufre

Bchl a y c, o d

H2S, H2, compuestos

orgánicos

CO2, compuestos orgánicos

Heliobacteria Bchl g Compuestos orgánicos

Compuestos orgánicos

Verdes del azufre: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme

Verdes no del azufre: Chloroflexus y Chloronema

Heliobacterium modesticaldum

Captación de energía en fotótrofos: fotofosforilación

Los organismos fotosintéticos autótrofos usan energía de la luz para fijar CO2 hasta material celular:

2 H2A + CO2 à [CH2O] + H2O + 2 A

En cianobacterias, algas y plantas, H2A es H2O, que al oxidarse à O2 (fotosíntesis oxigénica). En bacterias fotosintéticas anoxigénicas (verdes y purpúreas), H2A es H2, S2-, S2O3

-, etc. (fotosíntesis anoxigénica)

Energía y poder reductor en fotótrofos oxigénicos

Energía y poder reductor en fotótrofos anoxigénicos

MEMBRANAS FOTOSINTÉTICAS.

§  Eucariontes: Cloroplastos, tilacoides

§  Procariontes: no hay cloroplastos, pero:

§  invaginaciones de membrana citoplásmica, vesículas (cromatóforos), lamelas: bacterias púrpura (rojas)

§  Membrana citoplásmica “per se” : Heliobacterias.

§  Clorosomas (estructuras elipsoidales bajo la membrana celular) en bacterias verdes.

§  Membranas de tilacoides en cianobacterias.

Cromatóforos en R. rubrum

Ficobilisomas

Pigmentos de la fotosíntesis § Clorofila (fotosíntesis oxigénica) § Bacterioclorofila (fotosíntesis anoxigénica)

Pigmentos de la fotosíntesis En cianobacterias, la ficoeritrobilina y la ficocianobilina como pigmentos capturadores de la luz.  Las ficobilinas están unidas covalentemente a proteínas de unión específicas, formando las ficobiliproteínas, que se asocian en complejos ordenados llamados ficobilisomas.  Estas son las principales estructuras de captación de luz en los microorganismos.  En estos ensamblajes los pigmentos de ficobilina se unen a proteínas específicas que forman pigmentos llamados ficoeritrina (PE), ficocianina (PC) y aloficocianina (AP).  La energía de los fotones absorbidos por PE o PC es transmitida por AP a la clorofila a del centro de reacción mediante un proceso conocido como transferencia de excitones.

Pigmentos de la fotosíntesis

Pigmentos accesorios.  Carotenoides: carotenos y xantofilas.

http://daac.gsfc.nasa.gov/oceancolor/scifocus/oceanColor/oceanblue.shtml

http://www.jamstec.go.jp/jamstec-e/IFREE/ifree4/research.html

Fotofosforilación acíclica

Ocurre en la fotosíntesis oxigénica. El donador de electrones es el agua y el aceptor final es una coenzima oxidada. Hay producción de oxígeno.

Fotofosforilación cíclica

Ocurre en la fotosíntesis anoxigénica. Los donadores de electrones son principalmente: H2S, Sº, S2O3

2-. Los electrones son devueltos a la bacterioclorofi la por medio de transportadores (cadena reversa).

Las Halobacterias

•  Son arqueobacterias que se desarrollan en concentraciones salinas extremas •  Aerobios facultativos •  Pigmento: Retinal (color púrpura) actúa parecido a las clorofilas. •  Complejo Retinal-Proteínas de membrana:

bacteriorrodopsina •  Genera electrones que permiten la síntesis de ATP con la luz solar en ausencia de clorofila. •  Por lo tanto, Proceso quimiosmótico: forma universal de fabricar ATP.

Halobacterium halobium

3-4M NaCl

Bacteriorrodopsinas

Fotofosforilación no fotosintética

La bacteriorrodopsina tiene siete hélices alfa que comprenden toda la sección de la membrana.  El cromóforo retinal todo-trans (púrpura) está unido covalentemente mediante una base de Schiff al grupo ε-amino de una Lys.  Una serie de residuos Asp y Glu, y moléculas de agua asociadas aportan la vía transmembranal para los protones (flechas rojas).

Reacciones biosintéticas

Los intermediarios de las vías del metabolismo central son también intermediarios de las vías de degradación y biosíntesis de proteínas y lípidos.