Universidad Nacional Autónoma de México – Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. Núñez Luna Isboset G. Gama Brambila Rodrigo A. Domínguez Villa Fco. X. Microbiología General I: Catabolismo de Carbohidratos. Grupo: 2602 Equipo #9 Catabolismo.

Se trata de las fases del metabolismo en el cual se degradan (oxidación) los sustratos para generar

energía, y como consecuencia generando otros productos intermediarios para su uso en otros

procesos fisiológicos (rutas anfibólicas).

Metabolito focal.

Sustrato a partir de la cual se generan diferentes sustancias dependiendo de la ruta elegida por el

microorganismo así como del juego enzimático del mismo.

Embden-Meyerhoff. La ruta puede ser dividida en dos fases. Una fase de donde los sustratos tienen 6 carbonos (glucosa-6-fosfato) proseguido de una isomerización y una segunda fosforilación. La segunda fase comienza con la enzima frusctosa-1,6.bifosfato aldolasa que divide el producto de 6 carbonos en 2 productos de 3 carbonos con fosfato. El gliceraldehido se oxida en una primera fase, seguida de una fosforilación generando una molécula de alta energía: 1,3 bifosfoglicerato. Esta provee del primer fosfato para generar ATP. La segunda molécula de ATP se forma por acción de la piruvato cinasa, que hace que el fosfoenol pierda su fosfato inorgánico para donarlo a la molécula de ADP. La reacción condensada es:

i

Pentosas fosfato. Su principal función es la producción de NADPH el cual es útil el microorganismo en:

• Síntesis de ácidos grasos • Síntesis de Colesterol • Síntesis de nucleótidos

La fase oxidativa genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1 molécula de ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2. La fase no oxidativa convierte 3 azúcares fosfato de 5 carbonos en 2 azúcares fosfato de 6 carbonos y 1 azúcar fosfato de 3 carbonos. Además de 2 moléculas de ATP, genera cantidades importantes de NADH, molécula involucrada en otros ciclos metabólicos de síntesis de moléculas. La reacción condensada es:

Entner-Duodoroff. En esta ruta, al igual que la de la fosfocetolasa o heterolactato, se produce únicamente una molécula de ATP por glucosa fosforilada. La glucosa fosfatada se oxide a 2-ceto-3-deoxi-

Fosfocetolasa o Heterolactato. Una ruta utilizada por microorganismos fermentadores como Lactobacillus spp. La enzima clave es la fosfocetolasa, que corta la pentosa fosfato para generar gliceraldehido-3-

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6-fosfogluconato, que es dividida por la aldolasa KDPG a piruvato y gliceraldehido-3-fosfato. El gliceraldehido-3-fosfato es oxidado a piruvato por las enzimas de la ruya E-M, donde se generan 2 ATP por fosforilaciones a nivel de sustrato. El ácidopirúvico o piruvato de cualquier ramificación de la ruta puede ser reducido a etanol y dióxido de carbono.

Reacción condensada:

Glucosa+ ADP+ P -------> 2 Etanol + 2 CO2 + 1 ATP

fosfato y acetil fosfato. Como una ruta fermentativa, es ocupada principalmente por bacterias generadoras ácido heteroláctico. En esta ruta la glucosa fosfato es oxidada a acido 6-fosfogluconico, que es descarboxilado posteriormente para generar un fosfato de pentosa. El fosfato de pentosa posteriormente es divido en GAP y acetil fosfato. El GAP generado se convierte en ácido láctico por acción de las enzimas del ciclo E-M. Esta ramificación de la ruta contiene una oxidación acoplada a una reducción mientras que dos ATP se generan por la fosforilación a nivel de sustrato. El fosfato de acetil es reducido en dos pasos a etanol, que balancea las dos oxidaciones antes de la escisión pero no genera ATP. Reacción condensada: Glucosa + ADP + P------->ÁcidoLáctico + Etanol + CO2 + 1 ATP

Resumen.

Ruta Enzimas clave Especies Producción de energía.

Emben-Meyerhoff (glicólisis)

Piruvato cinasa, genera una de las moléculas de ATP. Fosfoglicerato cinasa, genera otra de las moléculas de ATP

La mayoría de eucariotes y otros m.o.

2 ATP por cada Glucosa Fosforilada.

Pentosas Fosfato Ribulosa 5-fosfato isomerasa, ribulosa-5-epimerasa, Aldolasa.

La mayoría de microorganismos y organismos superiores

2 ATP por cada Glucosa Fosforilada.

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Entner-Duodoroff KDGP Aldolasa. Bacterias fijadoras de Nitrógeno& especies de las pseudomonadas.

1 ATP por cada Glucosa Fosforilada.

Heterolactato o fosfocetolasa

Fosfocetolasa: Induce una escisión del producto de 5 carbonos.

Bacterias del género Lactobacillus ,Lactococcus,Leuconostoc

1 ATP por cada Glucosa Fosforilada.

Referencias.

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Freeman Company. USA. 529.

• PEZCLAR, M.J., REID, R.D.; et al. (1977). Microbiology. 4th Edition. McGraw HILL .

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• TORTORA, G.J., FUNKE, B.R.; et al. (1989). Microbiology. An Introduction. 3rd Edition. The

Benjamin/Cummings Publishing Company Inc. USA. 124-5

i Cabe destacar sin embargo, que no todas las bacterias optan por la formación de etanol, dióxido de carbono o ácido láctico/lactato. Algunas bacterias pueden llevar el piruvato a la formación de productos ácidos mixtos (ácido láctico, ácido acético, ácido fórmico, succinato) y liberación de gas [Shigella, Escherichia, Enterobacterium]; formación de ácido propiónico [Bifidobacterium, Propionibacterium], formación de butanol-acetona [Clostridium], formación de butanediol [Kleibsella spp. Bacillus, Enterobacter] formación de ácido butírico [Clostridium], formación de isopropanol [Clostridium], entre otros.