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Metabolismo de organismos a altas y bajas temperaturas
BIOL 4368 – Sección 040Dr. Carlos Rios
Roger Torres Luvir LugoCristina Hernández Omayra
RamírezLourdes Miguel Yaneska Seín Luis Acevedo Xavier Albino
http://microgroup8.blogspot.com
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Objetivos
Introducción › Definir metabolismo› Conocer las distintas clasificaciones de
organismos por temperatura
Fisiología y metabolismo de organismos a altas temperaturas
Fisiología y metabolismo de organismos a bajas temperaturas
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Introducción
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¿Qué es metabolismo?
Todo tipo de reacciones bioquímicas en una célula; incluyendo procesos envueltos en la síntesis de constitutentes celulares desde moléculas simples y también el rompimiento de compuestos que llevan a la producción de energía.
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Clasificación de las bacterias por temperatura
Cuatro grupos de microorganismos:Clasificación Descripción
Psicrofílicos Temp. óptima baja, menos de 15 °C
Mesofílicos Rango de Temp. óptima, 10 -45 °C
Termofílicos Temp. óptima alta, 40-70 °C
Hipertermófilos
Temp. óptima bien alta, 70-115 °C
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Termofílicas
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Termofílicas –
Hipertemofílicas
•Proporción alta de lípidos saturados de cadenas altas, provee fluidez a altas temperaturas.
•Las proteínas poseen gran estabilidad debido a enlaces de tipo covalente e interacciones hidrofóbicas.
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Termofílicas – Hipertermofílicas (Cont.)
• Alto número de enlaces iónicos entre cargas + y – de varios amino ácidos.
• Proteínas en el interior altamente hidrofóbicas resisten desdoblamiento en el citoplasma.
• Solutos como di-inisol fosfato, diglicerol fosfato y mannonglicerato pueden ayudar a estabilizar las proteínas para que no ocurra degradación termal.
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Propiedades de Proteínas
Termoestables Empaque hidrofóbico Promueve estructura secundaria Estabilización de hélice dipolo Ausencia de residuos sensitivos a la
oxidación o deaminación Aumento de interacciones
electroestáticas Ej. Amilasas, xynalasas, pectinasas
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Bacillus stearothermophilus
Bacteria Termófila Distribuida en el suelo,
manantiales calientes y sedimentos oceánicos.
Causa descomposición de los productos alimenticios.
Estudios de esterilización.
http://www.microbes.info/
www.agavebio.com/Catalog/contentframe.html
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Sulfolobus
Aguas termales. 75˚C - 80˚C. Células irregulares. Flageladas. Áreas donde haya
actividad volcánica y geotérmica.
S. solfataricus – volcán solfatara.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:RT8-4.jpg
http://mcb.illinois.edu/faculty/profile/rwhitakr
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Psicrofílicas
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Características
• Enzimas poseen grandes cantidades de estructura secundaria α-hélice en contraste de hoja plegada β.
• Proteínas tienen bajos niveles de enlaces débiles y menos interacciones entre estos dominios.
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Características (Cont.)
•Altas concentraciones de ácidos grasos insaturados, polinsaturados y cadenas metiladas otorgan fluidez. Extensión de ácidos grasos insaturados evita rigidez de la membrana.
•Reflejan altas proporciones de dobles enlaces cis-insaturados. Psychroflexus tiene ácidos grasos con 4-5 enlaces dobles.
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Características (Cont.)
Enzimas envueltas en procesos transcripción y traducción:› Eje: RNA polimerasa e isomerasas cis-trans.
Estas tienen alta actividad en temperaturas bajas. Isomerasa cis-trans se sobre expresa, lo cual es importante para mantener el ensamblaje de la proteína.
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Proteínas anti congelantes
(“antifreeze”) y crioprotectantes
Proteínas anticongelantes (AFP) crean histéresis termal y a consecuencia, baja la temperatura a la cual el microorganismo puede crecer.
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Exopolisacáridos (EPS) modifican el ambiente físico-químico de las células bacterianas participando en la retención de agua y favorece la secuestración y concentración de nutrientes, reteniendo y protegiendo enzimas extracelulares en contra de la desnaturalización por el frío y actuando como crioprotectantes.
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Chlamydomonas nivalis
“Snow algae” Alga verde Crece en la nieve como
célula vegetativa verde y esporula roja .
Comunmente encontrada en la Sierra Nevada en California.
Sus esporas germinan células verdes mótiles.
thelivingcosmos.com
bioweb.uwlax.edu
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Rhodotorula aurantiaca
Levadura Psicrofílica Hielo ártico No puede crecer a
temperaturas cercanas a los 20 ˚C.
A los 20 ˚C acumula myristoyl-CoA › Rompimiento de la bicapa
membranal› Inhibición de enzimas› Inhibición de funciones
celulareshttp://www.jbc.org/content/276/16/12691.long#xref-ref-30-1
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Conclusión
Termofílicos- organismos temp. (40-70oC) Hipertermofílicas- temp. (70-115oC)
› Lípidos- ácidos grasos saturados› Proteínas termoestables resistentes a
desnaturalización
Psicrofílicas- organismos temp. (< 15oC)› Lípidos- ácidos grasos insaturados› Exopolisacáridos-retención de agua y
favoreciendo secuestración y concentración de nutrientes
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Referencias D'Amico, S., & al., e. (2006). Psychrophilic microorganisms: challenges for life. EM BO (7), 385-389.Gomes, E., & al., e. (2006). ENZIMAS TERMOESTÁVEIS: FONTES, PRODUÇÃO E APLICAÇÃO INDUSTRIAL. Quim. Nova , 30 (1), 136-145.Madigan, M., & J.M., M. (2006). Brock Biology of Microorganisms. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall.Morgan-Kiss, R., & al., e. (2006). Adaptation and Acclimation of Photosynthetic Microorganisms to Permanently Cold Environments. Microbiology and Molecular Biology Review , 222-252.Sabri, A., & al., e. (2001). Influence of Moderate Temperatures on Myristoyl- CoA Metabolism and Acyl-CoA Thioesterase Activity in the Psychrophilic Antarctic Yeast Rhodotorula aurantiaca. J. Biological Chemistry (276), 12691-12696.Sanchez, E. (n.d.). Bacterias termófilas. Al límite de lo tolerable. Retrieved Abril 19, 2010, from Encuentros: http://www.encuentros.uma.es/ encuentros91/bacterias.htmUniversitat Frankfurt Am Main. (2008, Octubre 23). Retrieved Abril 19, 2010, from DNA transfer in mesophilic bacteria: http://www.uni- frankfurt.de/fb/fb15/institute/inst-3-mol-biowiss/AK- Averhoff/research.html#anchorContent