Información

Clase 10: Fotofosforilación / Producción de ATP - Biología

Clase 10: Fotofosforilación / Producción de ATP - Biología


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Clase 10: Fotofosforilación / Producción de ATP

Clase 10: Fotofosforilación / Producción de ATP - Biología

Dibuja y rotula un diagrama que muestre la estructura de un cloroplasto como se ve en micrografías electrónicas.

Indique que la fotosíntesis consiste en reacciones dependientes e independientes de la luz.

Estas no deben llamarse reacciones "claras" y "oscuras".

Explique las reacciones dependientes de la luz.

Incluyen la fotoactivación del fotosistema II, la fotólisis del agua, el transporte de electrones, la fotofosforilación cíclica y no cíclica, la fotoactivación del fotosistema I y la reducción de NADP +.

Explica la fotofosforilación en términos de quimiosmosis.

Explica las reacciones independientes de la luz.

Incluyen las funciones de la ribulosa bisfosfato (RuBP) carboxilasa, la reducción del glicerato 3-fosfato (GP) a triosa fosfato (TP), NADPH + H +, ATP, la regeneración de RuBP y la posterior síntesis de carbohidratos más complejos.

TdC: el aparato de piruletas que se utiliza para resolver los detalles bioquímicos del ciclo de Calvin muestra una creatividad considerable. ¿En qué medida se asemeja la creación de un protocolo elegante a la creación de una obra de arte?

Explique la relación entre la estructura del cloroplasto y su función.

Limítese a la gran superficie de los tilacoides para la absorción de luz, el pequeño espacio dentro de los tilacoides para la acumulación de protones y el estroma líquido para las enzimas del ciclo de Calvin.

Explicar la relación entre el espectro de acción y el espectro de absorción de pigmentos fotosintéticos en plantas verdes.

No se requiere un espectro separado para cada pigmento (clorofila a, clorofila b, etc.).

Explicar el concepto de factores limitantes en la fotosíntesis, con referencia a la intensidad de la luz, la temperatura y la concentración de dióxido de carbono.

TdC: esta es una oportunidad para discutir la necesidad de experimentos controlados con mucho cuidado. Si queremos investigar el efecto de un factor, se deben controlar todos los demás factores que podrían influir. En la fotosíntesis, la situación es relativamente sencilla, y podemos asegurarnos de que factores distintos al que estamos investigando se mantengan en un nivel constante y óptimo. En otras áreas, hay problemas mucho mayores. En las muchas investigaciones sobre la salud humana, casi siempre hay factores que complican la situación. Por ejemplo, los vegetarianos tienen una esperanza de vida más larga que los que comen carne. Estaríamos equivocados al concluir que comer carne reduce la esperanza de vida a menos que podamos demostrar que la única diferencia entre los vegetarianos y los que comen carne en nuestro ensayo fue el consumo de carne.


Microbiología - Clase 10 - Shigella y Salmonella

Analizar diferentes casos de diarrea infecciosa para realizar un diagnóstico preliminar.

El patógeno principal es Shigella dysenteriae, pero Shigella sonnei es más común en los EE. UU.

Fermentador sin lactosa. Por lo que tendrá colonias incoloras en agar MacConkey.

Medio selectivo: crecimiento selectivo de Salmonella / Shigella (contiene desoxicolato que suprime otras Enterobacteriaceae y bacterias Gram positivas).

Exotoxina de 2 subunidades A-B que inhibe la síntesis de proteínas.

Actúa como enterotoxina: produce diarrea sanguinolenta.

Asociado con síndrome urémico hemolítico.

La toxina es similar a la toxina Shiga de E. coli productora de toxina Shiga (STEC), pero no está codificada por un bacteriófago.

Invade las células epiteliales intestinales al inducir la fagocitosis (sistema de secreción de tipo III).

La infección casi siempre se limita al tracto gastrointestinal (no vea bacteriemia).

Inicio repentino de dolor abdominal, fiebre, diarrea acuosa. Causado por enterotoxina que actúa en el intestino delgado.

En el segundo día: las heces se vuelven más firmes y contienen sangre, moco, neutrófilos. Causado por invasión del intestino grueso.

Propagación de persona a persona (vía oral-fecal).

Se propaga con menos frecuencia por alimentos o agua contaminados (más importante en los países en desarrollo).

La mayoría de los casos en los EE. UU. Son causados ​​por Shigella sonnei, que causa una enfermedad más leve que Shigella dysenteriae.

La mayoría de los casos de Shigella se resolverán sin atención médica.

Aislamiento de pacientes y desinfección de excretas.

Detección de casos subclínicos y portadores, especialmente manipuladores de alimentos.

Antibióticos para la disentería causada por S. dysenteriae:
- Ciprofloxacina o trimetoprim-sulfametoxazol.
- Reducir la duración de los síntomas.
- Reducir la incidencia del síndrome urémico hemolítico.
- Reducir la propagación a otras personas.

Los antibióticos no son necesarios para S. sonnei porque la infección es más leve y autolimitada. Shigella no se activa por bacteriófagos, así que administre antibióticos.

Altamente transmisible: pequeña dosis infecciosa.

Produce toxina Shiga, una exotoxina que funciona como enterotoxina.

Provoca disentería que se caracteriza por fiebre y diarrea inflamatoria sanguinolenta.

La pérdida de antígeno O provoca un cambio de colonias lisas a rugosas.

Subdividido en & gt 2.500 serotipos basados ​​en diferencias en antígenos de superficie.

Nomenclatura correcta:
Salmonella enterica serotipo Typhi

2. Cepas que provocan fiebre entérica.

Diarrea inflamatoria con neutrófilos.

La bacteriemia es una complicación.

Estreñimiento o diarrea, sin neutrófilos.

Bacteremia y aneurisma micótico.

-Inmunidad intestinal local.

Principalmente Salmonella Typhimurium y Salmonella Enteritidis.

Pero también ≥ 2500 otros serotipos.

Diarrea inflamatoria (neutrófilos en las heces) como Shigella y Campylobacter.

La diarrea a veces es sanguinolenta (si es muy sanguinolenta, piense en Shigella o E. coli productora de toxina Shiga).

Período de incubación: 6-72 horas después de ingerir alimentos contaminados.

Suele resolverse espontáneamente en 4-7 días.
Pero muda fecal prolongada:

1 mes en adultos y 7 semanas en niños y lt 5 años.

Puede ser más grave en ancianos y bebés, lo que conduce a bacteriemia.

Cultivos de heces positivos y presencia de leucocitos fecales.

De pollitos y patitos.

De erizo pigmeo africano.

Más probable en individuos inmunodeprimidos.

Antibióticos que no se recomiendan de forma rutinaria para la salmonelosis leve a moderada.
-Puede prolongar la eliminación fecal al suprimir el efecto protector de las bacterias gastrointestinales endógenas.

Se llama fiebre tifoidea si es causada por Salmonella Typhi.

También puede ser causado por Salmonella Paratyphi A, B, C
-Provocan una enfermedad más leve y son menos frecuentes que S. Typhi.

No es común en EE. UU.
& lt1% de las infecciones por Salmonella en EE. UU.
La mayoría de los casos adquiridos en el extranjero (subcontinente indio)

El estreñimiento es más común que la diarrea (1/3 pt).

Erupción en algunos pacientes: manchas rosadas en la piel del abdomen y el pecho.

Hemocultivos positivos (Salmonella se encuentra en macrófagos) y heces.
--- Así es como se hace el diagnóstico ya que la clínica no dice mucho.

Las opciones de antibióticos son similares a la gastroenteritis por Salmonella.

La ciprofloxacina se usa ampliamente como fármaco de primera línea.

Pero Salmonella Typhi y Salmonella Paratyphi A, B, C solo colonizan a los humanos.
-Infección adquirida por contaminación fecal de un individuo que tiene fiebre entérica o es portador crónico.

Transmisión por vía oral a partir de alimentos y bebidas contaminados (contaminación fecal).

Salmonella Typhimurium y Salmonella Enteritidis causan gastroenteritis, una enfermedad autolimitada localizada en el tracto gastrointestinal.

Salmonella Typhi (reservorio del huésped humano) y Salmonella Paratyphi causan fiebre entérica, una enfermedad sistémica que se propaga desde el intestino a través del torrente sanguíneo hasta el hígado y el bazo.

En general, la diarrea no inflamatoria es causada por enterotoxinas o causas virales.

La diarrea inflamatoria es causada por la invasión local de las células epiteliales intestinales.

2. Bacterias intracelulares facultativas
Capaces de sobrevivir y replicarse dentro de las células huésped, pero también pueden sobrevivir como bacterias de vida libre.

Invasión: las bacterias han desarrollado mecanismos para unirse y entrar en la célula huésped.

Células huésped: células epiteliales intestinales.

3. Infección no invasiva vs. localmente invasiva vs. sistémica.

No invasivo: cólera (Vibrio cholerae)
- Enfermedad causada por enterotoxina. No activa el sistema inmunológico.

Localmente invasivo: Disentería (Shigella dysenteriae). Gastroenteritis por Salmonella
- Invasión local de células epiteliales intestinales

Sistémica: fiebre tifoidea (Salmonella Typhi)
- Se propaga por los vasos linfáticos y el torrente sanguíneo.

4. Transportista
Salmonella typhi:

El individuo puede ser portador de un organismo infeccioso durante años sin presentar síntomas.

Puede haber sido infectado previamente y luego recuperado, o puede que nunca haya tenido síntomas.


Clase 10: Fotofosforilación / Producción de ATP - Biología

Descripción de la conferencia

Esta video conferencia, parte de la serie Biología 1A: Biología general (primavera de 2011) por la Prof. Jennifer A. Doudna, actualmente no tiene una descripción detallada y el título de la videoconferencia. Si ha visto esta conferencia y sabe de qué se trata, en particular sobre los temas de biología que se discuten, ayúdenos comentando este video con sus sugerencias descripción y título. Muchas gracias de,

- El equipo de CosmoLearning

Índice de cursos

  1. Introducción a las macromoléculas: estructura y función de las proteínas
  2. Estructura y función: lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos
  3. Estructura y organización celular (Parte I)
  4. Estructura y organización celular (Parte II)
  5. Estructura de las membranas biológicas: fecha límite de entrega
  6. Metabolismo celular y catalizador biológico
  7. Estructura de la enzima
  8. Regulación de la actividad enzimática
  9. Introducción a la bioenergética
  10. Producción de energía celular: procesos anaeróbicos (Parte I)
  11. Producción de energía celular: procesos anaeróbicos (Parte II)

Descripción del curso

Nombre del curso original: Biología 1A, 001 - Conferencia de Biología General.
Instructores: Prof. Gary L. Firestone, Prof. Michael Meighan, Prof. Jasper D. Rine y Prof. Jennifer A Doudna.


Desventajas del método de lectura

Lo divertido del método de conferencias es que muchas de las ventajas enumeradas anteriormente también podrían verse como contras. Muchos no ven la naturaleza del método de la conferencia como útil en lo más mínimo, y usted encontrará las explicaciones de por qué se enumeran a continuación.

  • De una sola mano: Las personas que están en contra del método de la conferencia lo ven como una calle de un solo sentido. Los profesores dictan información a los estudiantes, que tienen poca o ninguna oportunidad de dar su opinión personal, o protestan por la información que se entrega. ¿Qué pasa si el profesor está equivocado, o qué pasa si el estudiante no está de acuerdo con el profesor en una ideología fundamental en su conferencia? Bueno, el estudiante solo tiene que sentarse y tomarlo a veces, el estudiante incluso se verá obligado a estar de acuerdo con la conferencia si quiere una calificación aprobatoria. Si la conferencia es sobre un tema delicado, sobre el cual hay mucho discurso conflictivo, puede imaginar los problemas que esto podría causar.
  • Pasivo: Las personas no solo ven el método de la conferencia como un camino parcial y en un solo sentido, sino que también lo ven como una experiencia totalmente pasiva para los estudiantes. Esto no es solo dañino debido a las formas que describimos anteriormente. No participar activamente en una discusión sobre cierto material puede hacer que el material en sí parezca inútil para un estudiante. Después de todo, el objetivo de una educación no es estar programado para pensar de cierta manera, de acuerdo con las conferencias de su instructor, sino analizar críticamente la información que se proporciona y aprender a aplicarla en diferentes contextos. Si un estudiante no tiene la oportunidad de leer el material del curso con la persona que imparte la conferencia, recibirá solo una comprensión superficial del tema que se está discutiendo. En pocas palabras, incluso podrían aburrirse con el material porque no tendrán la oportunidad de aprender cómo se aplica el tema a ellos a nivel personal.
  • Fuertes expectativas de los oradores: El método de lectura también puede ser desventajoso para el profesor. No se puede esperar que todos los académicos tengan el mismo nivel de habilidad para hablar en público. ¿Qué pasa si un maestro es un genio en su campo, conoce el material desde todos los ángulos y está entusiasmado con el tema & # 8230 pero tiene problemas para hablar frente a grupos grandes? La calidad del curso de un profesor no debería verse afectada porque no pueden preparar una conferencia decente. Así como recibir una conferencia puede no ser el método de aprendizaje elegido por muchos estudiantes, ser el que se espera que dé la conferencia podría no ser la mejor manera para que todos los instructores presenten el material del curso. Pero debido a que la gama de métodos de enseñanza académica es tan limitada, generalmente se espera que hagan exactamente eso, perdiendo potencialmente los elementos de su plan de lecciones que lo hacen tan sólido. Consulte este curso sobre cómo dominar la expresión oral en público para obtener algunos consejos sobre cómo evitar este escollo.

MATRÍCULA DE ESTUDIANTES

Un obstáculo importante para la enseñanza del cultivo celular es que el instructor debe tener un alto nivel de conocimientos / experiencia en cultivo celular, y es una clase muy laboriosa de enseñar. El formato del curso de cultivo celular es una conferencia de 2 horas por semana y una sección de laboratorio de 5 horas por semana durante 8 semanas. Otro desafío importante para la enseñanza del cultivo celular es la cantidad de asientos disponibles en los gabinetes de seguridad biológica porque gran parte de la capacitación ocurre en el gabinete de seguridad biológica. Inicialmente (2001-2003), el curso de cultivo celular contaba con dos gabinetes de seguridad biológica. El curso se impartió en una sección y tuvo capacidad para siete estudiantes la primera vez que se impartió en 2001. Además, una sola sección de nueve estudiantes se impartió en 2002. Una segunda sección se agregó al curso en 2003, con ocho estudiantes en una sección. y 12 alumnos en una segunda sesión de laboratorio con una conferencia común. Aunque no hubo mayores problemas, enseñar a 12 estudiantes en dos gabinetes de seguridad biológica no fue muy eficiente para el instructor ni para el estudiante porque los estudiantes a menudo comenzaban la clase antes de la hora programada del laboratorio, mientras que el último grupo de estudiantes tendía a terminar el ejercicio después del horario habitual. tiempo de laboratorio programado. Instruir a ocho estudiantes fue manejable con dos gabinetes de seguridad biológica. Actualmente, ocho estudiantes por cada ocho espacios en el gabinete de seguridad biológica (dos estudiantes por gabinete de seguridad biológica de 6 pies) es el método preferido de instrucción de laboratorio porque es el que más se aproxima a las instalaciones con el número de estudiantes.

Evaluación del estudiante

Las calificaciones de los estudiantes se basan en un examen de mitad de curso (25%), un examen final (50%), la participación en clase (10%) y un cuaderno de laboratorio (15%). Las preguntas del examen se centran directamente en las habilidades de resolución de problemas relacionadas con el cultivo celular, y son típicas de las preguntas que un empleador potencial le haría a un posible empleado en una entrevista de trabajo para evaluar el conocimiento del cultivo celular del candidato. El examen de mitad de período funciona para educar a los estudiantes sobre el tipo de preguntas que encontrarán en el examen final y también para distribuir la calificación final en dos exámenes en lugar de que toda la calificación se base en el desempeño en un solo día. La técnica exitosa de cultivo de células animales está relacionada con fuertes habilidades de observación y mantenimiento de registros. Por lo tanto, los cuadernos se evalúan para reforzar la necesidad de que los estudiantes registren información crítica del día a día sobre sus culturas. A los estudiantes se les presenta claramente la información para mantener en el cuaderno durante la primera sesión de laboratorio, y las pautas del cuaderno están disponibles en línea durante todo el curso. A lo largo de la clase se dan ejemplos prácticos sobre la importancia de llevar registros. Por último, se les da a los estudiantes una calificación de participación en clase para fomentar la asistencia y participación puntuales. Debido a que el curso se basa completamente en técnicas, es importante que los estudiantes sean evaluados por sus esfuerzos de laboratorio. En general, los estudiantes han estado entusiasmados con las sesiones de laboratorio y los estudiantes que faltan a las sesiones de clase no han sido un problema.

Actualmente, no ha habido un número suficiente de estudiantes que hayan completado el curso para realizar un análisis detallado del éxito de los graduados. Sin embargo, representantes de empresas biotecnológicas locales han comenzado a buscar graduados como empleados y han indicado que el curso brinda habilidades útiles. En las evaluaciones del curso proporcionadas por los estudiantes, generalmente indican que tenían una experiencia limitada o nula en cultivo celular antes de inscribirse en el curso, pero se sentirían cómodos realizando el cultivo de tejidos en un entorno desconocido al final de la clase. Varios estudiantes han indicado personalmente que han utilizado ampliamente las habilidades aprendidas en el curso, ya sea en un empleo posterior o al completar sus proyectos de investigación.


NOX5: biología molecular y fisiopatología

Nuevos hallazgos: ¿Cuál es el tema de esta revisión? Esta revisión proporciona una descripción general completa de Nox5 desde la biología básica hasta las enfermedades humanas y destaca las características únicas de esta isoforma de Nox. ¿Qué avances destaca? Los principales avances en la biología de Nox5 se relacionan con la cristalización de la molécula y nuevos conocimientos sobre el papel fisiopatológico de Nox5. Descubrimientos recientes han desentrañado la estructura cristalina de Nox5, la primera isoforma de Nox en cristalizarse. Esto brinda nuevas oportunidades para desarrollar fármacos o moléculas pequeñas dirigidas a Nox5 de una manera específica de isoforma, posiblemente para uso terapéutico. Además, los estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) identificaron al Nox5 como un nuevo gen asociado a la presión arterial y los estudios en ratones que expresan el Nox5 humano de una manera celular específica han proporcionado nueva información sobre el papel (pato) fisiológico del Nox5 en el sistema cardiovascular y los riñones. . Nox5 parece ser importante en la regulación de la contracción vascular y la función renal. En las enfermedades cardiovasculares y la nefropatía diabética, la actividad de Nox5 aumenta y esto se asocia con una mayor producción de especies reactivas de oxígeno y estrés oxidativo implicado en el daño tisular.

Abstracto: Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) oxidasas (Nox), comprende siete miembros de la familia (Nox1-Nox5 y oxidasa dual 1 y 2) y son los principales productores de especies reactivas de oxígeno en células de mamíferos. Las especies reactivas de oxígeno están involucradas de manera crucial en la función y señalización celular. Todos los Nox comparten homología estructural que comprende seis dominios transmembrana con dos regiones de unión a hemo y una región de unión a NADPH en el extremo C-terminal intracelular, mientras que sus sistemas reguladores, mecanismos de activación y distribución tisular difieren. Esto explica la función diversa de Noxs. De los Nox, el NOX5 es único porque los roedores carecen del gen, está regulado por Ca 2+, no requiere subunidades de NADPH oxidasa para su activación y no está glicosilado. El NOX5 se localiza en las regiones del retículo perinuclear y endoplásmico de las células y se transmite a la membrana celular tras la activación. Está estrechamente regulado a través de numerosas modificaciones postraduccionales y es activado por agentes vasoactivos, factores de crecimiento y citocinas proinflamatorias. El significado fisiopatológico exacto de NOX5 sigue sin estar claro, pero parece ser importante en la regulación fisiológica de la motilidad de los espermatozoides, la contracción vascular y la diferenciación de linfocitos, y la hiperactivación de NOX5 se ha relacionado con enfermedades cardiovasculares, daño renal y cáncer. El campo de la biología del NOX5 aún está en su infancia, pero con nuevos conocimientos sobre su bioquímica y regulación celular, el descubrimiento de la estructura cristalina del NOX5 y los estudios de asociación de todo el genoma que implican al NOX5 en la enfermedad, ha llegado el momento de avanzar en la investigación del NOX5. Esta revisión proporciona una descripción general completa de nuestra comprensión actual de NOX5, desde la biología básica hasta las enfermedades humanas, y destaca las características únicas de esta enigmática isoforma de Nox.

Palabras clave: Isoformas de Nox cáncer enfermedad cardiovascular enfermedad renal estrés oxidativo especies reactivas de oxígeno.

© 2019 Los Autores. Fisiología experimental Publicado por John Wiley & Sons Ltd en nombre de The Physiological Society.


ADN mitocondrial

Las mitocondrias tienen su propio ADN, ribosomas y pueden producir sus propias proteínas. ADN mitocondrial (ADNmt) codifica proteínas que participan en el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, que se producen en la respiración celular. En la fosforilación oxidativa, la energía en forma de ATP se genera dentro de la matriz mitocondrial. Las proteínas sintetizadas a partir de mtDNA también codifican para la producción de moléculas de ARN que transfieren ARN y ARN ribosómico.

El ADN mitocondrial se diferencia del ADN que se encuentra en el núcleo celular en que no posee los mecanismos de reparación del ADN que ayudan a prevenir mutaciones en el ADN nuclear. Como resultado, el ADNmt tiene una tasa de mutación mucho más alta que el ADN nuclear. La exposición al oxígeno reactivo producido durante la fosforilación oxidativa también daña el ADNmt.


Clase 10: Fotofosforilación / Producción de ATP - Biología

Muchas células no pueden realizar la respiración debido a una o más de las siguientes circunstancias:

  1. La célula carece de una cantidad suficiente de cualquier aceptor de electrones final inorgánico apropiado para llevar a cabo la respiración celular.
  2. La célula carece de genes para producir complejos y portadores de electrones apropiados en el sistema de transporte de electrones.
  3. La célula carece de genes para producir una o más enzimas en el ciclo de Krebs.

Mientras que la falta de un aceptor final de electrones inorgánico apropiado depende del medio ambiente, las otras dos condiciones están determinadas genéticamente. Por lo tanto, muchos procariotas, incluidos los miembros del género clínicamente importante Estreptococo, son permanentemente incapaces de respirar, incluso en presencia de oxígeno. Por el contrario, muchos procariotas son facultativos, lo que significa que, si las condiciones ambientales cambian para proporcionar un aceptor de electrones final inorgánico apropiado para la respiración, los organismos que contienen todos los genes necesarios para hacerlo cambiarán a la respiración celular para el metabolismo de la glucosa porque la respiración permite un ATP mucho mayor. producción por molécula de glucosa.

Si la respiración no ocurre, el NADH debe reoxidarse a NAD + para su reutilización como un portador de electrones para la glucólisis, el único mecanismo de la célula para producir ATP, para continuar. Algunos sistemas vivos usan una molécula orgánica (comúnmente piruvato) como aceptor final de electrones a través de un proceso llamado fermentación. La fermentación no implica un sistema de transporte de electrones y no produce directamente ningún ATP adicional más allá del producido durante la glucólisis por fosforilación a nivel de sustrato. Los organismos que realizan la fermentación, llamados fermentadores, producen un máximo de dos moléculas de ATP por glucosa durante la glucólisis. La Tabla 1 compara los aceptores de electrones finales y los métodos de síntesis de ATP en respiración aeróbica, respiración anaeróbica y fermentación. Tenga en cuenta que el número de moléculas de ATP que se muestran para la glucólisis asume el Vía Embden-Meyerhof-Parnas. El número de moléculas de ATP fabricadas por fosforilación a nivel de sustrato (SLP) versus fosforilación oxidativa (OP) se indican.

Los procesos de fermentación microbiana han sido manipulados por humanos y se utilizan ampliamente en la producción de diversos alimentos y otros productos comerciales, incluidos los productos farmacéuticos. La fermentación microbiana también puede ser útil para identificar microbios con fines de diagnóstico.

La fermentación por algunas bacterias, como las del yogur y otros productos alimenticios ácidos, y por los animales en los músculos durante el agotamiento del oxígeno, es fermentación de ácido láctico. La reacción química de la fermentación del ácido láctico es la siguiente:

Bacterias de varios géneros grampositivos, que incluyen Lactobacillus, Leuconostoc, y Estreptococo, se conocen colectivamente como el bacterias del ácido láctico (LAB), y varias cepas son importantes en la producción de alimentos. Durante yogur y queso producción, el ambiente altamente ácido generado por la fermentación del ácido láctico desnaturaliza las proteínas contenidas en la leche, haciendo que se solidifique. Cuando el ácido láctico es el único producto de fermentación, se dice que el proceso es fermentación homoláctica tal es el caso de Lactobacillus delbrueckii y S. termófilos utilizado en la producción de yogur. Sin embargo, muchas bacterias actúan fermentación heteroláctica, produciendo una mezcla de ácido láctico, etanol y / o ácido acético, y CO2 como resultado, debido a su uso de la vía de la pentosa fosfato ramificada en lugar de la vía EMP para la glucólisis. Un fermentador heteroláctico importante es Leuconostoc mesenteroides, que se utiliza para agriar verduras como pepinos y repollo, produciendo encurtidos y chucrut, respectivamente.

Las bacterias del ácido láctico también son importantes desde el punto de vista médico. La producción de ambientes de pH bajo dentro del cuerpo inhibe el establecimiento y crecimiento de patógenos en estas áreas. Por ejemplo, la microbiota vaginal está compuesta en gran parte por bacterias del ácido láctico, pero cuando estas bacterias se reducen, la levadura puede proliferar, causando una infección por levadura. Además, las bacterias del ácido láctico son importantes para mantener la salud del tracto gastrointestinal y, como tales, son el componente principal de los probióticos.

Otro proceso de fermentación familiar es fermentación de alcohol, que produce etanol. La reacción de fermentación del etanol se muestra en la Figura 1. En la primera reacción, la enzima piruvato descarboxilasa elimina un grupo carboxilo del piruvato, liberando CO2 gas mientras se produce la molécula de dos carbonos acetaldehído. La segunda reacción, catalizada por la enzima alcohol deshidrogenasa, transfiere un electrón de NADH a acetaldehído, produciendo etanol y NAD +. La fermentación etanólica del piruvato por la levadura. Saccharomyces cerevisiae se utiliza en la producción de bebidas alcohólicas y también hace que los productos de pan se eleven debido al CO2 producción. Fuera de la industria alimentaria, la fermentación de productos vegetales con etanol es importante en biocombustible producción.

Figura 1. Aquí se muestran las reacciones químicas de la fermentación del alcohol. La fermentación del etanol es importante en la producción de bebidas alcohólicas y pan.

Más allá de la fermentación del ácido láctico y la fermentación del alcohol, se producen muchos otros métodos de fermentación en los procariotas, todo con el fin de garantizar un suministro adecuado de NAD + para la glucólisis (Tabla 2). Sin estas vías, no se produciría la glucólisis y no se recolectaría ATP de la descomposición de la glucosa. Cabe señalar que la mayoría de las formas de fermentación además fermentación homoláctica producir gas, comúnmente CO2 y / o gas hidrógeno. Muchos de estos diferentes tipos de vías de fermentación también se utilizan en la producción de alimentos y cada uno da como resultado la producción de diferentes ácidos orgánicos, lo que contribuye al sabor único de un producto alimenticio fermentado en particular. El ácido propiónico producido durante fermentación del ácido propiónico contribuye al sabor distintivo del queso suizo, por ejemplo.

Varios productos de fermentación son importantes comercialmente fuera de la industria alimentaria. Por ejemplo, disolventes químicos como acetona y butanol se producen durante fermentación acetona-butanol-etanol. Los compuestos farmacéuticos orgánicos complejos utilizados en antibióticos (por ejemplo, penicilina), vacunas y vitaminas se producen a través de fermentación ácida mixta. Los productos de fermentación se utilizan en el laboratorio para diferenciar varias bacterias con fines de diagnóstico. Por ejemplo, las bacterias entéricas son conocidas por su capacidad para realizar fermentaciones ácidas mixtas, reduciendo el pH, que puede detectarse utilizando un indicador de pH. De manera similar, también se puede detectar la producción bacteriana de acetoína durante la fermentación del butanodiol. La producción de gas a partir de la fermentación también se puede ver en un tubo de Durham invertido que atrapa el gas producido en un cultivo de caldo.

Los microbios también se pueden diferenciar según los sustratos que pueden fermentar. Por ejemplo, E. coli puede fermentar lactosa, formando gas, mientras que algunos de sus parientes gramnegativos cercanos no pueden. La capacidad de fermentar el alcohol de azúcar sorbitol se utiliza para identificar la cepa patógena enterohemorrágica O157: H7 de E. coli porque, a diferencia de otros E. coli cepas, no puede fermentar el sorbitol. Por último, la fermentación del manitol diferencia la fermentación del manitol. Staphylococcus aureus de otros estafilococos que no fermentan manitol.

Tabla 2. Vías de fermentación comunes
Ruta Productos finales Ejemplo de microbios Productos comerciales
Acetona-butanol-etanol Acetona, butanol, etanol, CO2 Clostridium acetobutylicum Disolventes comerciales, alternativa a la gasolina
Alcohol Etanol, CO2 Candida, Saccharomyces Cerveza, pan
Butanodiol Ácido fórmico y láctico etanol acetoína 2,3 butanodiol CO2 gas de hidrogeno Klebsiella, Enterobacter Vino chardonnay
Ácido butírico Ácido butírico, CO2, gas de hidrogeno Clostridium butyricum Manteca
Ácido láctico Ácido láctico Streptococcus, Lactobacillus Chucrut, yogur, queso
Ácido mixto Ácidos acético, fórmico, láctico y succínico etanol, CO2, gas de hidrogeno Escherichia, Shigella Vinagre, cosméticos, productos farmacéuticos
Ácido propiónico Ácido acético, ácido propiónico, CO2 Propionibacterium, Bifidobacterium queso suizo

Piénsalo

  • ¿Cuándo un microbio metabólicamente versátil realizaría la fermentación en lugar de la respiración celular?

Identificación de bacterias mediante paneles de prueba API

La identificación de un aislado microbiano es fundamental para el diagnóstico adecuado y el tratamiento adecuado de los pacientes. Los científicos han desarrollado técnicas que identifican las bacterias según sus características bioquímicas. Por lo general, examinan el uso de fuentes de carbono específicas como sustratos para la fermentación u otras reacciones metabólicas, o identifican productos de fermentación o enzimas específicas presentes en las reacciones. En el pasado, los microbiólogos han utilizado placas y tubos de ensayo individuales para realizar pruebas bioquímicas. Sin embargo, los científicos, especialmente los que trabajan en laboratorios clínicos, ahora usan con mayor frecuencia paneles de plástico, desechables y de pruebas múltiples que contienen varios tubos de reacción en miniatura, cada uno de los cuales generalmente incluye un sustrato específico y un indicador de pH. Después de la inoculación del panel de prueba con una pequeña muestra del microbio en cuestión y de la incubación, los científicos pueden comparar los resultados con una base de datos que incluye los resultados esperados para reacciones bioquímicas específicas para microbios conocidos, lo que permite una rápida identificación de un microbio de muestra. Estos paneles de prueba han permitido a los científicos reducir costos al tiempo que mejoran la eficiencia y la reproducibilidad al realizar una mayor cantidad de pruebas simultáneamente.

Muchos paneles de prueba bioquímicos miniaturizados y comerciales cubren varios grupos de bacterias y levaduras clínicamente importantes. Uno de los primeros y más populares paneles de prueba es el panel Analytical Profile Index (API) inventado en la década de 1970. Una vez que se ha realizado alguna caracterización básica de laboratorio de una cepa determinada, como determinar la morfología Gram de la cepa, se puede usar una tira de prueba apropiada que contenga de 10 a 20 pruebas bioquímicas diferentes para diferenciar cepas dentro de ese grupo microbiano. Actualmente, los diversos Tiras de API se puede utilizar para identificar rápida y fácilmente más de 600 especies de bacterias, tanto aeróbicas como anaeróbicas, y aproximadamente 100 tipos diferentes de levaduras. Con base en los colores de las reacciones cuando los productos finales metabólicos están presentes, debido a la presencia de indicadores de pH, se crea un perfil metabólico a partir de los resultados (Figura 2). Luego, los microbiólogos pueden comparar el perfil de la muestra con la base de datos para identificar el microbio específico.

Figura 2. La tira de prueba API 20NE se utiliza para identificar cepas específicas de bacterias gramnegativas fuera de las Enterobacteriaceae. Aquí hay un resultado de la tira de prueba API 20NE para Photobacterium damselae ssp. piscicida.

Enfoque clínico: Alex, parte 2

Este ejemplo continúa la historia de Alex que comenzó en Energy Matter and Enzymes.

Muchos de los síntomas de Alex son consistentes con varias infecciones diferentes, incluidas la influenza y la neumonía. Sin embargo, sus reflejos lentos junto con su sensibilidad a la luz y rigidez en el cuello sugieren una posible participación del sistema nervioso central, tal vez indicando meningitis. La meningitis es una infección del líquido cefalorraquídeo (LCR) alrededor del cerebro y la médula espinal que causa inflamación de las meninges, las capas protectoras que cubren el cerebro. La meningitis puede ser causada por virus, bacterias u hongos. Aunque todas las formas de meningitis son graves, la meningitis bacteriana es particularmente grave. La meningitis bacteriana puede ser causada por varias bacterias diferentes, pero la bacteria Neisseria meningitidis, un diplococo gramnegativo con forma de frijol, es una causa común y conduce a la muerte en 1 a 2 días en el 5% al ​​10% de los pacientes.

Dada la posible gravedad de las condiciones de Alex, su médico aconsejó a sus padres que lo llevaran al hospital de Banjul, la capital de Gambia, donde lo examinaran y lo trataran por una posible meningitis. Después de un viaje de 3 horas al hospital, Alex fue admitido de inmediato. Los médicos tomaron una muestra de sangre y realizaron una punción lumbar para analizar su LCR. También lo iniciaron inmediatamente en un tratamiento con el antibiótico ceftriaxona, el fármaco de elección para el tratamiento de la meningitis causada por N. meningitidis, sin esperar los resultados de las pruebas de laboratorio.

  • ¿Cómo se pueden utilizar las pruebas bioquímicas para confirmar la identidad de N. meningitidis?
  • ¿Por qué los médicos de Alex decidieron administrar antibióticos sin esperar los resultados de la prueba?

Volveremos al ejemplo de Alex en páginas posteriores.

Conceptos clave y resumen

  • La fermentación utiliza una molécula orgánica como aceptor final de electrones para regenerar NAD + a partir de NADH para que la glucólisis pueda continuar.
  • La fermentación no implica un sistema de transporte de electrones, y el proceso de fermentación no produce ATP directamente. Los fermentadores producen muy poco ATP: solo dos moléculas de ATP por molécula de glucosa durante la glucólisis.
  • Los procesos de fermentación microbiana se han utilizado para la producción de alimentos y productos farmacéuticos y para la identificación de microbios.
  • Durante la fermentación del ácido láctico, el piruvato acepta electrones del NADH y se reduce a ácido láctico. Microbios actuando fermentación homoláctica producen solo ácido láctico como producto de fermentación que realizan los microbios fermentación heteroláctica producir una mezcla de ácido láctico, etanol y / o ácido acético y CO2.
  • La producción de ácido láctico por la microbiota normal previene el crecimiento de patógenos en ciertas regiones del cuerpo y es importante para la salud del tracto gastrointestinal.
  • Durante la fermentación de etanol, el piruvato se descarboxila primero (liberando CO2) a acetaldehído, que luego acepta electrones de NADH, reduciendo el acetaldehído a etanol. La fermentación de etanol se utiliza para la producción de bebidas alcohólicas, para hacer crecer los productos de pan y para la producción de biocombustibles.
  • Los productos de fermentación de las vías (por ejemplo, la fermentación del ácido propiónico) proporcionan sabores distintivos a los productos alimenticios. La fermentación se utiliza para producir disolventes químicos (fermentación acetona-butanol-etanol) y productos farmacéuticos (fermentación ácida mixta).
  • Los tipos específicos de microbios se pueden distinguir por sus vías de fermentación y productos. Los microbios también pueden diferenciarse según los sustratos que pueden fermentar.

Opción multiple

¿Cuál de los siguientes es el propósito de la fermentación?

  1. para hacer ATP
  2. para hacer intermedios de moléculas de carbono para el anabolismo
  3. para hacer NADH
  4. para hacer NAD +

¿Qué molécula suele servir como aceptor final de electrones durante la fermentación?

¿Qué producto de fermentación es importante para hacer que el pan suba?

¿Cuál de los siguientes no es un producto de fermentación comercialmente importante?

Complete el espacio en blanco

El microbio responsable de la fermentación del etanol con el fin de producir bebidas alcohólicas es ________.

________ da como resultado la producción de una mezcla de productos de fermentación, que incluyen ácido láctico, etanol y / o ácido acético y CO2.

Los organismos fermentadores producen ATP mediante el proceso de ________.

Pareo

Haga coincidir la vía de fermentación con el producto comercial correcto que se utiliza para producir:


Microbios en la industria alimentaria | Microorganismos | Biología

Hay muchas aplicaciones útiles de microbios en la industria alimentaria. Influyen en la calidad, disponibilidad y cantidad de alimentos. Los microorganismos se utilizan para cambiar una sustancia a otra que se utiliza como alimento, como la leche en yogur y queso, el azúcar en vino y pan.

Productos lácteos fermentados:

La leche fermentada se produce inoculando leche pasteurizada con cultivo específico de microorganismos. Los diferentes productos lácteos fermentados incluyen yogur y queso.

Las bacterias se utilizan en la fabricación de yogur:

El yogur es un producto lácteo producido por la fermentación bacteriana de la leche. Por lo general, se utiliza leche de vaca, aunque puede elaborarse con cualquier tipo de leche. Se puede preparar a partir de una variedad de leches que incluyen leche entera, desnatada, seca, evaporada o semidesnatada.

Los pasos involucrados en la elaboración del yogur se ilustran en la Fig.1:

El azúcar de la leche, es decir, la lactosa, se fermenta en ácido láctico por las bacterias amistosas Strepto & shycoccus salivarius, S. thermophilus y Lactobacillus bulgaricus. Estas bacterias se conocen colectivamente como bacterias del ácido láctico o LAB. Las bacterias se alimentan de lactosa y liberan ácido láctico como producto de desecho.

El ácido causa la cuajada de la proteína de la leche, la caseína, en una masa sólida llamada cuajada. La textura gelatinosa y el sabor del yogur se deben a la fermentación de lactosa a ácido láctico. El aumento de la acidez (pH = 4-5) también previene la proliferación de otras bacterias potencialmente patógenas.

Tanto la leche pasteurizada como la no pasteurizada se pueden utilizar para hacer yogur. El uso de leche sin pasteurizar mantiene el equilibrio saludable de bacterias y enzimas de la leche en su estado sin procesar bajo condiciones ambientales y de temperatura muy cuidadosamente controladas. Para asegurar una fermentación completa, se pueden usar juntas dos o más bacterias diferentes.

El yogur a menudo se vende endulzado y aromatizado, o con fruta añadida en la parte inferior. El sabor varía en diferentes países.

una. Lassi es una bebida a base de yogur en la India y se consume tanto salada como dulce. El lassi salado generalmente se condimenta con comino tostado molido y pimienta negra en polvo, mientras que la variedad dulce se sirve con limón, mango u otro jugo de frutas.

B. Una bebida salada similar a lassi llamada ayran es popular en Turquía y Bulgaria y se prepara mezclando yogur con agua y sal.

En India, Bulgaria y Turquía, el yogur se prepara en casa utilizando una pequeña cantidad de yogur natural de cultivo activo como cultivo inicial. La leche se hierve para matar microbios indeseables. Se enfría a unos 40 ° C. Se agrega una cucharada de cultivo iniciador y se mezcla bien. Se deja en reposo durante unas 6 horas.

Las bacterias y los hongos se utilizan en la elaboración de queso:

El queso se prepara inoculando leche con un cultivo iniciador que contiene microorganismos específicos y tímidos. El queso es un alimento sólido elaborado con la leche de varios animales, más comúnmente vacas. También se puede utilizar leche de cabra, oveja, reno y búfalo de agua. Hay varios tipos de queso.

La fermentación de la leche conduce a la producción de ácido láctico, que agria la leche. Esto conduce a la coagulación de la proteína de la leche, caseína. La parte sólida de la leche producida por coagulación se conoce como cuajada y el líquido se conoce como suero.

La cuajada se puede separar y prensar en la forma deseada y el suero se utiliza como fuente de alimento para las levaduras, que a su vez se pueden procesar como alimento para el ganado y son ricas en proteínas y vitaminas. El queso se puede madurar o madurar mediante la adición de bacterias u hongos o ambos. Las bacterias añadidas reducen el pH, alteran la textura y desarrollan un sabor.

La coagulación se puede controlar con tabletas de cuajo, que contienen la enzima renina. La renina es una enzima presente en el estómago de los terneros, pero ahora también está disponible en bacterias modificadas genéticamente. La coagulación también se puede realizar con ácidos como vinagre o jugo de limón.

Dependiendo de la naturaleza del organismo agregado, el queso es de los siguientes tipos:

una. El queso cheddar se prepara mediante la adición de bacterias para realzar su sabor y textura.

B. El uso de hongos del moho produce queso roquefort y queso azul

C. Una combinación de bacterias y hongos produce queso camembert.

D. El queso suizo se prepara mediante la adición de Propionibacterium sharmanii. Los grandes agujeros en el queso se deben a la producción de grandes cantidades de CO2.

El color natural del queso varía de blanquecino a amarillo. También se pueden agregar hierbas y especias al queso. Otros factores que contribuyen a diferentes sabores y estilos de queso son los diferentes niveles de grasa de la leche, las variaciones en la duración del envejecimiento, los diferentes tratamientos de procesamiento y las diferentes razas de vacas, ovejas u otros mamíferos.

La Tabla 3 resume las principales clases de queso:

El queso se vende en rodajas o en bloques o como líquido espeso. Además, existe una clase de queso conocido como queso procesado o alimento a base de queso. El queso procesado es similar al queso, pero contiene sales emulsionantes que actúan como estabilizantes. El tratamiento térmico durante el proceso de fabricación le da al queso fundido un sabor suave.

Otros alimentos fermentados:

Algunos alimentos importantes producidos en su totalidad o en parte por fermentación microbiana son los encurtidos, las salchichas, etc. Se agregan diferentes microorganismos a etapas específicas de la producción de alimentos para producir el efecto deseado. Los moldes se utilizan para la fermentación del arroz para producir una variedad de alimentos orientales.

La levadura se usa para hacer pan:

La levadura es un hongo que se alimenta saprotróficamente. Las enzimas secretadas por la célula de levadura digieren los alimentos que contienen azúcar y minerales. La levadura se usa para hacer pan. Cuando se agrega levadura a la harina y al agua, se produce dióxido de carbono que queda atrapado en la masa preparada a partir de la harina.

La masa sube y se hace el pan. La harina suele estar hecha de trigo y contiene almidón. El almidón es la fuente de energía de la levadura. La harina también contiene una proteína llamada gluten, que forma hilos elásticos y pegajosos a medida que la levadura actúa sobre el azúcar. The threads trap the carbon dioxide and make the dough rise well.

Some commercial uses of yeast are shown in Table 4:

Yeast is used as leavening agent in baking since earlier times. The most commonly used species is Saccharomyces cerevisiae because of its ability to ferment sugar in the dough vigorously and to grow rapidly. The carbon dioxide used during the fermentation is responsible for the leavening or the rising of the dough. The procedure of mass production of Baker’s yeast is elaborate under controlled conditions of pH, temperature conditions.

Microorganisms as Food – Single Cell Protein:

Algae, yeasts and bacteria can be grown in large quantities to yield a cell crop which is rich in protein known as single cell protein. The protein may be used for human consumption or as animal feed. It may be a useful source of minerals, vitamins, fat and carbohydrates. The composition of the different SCP depends upon the organism and the substrate on which it grows.

The advantages of using microorganisms as a food source are:

una. They grow very fast and do not need much space as conventional crops.

B. They grow on a wide range of cheap, waste products of agriculture and industry such as petroleum products, methanol, ethanol, sugar, molasses, waste from paper mills etc. The secondary advantage is that they help in recycling the materials and thereby clean up the wastes.

C. They are high yielding. In a growth medium of 1000 lb of yeast in one day, many tonnes of protein is produced. This is about 10-15 times greater than soyabean and about 25-50 times greater than corn.

D. The protein content of the cells is very high. Yeast cells have a protein content as high as 40-50% for algae the range is 20- 40%.

mi. The proteins of the microorganism contain all the essential amino acids.

F. Some microorganisms, particularly yeasts, have high vitamin content.

g. Factors, such as climate do not affect them, since they do not occupy large areas of land.

Pruteen was the first major SCP to be produced. It was produced by a bacterium, Methylophilus methylotrophus. Methanol was used as a source of energy and the temperature was maintained at 30-40°C and pH at 6.7.

Pruteen was rich in essential amino acids and has high vitamin content. It is twice as nutritious as soyabean meal and was used as an animal feed.

Some disadvantages of using SCP:

una. The high nucleic acid content causes intestinal disturbances. It can also lead to an increase in the uric acid in the blood that will eventually lead to gout. Additional pro­cessing can be done to reduce the nucleic acid content, but this would increase the cost.

B. Bacterial cells have small size and low density, which makes harvesting from the fermented medium difficult and costly.

C. The taste is not acceptable for many persons. Individual taste and customs make microorganism unattractive as a food to some individuals.

Chocolate is prepared with the help of microbes. Chocolate comes from the seeds of cacao trees. These seeds are found in a white fleshy pod. To remove the seeds out of the pod, the pod is allowed to ferment with naturally occurring microbes that include yeasts and bacteria such as Lactobacilli and Acetobacter.


Ver el vídeo: ATP (Noviembre 2022).