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
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.
Temperaturas
◦ Psicrofílicos
<20°C
◦ Mesofílicos
20-45°C
◦ Termofílicos
45-70°C
◦ Hipertermofílicos
>70°C
Metabolismo a Altas Temperaturas
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
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.
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
Reducción de azufre = Ruta Disimilativa
Condiciones Ambientales
Ambientes anóxicos con temperaturas altas como:
◦ suelos expuestos a regiones volcánicas
◦ luz solar
◦ fuentes termales en ebullición
◦ fuentes hidrotermales submarinas (100°C)
Relevancia Energética
Origen de la vida ◦ Altas temperaturas
◦ Ambiente anóxico
Enzimas termoestables ◦ Taq polimerasa
Biorremediación ◦ Hidrocarburos
◦ “Acid mine waters”
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
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.
Metabolismo a Bajas Temperaturas
Organismos Psicrófilos
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
Chlamydomonas nivalis
forma vegetativa Espora
Relevancia Energética
Metabolismo de Organismos que Crecen en Arsénico
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.
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.
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
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 (????)
Chrysiogenes arsenatis
Respira arseniato.
Acetato como donante de electrones.
Vive en ambientes anóxicos contaminados por arsénico.
Arseniato → arsenito.
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 (????)
Datos curiosos
Tardigrades
“Water bears”
1773- Johann August Ephraim Goeze
Más de 400 especies
Tamaño: 1mm aprox.
Toleran temp. desde -272°C hasta 151°C aprox.
The end!
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