Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas,...
Transcript of Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas,...
![Page 1: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/1.jpg)
Metabolismo de Organismos a
Altas Temperaturas, Bajas
Temperaturas, y con Crecimiento
en Arsénico
Carlos E. Aponte Vázquez Isamar Echevarría Del Río
Jessie Polanco García Laura P. Ortiz Pacheco Leisha M. Solís Rivera
Reylín Rosado Silva Priscila M. Rodríguez García
![Page 2: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/2.jpg)
Metabolismo
Es el conjunto de reacciones químicas a través de las cuales los organismos intercambian materia y energía con el medio ambiente.
El metabolismo se puede ver afectado por las temperaturas ambientales.
![Page 3: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/3.jpg)
Temperaturas
◦ Psicrofílicos
<20°C
◦ Mesofílicos
20-45°C
◦ Termofílicos
45-70°C
◦ Hipertermofílicos
>70°C
![Page 4: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/4.jpg)
Metabolismo a Altas Temperaturas
![Page 5: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/5.jpg)
Termófilos e Hipertermófilos
Ambientes extremos
Oxidan compuestos de azufre inorgánico
Oxígeno como aceptador de electrones
Derivan ATP del proceso
Clasificación Descripción
Termófilos 45-70°C
Hipertermófilos 80<°C
![Page 6: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/6.jpg)
Termófilos e Hipertermófilos
La termoestabilidad de las proteínas de termófilos e
hipertermófilos se le atribuye a:
◦ Secuencias de amino ácidos que promueven hidrofobicidad.
◦ Presencia de enlaces disulfuros.
◦ Interacciones entre los “folds” adyacentes en la proteína.
◦ Presencia de cationes de metales como estabilizadores.
◦ Presencia de proteínas chaperonas.
![Page 7: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/7.jpg)
Organismos Termófilos e Hipertermófilos
Termófilicos:
•Desulfovibrio vulgaris (25-55˚C)
•Bacillus stearothermophilus (45-55˚C)
•Thermus thermophilus (60-78˚C)
Hipertermófilos:
◦Pyrodictium (80-110˚C)
◦Thermotoga marítima (75-90˚C)
◦Sulfolobus solfataricus (55-90˚C).
http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr/k/Bacilu/images/Bacillus%20stearothermophilus_jpg.jpg
![Page 8: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/8.jpg)
Reducción de azufre = Ruta Disimilativa
![Page 9: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/9.jpg)
Condiciones Ambientales
Ambientes anóxicos con temperaturas altas como:
◦ suelos expuestos a regiones volcánicas
◦ luz solar
◦ fuentes termales en ebullición
◦ fuentes hidrotermales submarinas (100°C)
![Page 10: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/10.jpg)
Relevancia Energética
Origen de la vida ◦ Altas temperaturas
◦ Ambiente anóxico
Enzimas termoestables ◦ Taq polimerasa
Biorremediación ◦ Hidrocarburos
◦ “Acid mine waters”
![Page 11: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/11.jpg)
Sulfolobus sp. Dominio Archaea
Termoacidófilas
Crecimiento óptimo: temperatura (75 - 80°C) en aguas termales con pH 2-3
Se aisló de un volcán (Solfatara).
Se encuentran en áreas volcánicas y geotérmicas.
◦ “Mudpots”
Flageladas y forma irregular
![Page 12: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/12.jpg)
Bacillus stearothermophilus
Bacteria Gram-positiva
Forma de bacilo
Distribuida en el suelo, manantiales calientes y sedimentos oceánicos.
Causa la de descomposición de productos alimenticios.
Usada comúnmente como organismo de validación en estudios de esterilización.
![Page 13: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/13.jpg)
Metabolismo a Bajas Temperaturas
![Page 14: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/14.jpg)
Organismos Psicrófilos
![Page 15: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/15.jpg)
Condiciones Ambientales
Criósfera = Todos los lugares en la superficie de la tierra donde el agua se encuentra en estado solido.
Ambientes fríos: ej. regiones polares y sedimentos marinos
![Page 16: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/16.jpg)
Chlamydomonas nivalis
forma vegetativa Espora
![Page 17: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/17.jpg)
Relevancia Energética
![Page 18: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/19.jpg)
Metabolismo de Organismos que Crecen en Arsénico
![Page 20: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/20.jpg)
Condiciones Ambientales
Se puede encontrar en cuatro estados oxidativos:
el arsénico en estado elemental [As(0)],
completamente reducido, arseniuro [As(-III)],
parcialmente oxidada, arsenito [As(III)],
está totalmente oxidado, arseniato [As(V)].
Ecosistemas anaerobios.
Es encontrado naturalmente en altas concentraciones en rocas y
en lagos hipersalinos alcalinos, donde ciertos organismos han
evolucionado mecanismos para controlar su toxicidad.
![Page 21: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/21.jpg)
Relevancia Energética
Sistema de transporte consume energía.
Altos niveles de arsenato inhiben reacciones que requieran
interacción con grupos fosfatos (Ej. Fosforilación a nivel de
substrato).
Interfiere en regulación, replica y transcripción de material
genético (carcinógeno).
Metabolismo importante para el estudio de la
biorremediación.
![Page 22: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/22.jpg)
Desintoxicación de Arsénico en los Procariotas
https://mail-attachment.googleusercontent.com/attachment/u/0/?ui=2&ik=573c27224f&view=att&th=136e30d2b9c3a4c7&attid=0.4&disp=inline&realattid=f_h1ekjc033&safe=1&zw&saduie=AG9B_P9Ur7yO6lsFVMQUunwJt14N&sadet=1335350441703&sads=Yun4G-QubtlAsQg_X4aUln74wT0
![Page 23: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/23.jpg)
Organismo
Reducción y metilación de arsénico (detoxificación).
◦ E. coli, Stapylococcus aureus, Hydrogenophaga sp., S. cerviceae, Arabidopsis thaliana.
Arsenate como aceptador de electrones en respiración.
Shewanella sp. , Chrysiogenes arsenatis
Arsenite como donador de electrones.
Fotosintesis anoxigenica: Ectothiorhodospiraceae bacteria, Ocilatoria-like cyanobacteria
Respiración: Alkalilimnicola ehrlichii
Arsénico como sustituto de Forforo en DNA
GFAJ-1 (????)
![Page 24: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/24.jpg)
Chrysiogenes arsenatis
Respira arseniato.
Acetato como donante de electrones.
Vive en ambientes anóxicos contaminados por arsénico.
Arseniato → arsenito.
![Page 25: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/25.jpg)
Organismo
Reducción y metilación de arsénico (detoxificación).
◦ E. coli, Stapylococcus aureus, Hydrogenophaga sp., S. cerviceae, Arabidopsis thaliana.
Arsenate como aceptador de electrones en respiración.
Shewanella sp. , Chrysiogenes arsenatis
Arsenite como donador de electrones.
Fotosintesis anoxigenica: Ectothiorhodospiraceae bacteria, Ocilatoria-like cyanobacteria
Respiración: Alkalilimnicola ehrlichii
Arsénico como sustituto de Forforo en DNA
GFAJ-1 (????)
![Page 26: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/26.jpg)
Datos curiosos
![Page 27: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/27.jpg)
Tardigrades
“Water bears”
1773- Johann August Ephraim Goeze
Más de 400 especies
Tamaño: 1mm aprox.
Toleran temp. desde -272°C hasta 151°C aprox.
![Page 28: Metabolismo de organismos a altas y bajas … · Metabolismo de Organismos a Altas Temperaturas, Bajas Temperaturas, y con Crecimiento en Arsénico Carlos E. Aponte Vázquez Isamar](https://reader030.fdocuments.mx/reader030/viewer/2022020114/5ba3f1aa09d3f2a9218c6f5f/html5/thumbnails/28.jpg)
The end!